زلازل “مُفتعلة” تحدث تحت جبال الألب السويسرية

آلاف الزلازل الصغيرة في بيئة مراقبة

 الرائد| أجرى باحثون تجارب محاكاة لاهتزاز الأرض، مما أدى إلى حدوث آلاف الزلازل الصغيرة في بيئة مراقبة، وذلك في إطار سعيهم لاكتشاف معلومات جديدة حول النشاط الزلزالي يمكن أن تقلل من المخاطر.  

ونجح باحثون في إحداث اهتزازات أرضية في جنوب سويسرا، مما أدى إلى ظهور آلاف الزلازل الصغيرة في بيئة مراقبة، وذلك في إطار سعيهم لاكتشاف رؤى جديدة حول النشاط الزلزالي من شأنها الحد من المخاطر.

“لقد كان نجاحًا!” هكذا صرّح دومينيكو جيارديني، أحد كبار الباحثين في المشروع، بينما كان يتفقد شقًا في الجدار الصخري المبطن لنفق ضيق يقع في أعماق جبال الألب السويسرية.

ارتدى جيارديني، أستاذ الجيولوجيا في المعهد الفدرالي للتكنولوجيا في زيورخ (ETH Zurich)، بذلة وخوذة برتقالية فسفورية، وشغّل مصباحه الأمامي ليتمكن من الرؤية بشكل أفضل.

“لقد رصدنا نشاطًا زلزاليًا”، قال بحماس، موضحًا أن الهدف هو “فهم ما يحدث في الأعماق عندما تتحرك الأرض”.

كان جيارديني يقف في مختبر BedrettoLab، الذي تم حفره في منتصف نفق تهوية ضيق يبلغ طوله 5.2 كيلومتر (3.2 ميل) ويؤدي إلى نفق سكة حديد فوركا.

قال جيارديني إن المختبر الجوفي العميق، الذي يُمكن الوصول إليه بواسطة مركبات كهربائية مُعدّلة خصيصًا تنزلق عبر الظلام الرطب على ألواح خرسانية موضوعة فوق أرضية ترابية موحلة، يُعدّ الموقع الأمثل لإحداث الزلازل ودراستها. وأضاف لوكالة فرانس برس:

“إنه مثالي، لأن لدينا كيلومترًا ونصف من الجبل فوقنا… ويمكننا النظر عن كثب إلى الصدوع، وكيف تتحرك، ومتى تتحرك، ويمكننا تحريكها بأنفسنا”.

“آلة الزلازل”

عادةً، يضع الباحثون الذين يسعون لدراسة الزلازل أجهزة استشعار بالقرب من صدوع معروفة وينتظرون.

في مختبر BedrettoLab، على النقيض من ذلك، ملأ الباحثون صدعًا مُختارًا مسبقًا بأجهزة استشعار وأدوات أخرى، ثم سعوا إلى إحداث حركة.

في هذه التجربة، التي أُطلق عليها اسم “تنشيط الصدع وتمزق الزلزال” (FEAR-2)، أمضى عشرات العلماء من جميع أنحاء أوروبا أربعة أيام في أواخر أبريل في حقن 750 مترًا مكعبًا من الماء في ثقوب حُفرت في الجدران الصخرية للنفق، بهدف إحداث زلزال بقوة درجة واحدة.

قال جيارديني: “نحن لا نخلق صدعًا جديدًا… نحن فقط نسهل حركته”.

خلال التجربة، لم يكن هناك أي شخص داخل النفق لأسباب تتعلق بالسلامة، حيث تمت إدارة كل شيء عن بُعد من مختبر ETH زيورخ في شمال سويسرا.

عندما زارت وكالة فرانس برس مختبر زيورخ بعد يوم من بدء التجربة، كان العلماء يناقشون بحماس أولى علامات النشاط الزلزالي على الشاشات.

قال ريان شولتز، عالم الزلازل المتخصص في الزلازل من صنع الإنسان: “هذا يدفع حدود العلم”.

انقطع هذا الحماس بسبب انقطاع مفاجئ للتيار الكهربائي في النفق، مما دفع العلماء في زيورخ إلى البحث عن إجابات.

قال فريدريك ماسين، عالم الزلازل والخبير التقني الفرنسي، بينما كان يدرس شاشته بحثًا عن أدلة حول سبب الانقطاع: “لدينا جهاز الزلازل… الآن علينا أن نضبط المعايير”.

كان العطل قصير الأمد، وسرعان ما استؤنف الضخ.

8000 هزة أرضية

في نهاية المطاف، تم إحداث حوالي 8000 هزة أرضية صغيرة على طول الصدع المستهدف، ولكن أيضًا، وبشكلٍ مفاجئ، على طول صدوع أخرى متعامدة مع الصدع الرئيسي، مما أدى إلى هزات أرضية محلية تتراوح قوتها بين -5 و-0.14.

وقال جيارديني: “لم نصل إلى القوة المستهدفة التي حددناها، لكننا وصلنا إلى ما دونها بقليل”.

وأكد أن هذا بحد ذاته نجاح كبير، مشيرًا إلى أنه على الرغم من وجود محاولات سابقة لإحداث زلازل صغيرة في المختبرات، إلا أنها “لم تكن أبدًا بهذا الحجم ولا بهذا العمق”. وأضاف

: “لم يسبق لأحد أن جرب ذلك”.

وقال إن هذه النتائج ستساعد في تحديد أفضل زوايا الحقن للوصول إلى قوة 1 في مختبر BedrettoLab عندما يُجري الباحثون التجربة مرة أخرى في يونيو.

تُقاس المقادير على مقياس ريختر لوغاريتميًا، حيث يمثل كل رقم صحيح زيادة عشرة أضعاف في السعة المقاسة.

ولا تزال المقادير الأقل من الصفر محسوسة. قال جيارديني إن أي شخص كان يقف بالقرب من الصدع أثناء أكبر الزلازل المُستحثة، والتي بلغت قوتها -0.14، كان سيشعر بتسارع يعادل “1.5 جي”، أي 1.5 ضعف التسارع الطبيعي للجاذبية. وأوضح

أنهم كانوا سيُقذفون في الهواء “قفزة كبيرة”.

وأكد جيارديني أنه لم يُشعر بأي شيء على السطح، وأن الفريق، من خلال تزييت الصدع الموجود، لم يُضف سوى “حوالي 1% من المخاطر الطبيعية”.

وأصر على أن التجربة “آمنة” تمامًا.

وشرح جيارديني أهمية البحث، مؤكدًا: “إذا أتقنّا كيفية إحداث زلازل بحجم معين، فسنعرف كيف نتجنب إحداثها”.

وأضاف أن هذا الأمر بالغ الأهمية فيما يتعلق بالأنشطة تحت الأرض مثل الحفر والاستخراج، مشيرًا على سبيل المثال إلى الزلازل التي تحدث نتيجة التخلص من مياه الصرف الصحي من صناعة التكسير الهيدروليكي في تكساس.

كما سلّط الضوء على زلزال بوهانغ الذي ضرب كوريا الجنوبية بقوة 5.4 درجة في نوفمبر 2017، والذي نجم عن حقن المياه في أول محطة تجريبية للطاقة الحرارية الأرضية في البلاد.

وأوضح جيارديني قائلاً: “دون أن يدركوا ذلك، بدأوا بحقن المياه وإحداث زلازل مستحثة على صدع كبير، مما أدى إلى زلزال شديد الخطورة”.

وأصرّ قائلاً: “لا نقول إنه لا ينبغي لنا العمل تحت الأرض، بل

نحتاج إلى تعلّم كيفية القيام بذلك بأمان أكبر”.