يستكشف بحث جديد حول زلزال توهوكو-أوكي بقوة 9.0 درجة التقاطع بين علوم الأرض وخصائص المواد وتقنيات النمذجة المتقدمة. من خلال الجمع بين جوانب هذه المجالات العلمية ، احسان جمالي هندوري و جين أوه بارك في جامعة طوكيو تمكنت من تحديد الدور الذي لعبته الرواسب الموجودة تحت سطح البحر في هذا الزلزال المميت الذي ضرب اليابان في عام 2011. ويمكن أن يساعد البحث أيضًا في تحديد الأعطال التي قد تكون عرضة للزلازل المماثلة في المستقبل.
ركز عمل الثنائي على خطأ الدفع الضحل لحدود اللوحة ، والمعروف أيضًا باسم décollement ، وهي منطقة ضحلة وغير مستقرة من النشاط التكتوني. تم وضع هذا الصدع بالنسبة لمنطقة اندساس الخندق الياباني قبالة الساحل الشرقي لليابان ، وأدى تمزقه إلى اضطراب في قاع البحر تسبب في حدوث موجات تسونامي المرتبطة بزلزال توهوكو-أوكي. هذا التفسير واسع النطاق مقبول جيدًا ؛ ومع ذلك ، فإن ما يتطلب مزيدًا من الاستقصاء هو استقرار الرواسب الأساسية (الجسيمات ذات الطبقات التي لم تصبح صخورًا صلبة بعد) والتي قد تكون قد أثرت على انتشار التمزق في الصدع.
درس جمالي هوندوري وبارك هذا الثبات باستخدام التصوير السيزمي ثنائي الأبعاد ، متبوعًا بحساب ضغط سائل المسام للرواسب في المنطقة. يسمح التصوير الزلزالي بإعادة بناء الهياكل الجيولوجية ، ويصف ضغط سائل المسام سلوك جزيئات الرواسب أثناء تعرضها لحمل عالي الضغط قادم من المحيط فوق الحافة.
تم جمع البيانات الزلزالية وبيانات سائل المسام بشكل منفصل ، مع البيانات الزلزالية في شكل مخطط الزلازل ، وتم رسم بيانات سائل المسام مقابل إجهاد القص والمسافة من الخندق.
الفوز بالجائزة الكبرى للبيانات
يقع مركز الزلزال بالقرب من الموقع 2E ، وهو موقع مسح من دراسة سابقة. مع هذا الموضع الرئيسي بالنسبة إلى الديكور ، حقق Jamali Hondori و Park الفوز بالجائزة الكبرى عندما يتعلق الأمر بصور العمق الزلزالي.
كشفت صور العمق الزلزالية للجزء العلوي عن تكوين منشور تراكمي. هذه مجموعة من الرواسب النازحة التي جرفتها الحركات التكتونية للمنطقة ودفعت بها. سمح قياس السرعات النسبية للموجات الزلزالية من خلال هذه الهياكل الرسوبية للثنائي باستنتاج أن ضغط سائل المسام للرواسب أدى إلى زعزعة الاستقرار ، مما أدى بدوره إلى نشاط زلزالي بالقرب من الموقع 2E.
يربط البحث ارتباطًا مهمًا بين سبب الزلزال وكيفية تصريف السوائل من الرواسب. تم تقييم ذلك عن طريق حساب "نسبة الضغط الزائد للسوائل" ، والتي تحدد كمية الصرف وكمية السوائل التي لا تزال موجودة في الرواسب. أظهر Jamali Hondori و Park أنه يوجد أسفل الموقع 2E مسار صرف نشط. نتيجة لذلك ، يؤدي تسرب السوائل من الرواسب إلى انخفاض ضغط المسام في هذه المنطقة. ومع ذلك ، في منطقة الصدر ، يتم احتجاز سائل المسام شديد الضغط داخل الرواسب غير النفاذة. يؤدي هذا إلى عدم استقرار خطأ وتقليل الاحتكاك ، مما يؤدي إلى انتشار التمزق.
رواسب غير مستقرة
باختصار ، فإن التحميل التكتوني والضغط الحراري للرواسب أثناء انتقالها على طول الركيزة هو السبب المحتمل في حدوث تمزق كبير بشكل غير متوقع لزلزال توهوكو-أوكي. بعبارة أخرى ، كان سبب زلزال توهوكو-أوكي هو الضغط الهيدروستاتيكي للمحيط الذي يضغط على الرواسب. أدى هذا في النهاية إلى زعزعة استقرار الرواسب على نطاق مجهري ، وبالتالي خلق حركة تكتونية واسعة النطاق.
لو كان ضغط سائل المسام والضغط الهيدروستاتيكي متساويين في الحجم ، لما كان هناك تحميل زلزالي. وبدلاً من ذلك ، فإن التباين بين الاثنين هو سبب الانزلاق القطبي الكبير أثناء الزلزال ، حيث يشير coseismic إلى حدث ميكانيكي يتزامن مع النشاط الزلزالي.
قام الباحثون بتحليل القص والإجهاد الرأسي الفعال في موقع الصدع ، بالإضافة إلى نسبة الإجهاد الفعال الرأسي المحسوب إلى المتوقع - والذي يصفه الثنائي بأنه نسبة إجهاد فعالة. كشف هذا التحليل عن ميل الخطأ للانزلاق والتمزق coseismic ، حيث أدت نسبة الإجهاد الفعالة المنخفضة إلى كل من انزلاق الخطأ والتسونامي المرتبط به.
الإزاحة الأفقية
يلمح التوهين الموجي إلى طبيعة الغلاف الموري للأرض
أخيرًا ، خلص جمالي هوندوري وبارك إلى أن أنماط التمزق المعقدة عند الخطأ خلقت ظروفًا كان فيها ضغط سائل المسام مفيدًا في إملاء مستويات إجهاد القص. ونتيجة لذلك ، أشار الباحثون إلى أن إزاحة أفقية تتناسب مع التقلبات في استقرار الرواسب تسببت في هذا الزلزال الهائل.
هذا البحث له أيضًا آثار على فهمنا لأخطاء الدفع ، مما يوضح أهمية خصائص الرواسب تحت الصدع. قد يكون من الممكن دراسة خصائص الرواسب لخطأ معين والتنبؤ بالزلازل القوية قبل حدوثها. إن القدرة على التنبؤ بالأخطار التي تحركها الطبيعة ستكون ذات قيمة لا تقدر بثمن بالنسبة للأشخاص الذين يعيشون على السواحل ، خاصة وأن تغير المناخ يؤدي إلى تواتر الكوارث الطبيعية المتزايدة الخطورة.
تم وصف البحث في تقارير علمية.
