Volcanic similar earthquakes driven by aseismic slip associated with volcanic activity at Ogasawara Ioto

महासागर की सतह के बहुत नीचे, जहाँ पृथ्वी की पपड़ी लगातार खिसक रही है, ज्वालामुखी केवल विस्फोट ही नहीं करते। वे सांस लेते हैं, फूलते हैं और एक निरंतर, निम्न-स्तरीय भूकंपीय गूंज के साथ थरथराते हैं। इन अशांत दिग्गजों को समझने के लिए, वैज्ञानिक चट्टानों के माध्यम से उठने वाली उन नन्ही लहरों को सुनते हैं, जो एक धड़कन की तरह काम करती हैं और ज्वालामुखी के स्वास्थ्य का पता बताती हैं। इन कंपनों के बीच एक विशेष प्रकार की घटना होती है जिसे "समान भूकंप" (similar earthquakes) कहा जाता है। ये यादृच्छिक झटके नहीं हैं; ये एक-दूसरे की लगभग एक जैसी प्रतियां हैं, जो एक ही सटीक स्थान से बार-बार दोहराई जाती हैं। जब एक ज्वालामुखी इन दोहराव वाले झटकों को उत्पन्न करता है, तो यह संकेत देता है कि चट्टान का एक छोटा, विशिष्ट हिस्सा बार-बार फिसल रहा है, ठीक वैसे ही जैसे एक दरवाजे का कब्जा हर बार खुलने पर एक ही लय में चरमराता है। इन दोहराव वाले संकेतों का अध्ययन करके, शोधकर्ता जमीन के ऊपर दृश्यमान रूप से कंपन होने के बावजूद, भूमिगत गहराई में मैग्मा और तरल पदार्थों की छिपी हुई गतिविधियों का मानचित्रण कर सकते हैं।

सुदूर इज़ु-ओगासारा द्वीप चाप में, इतो (Ioto या Iwo-Jima) नामक एक छोटा ज्वालामुखीय द्वीप इस तरह की गतिविधियों का केंद्र रहा है। यह एक सक्रिय कैल्डेरा ज्वालामुखी है, जो प्राचीन विस्फोटों से बना एक विशाल गड्ढा है, और यह वर्तमान में एक नाटकीय परिवर्तन से गुजर रहा है। सदियों से, पूरा द्वीप धीरे-धीरे ऊपर उठ रहा है, एक ऐसी प्रक्रिया जो नीचे से मैग्मा के ऊपर की ओर बढ़ने से संचालित होती है। जबकि यह उत्थान अच्छी तरह से प्रलेखित है, द्वीप के भीतर की चट्टान इस दबाव के प्रति कैसे प्रतिक्रिया दे रही है, यह एक रहस्य बना हुआ था। जापान के नेशनल रिसर्च इंस्टीट्यूट फॉर अर्थ साइंस एंड डिजास्टर रेजिलिएंस के शोधकर्ताओं द्वारा किए गए एक हालिया अध्ययन ने अंततः इस छिपी हुई गतिविधि से पर्दा हटा दिया है। पांच वर्षों में एकत्र किए गए हजारों भूकंपीय रिकॉर्ड का विश्लेषण करके, उन्होंने पाया कि द्वीप का निरंतर ऊपर उठना केवल एक सहज, शांत उत्थान नहीं है। इसके बजाय, जमीन को छिपे हुए दोषों (faults) के साथ निरंतर, सूक्ष्म, दोहराव वाले फिसलों द्वारा ऊपर की ओर धकेला जा रहा है, जो समान भूकंपों का एक विशिष्ट पैटर्न बनाता है जो तनाव और मुक्ति की एक स्पष्ट कहानी बताता है।

शोधकर्ताओं ने 2018 और 2023 के बीच इतो में दर्ज किए गए लगभग 60,000 भूकंपों के एक विशाल कैटलॉग को छानना शुरू किया। इनमें से अधिकांश उच्च-आवृत्ति वाले कंपन थे, जो तीव्र और संक्षिप्त थे, जो ज्वालामुखीय क्षेत्रों के विशिष्ट लक्षण हैं। एक कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग करके, जिसे शोर (noise) में पैटर्न खोजने के लिए डिज़ाइन किया गया था, उन्होंने भूकंपों को इस आधार पर वर्गीकृत किया कि उनके तरंग रूप (waveforms) एक-दूसरे से कितनी निकटता से मेल खाते हैं। यह हजारों हस्तलिखित पत्रों के ढेर को यह खोजने के लिए छांटने जैसा है कि कौन से पत्र एक ही व्यक्ति द्वारा लिखे गए हैं; लिखावट की शैली इतनी सुसंगत है कि मूल स्रोत निर्विवाद है। टीम ने इन "समान भूकंपों" के 19 विशिष्ट समूहों की पहचान की, जहाँ तरंगें लगभग एक जैसी दिखती थीं, जो सुझाव देती हैं कि वे सभी एक ही सूक्ष्म स्रोत से आ रहे थे। उल्लेखनीय रूप से, ये दोहराव वाली घटनाएं अध्ययन अवधि के दौरान पता लगाए गए सभी ज्वालामुखीय भूकंपों का लगभग एक-चौथाई हिस्सा थीं, जिससे यह सिद्ध होता है कि यह दोहराव वाली फिसलन द्वीप के भूकंपीय जीवन की एक प्रमुख विशेषता है, न कि कोई दुर्लभ विसंगति।

एक बार समूहों की पहचान हो जाने के बाद, वैज्ञानिकों ने यह सटीक रूप से निर्धारित करने का काम किया कि ये फिसलन कहाँ हो रही हैं। तरंगों के समय, उनके यात्रा करने की दिशा और उनकी शक्ति को जोड़कर, उन्होंने इन 1ks क्लस्टरों के स्थानों का मानचित्रण किया। परिणामों ने एक आश्चर्यजनक पैटर्न प्रकट किया: समान भूकंप द्वीप में बेतरतीब ढंग से बिखरे हुए नहीं थे। इसके बजाय, वे ज्ञात सक्रिय दोषों (faults) के आसपास, विशेष रूप से द्वीप के दक्षिण-पश्चिमी भाग में, कसकर केंद्रित थे। चौंकाने वाली बात यह है कि केंद्रीय रिसर्जेंट डोम (central resurgent dome), जो कैल्डेरा के बीच में एक बड़ा, उभरा हुआ टीला है, के ठीक नीचे कोई समान भूकंप नहीं पाए गए। यह अनुपस्थिति महत्वपूर्ण है; यह सुझाव देती है कि डोम के ठीक नीचे की चट्टान संभवतः बहुत गर्म या बहुत तरल-भरी है, जिससे इन दोहराव वाले झटकों को उत्पन्न करने के लिए आवश्यक भंगुर (brittle) तरीके से टूटना कठिन है। इसके बजाय, तनाव किनारों पर मुक्त होता है, जहाँ उठता हुआ डोम आसपास की चट्टानों से रगड़ खाता है, जिससे संकीर्ण दोष रेखाओं पर छोटे, दोहराव वाले फिसलन होते हैं।

इन घटनाओं के समय ने एक और महत्वपूर्ण सुराग दिया। शोधकर्ताओं ने इन समान भूकंपों की आवृत्ति और द्वीप के ऊपर उठने की दर के बीच एक मजबूत संबंध पाया। जब जमीन तेजी से उठी, तो भूकंप अधिक बार हुए। वास्तव में, इन दोहराव वाले फिसलों के बीच का समय अविश्वसनीय रूप से कम था, जो अक्सर कुछ दिन ही होता था। यह प्रमुख टेक्टोनिक प्लेट सीमाओं के साथ देखे जाने वाले दोहराव वाले भूकंपों की तुलना में बहुत तेज है, जहाँ ऐसी घटनाएं वर्षों या दशकों तक इंतजार कर सकती हैं। इतो में पुनरावृत्ति की गति इस द्वीप के तीव्र उत्थान का सीधा परिणाम है, जो प्रति वर्ष एक मीटर तक की दर से हो रहा है। यह तीव्र दबाव छोटे दोष पैच (fault patches) पर इतनी जल्दी भार डालता है कि वे लगभग तुरंत ही विफल होकर फिसल जाते हैं, जिससे सूक्ष्म भूकंपों का एक तीव्र क्रम बनता है।

इन फिसलों की भौतिक प्रकृति को समझने के लिए, टीम ने दोष पैच के आकार और मुक्त हुए तनाव की मात्रा का अनुमान लगाया। उन्होंने गणना की कि प्रत्येक घटना में फिसलने वाली चट्टान का क्षेत्र अविश्वसनीय रूप से छोटा था, जिसकी त्रिज्या केवल लगभग 21 मीटर थी। मुक्त हुए तनाव की मात्रा, जिसे 'स्ट्रेस ड्रॉप' (stress-drop) कहा जाता है, भी बहुत कम थी, जो लगभग सभी समूहों के लिए एक मेगापास्कल से कम मापी गई। इसे संदर्भ में रखने के लिए, यह बड़े, विनाशकारी भूकंपों में देखे जाने वाले भारी तनाव की तुलना में ऊर्जा का एक बहुत ही सौम्य रिलीज है। कम तनाव और छोटे आकार का सुझाव है कि इन क्षेत्रों में चट्टान कमजोर है, जो संभवतः गर्म ज्वालामुखीय तरल पदार्थों और भाप की उपस्थिति से चिकनी (lubricated) हो गई है। क्योंकि चट्टान इतनी कमजोर है और फिसलने वाला क्षेत्र इतना छोटा है, इसलिए भूकंप सूक्ष्म रहते हैं, जो शायद ही कभी 1.0 की तीव्रता से अधिक होते हैं, और यही कारण है कि द्वीप में अन्य ज्वालामुखीय स्थलों में देखे जाने वाले बड़े, विनाशकारी भूकंप नहीं आते हैं।

अध्ययन ने इन फिसलों के कारण कुल हलचल को भी देखा। पांच साल की अवधि के दौरान सभी समान भूकंपों से हुई फिसलन को जोड़कर, शोधकर्ताओं ने पाया कि संचयी गति लगभग तीन मीटर तक पहुँच गई। यह एक महत्वपूर्ण गति है, फिर भी यह देखे गए कुल सतही उत्थान का केवल लगभग 60 प्रतिशत हिस्सा है। यह विसंगति एक महत्वपूर्ण पहेली को उजागर करती है: जबकि समान भूकंप तनाव के एक प्रमुख रिलीज का प्रतिनिधित्व करते हैं, वे पूरी कहानी नहीं हैं। द्वीप के उठने का एक बड़ा हिस्सा 'असेस्मिक स्लिप' (aseismic slip) के माध्यम से चुपचाप हो रहा है, जहाँ चट्टान बिना कोई भूकंप उत्पन्न किए सुचारू रूप से फिसलती है। इसका अर्थ है कि द्वीप हिंसक, सूक्ष्म झटकों और एक स्थिर, शांत प्रवाह के संयोजन के माध्यम से विरूपित हो रहा है।

निष्कर्ष एक ऐसे ज्वालामुखी की तस्वीर पेश करते हैं जो जीवित और सक्रिय है, लेकिन एक ऐसे तरीके से जो अक्सर ऐसे स्थानों से जुड़ी विस्फोटक उग्रता से अलग है। इतो में दोहराव वाले, लघु-स्तर के भूकंप क्रस्ट के उस समायोजन की आवाज हैं जो बढ़ते हुए मैग्मा के भारी दबाव के अनुकूल हो रहा है। वे किसी आसन्न, विनाशकारी विस्फोट के संकेत नहीं हैं, बल्कि एक ऐसी प्रणाली के प्रमाण हैं जो लगातार एक नेटवर्क के माध्यम से तनाव को मुक्त कर रही है। अनुसंधान पुष्टि करता है कि द्वीप का तीव्र उत्थान इन दोहराव वाले फिसलों को संचालित कर रहा है, और ज्वालामुखीय तरल पदार्थों की उपस्थिति दोषों की मजबूती को कम रखने में प्रमुख भूमिका निभाती है। हालांकि छोटे द्वीप पर सीमित भूकंपीय स्टेशनों के कारण दोषों की सटीक ज्यामिति को निर्धारित करना कठिन है, फिर भी समग्र चित्र स्पष्ट है: इतो एक गतिशील प्रणाली है जहाँ जमीन लगातार बदल रही है, फिसल रही है और ऊपर उठ रही है, जो नीचे से पृथ्वी के धीमे, शक्तिशाली धक्के से संचालित है। यह समझ वैज्ञानिकों को ज्वालामुखीय गतिविधि की बेहतर निगरानी करने में मदद करती है, जिससे बढ़ते हुए डोम के हानिरहित, दोहराव वाले समायोजन और बड़े विस्फोट से पहले आने वाले अधिक खतरनाक संकेतों के बीच अंतर किया जा सके।