رصد الزلازل: فرع من علوم الزلازل في العالم

تعتمد طرق رصد بالزلازل عمومًا على الاتجاهات أو الأنماط التي تؤدي إلى حدوث الزلازل. ولما كانت هذه الاتجاهات قد تكون معقدة وتنطوي على متغيرات عديدة، فإن التقنيات الإحصائية المتقدمة غالبًا ما تكون ضرورية لفهمها. وتميل هذه الأساليب إلى أن تكون فترات زمنية طويلة نسبيًا، ما يجعلها مفيدة للتنبؤ بالزلازل.

ارتداد مرن

قد تنحني أجزاء من قشرة الأرض أو تتشوه حال تعرضها لقوة ضغط كبيرة -مثل وضعها بين صفيحتين تكتونيتين هائلتين تتحركان بجانب بعضهما- إذ إن أقوى الصخور على الكوكب ليست صلبة كفاية. وفقًا لنظرية الارتداد المرن لريد.

في نهاية المطاف، يصبح التشوه كبيرًا كفاية للكسر، يسمح الانزلاق بجانب الكسر - الزلزال- للصخرة على كل جانب بالتحول إلى حالة أقل تشوهًا، في عملية تحرير للطاقة في أشكال مختلفة، تتضمن موجات زلزالية. ثم تتكرر دورة القوة التكتونية التي تتراكم في تشوه مرن وتتحرر في ارتداد مفاجئ. ولما كانت الإزاحة من زلزال واحد تتراوح بين درجة أقل من متر وتمتد إلى نحو 10 أمتار، فإن الوجود الواضح لإزاحات كبيرة من ضربة لمئات الأميال يظهر وجود دورة زلزال طويلة الأمد.

الزلازل المميزة

يبدو أن أكثر الصدوع الزلزالية المدروسة -مثل صدع نانكاي العملاق، وصدع واساتش، وصدع سان أندرياس- لها أجزاء متميزة. يفترض نموذج الزلازل المميز أن الزلازل مقيدة عمومًا داخل هذه الصدوع. ولما كانت أطوال الأجزاء وخصائصها الأخرى ثابتة، فإن الزلازل التي تمزق الصدع بأكمله يجب أن تكون لها خصائص مماثلة. وتشمل المقدار الأقصى -الذي يحده طول التمزق- وكمية الإجهاد المتراكم اللازمة لتمزق الصدع. ولما كانت حركات الصفائح المستمرة تسبب تراكم الضغط، ينبغي أن تهيمن على النشاط الزلزالي في جزء معين زلازل ذات خصائص مماثلة لتتكرر في فترات منتظمة إلى حد ما. ولجزء معين من الصدع، فإن تحديد هذه الزلازل المميزة وتوقيت معدل تكرارها -أو موعد معاودة حدوثها- يجب أن يعلمنا بالتمزق التالي، هذا هو النهج العام المستخدم في رصد المخاطر الزلزالية. وتستخدم فترات العودة أيضًا لرصد الأحداث النادرة الأخرى، مثل الأعاصير والفيضانات، وتفترض أن التواتر في المستقبل سيكون مماثلًا للتواتر الملاحظ الحالي.

أدى استقراء زلازل باركفيلد في الأعوام 1857 و1881 و1901 و1922 و1934 و1966 إلى توقع حدوث زلزال سنة 1988 أو قبل عام 1993 على أبعد تقدير -في فترة الثقة 95٪- وذلك استنادًا إلى نموذج الزلزال المميز. وقد وضعت أجهزة على أمل الكشف عن سلائف الزلزال المتوقع. ومع ذلك، لم يحدث الزلزال المتوقع حتى عام 2004. وقد أثار فشل تجربة باركفيلد للرصد الشكوك حول دقة نموذج الزلزال المميز.

فجوات زلزالية

تنزلق كل أقسام الطبقة عند اتصال صفيحتين من الصفائح التكتونية ضمنها، بحيث -على المدى البعيد- لا تترك أقسام ضمن الطبقة. ولكنها لا تنزلق كلها في الوقت ذاته، بل إنها لا تتسلل إلى المستويات التي قد تكون فيها. توجد أقسام مختلفة في مراحل مختلفة في دورة تراكم الضغط -التشوه- والارتداد المفاجئ. وفي نموذج الفجوة الزلزالية، ينبغي توقع «الزلزال الكبير التالي» في الفجوات الفاصلة إذ يكون الإجهاد غير المخفف هو الأكبر، وليس في الأجزاء التي خففت فيها الزلازل الأخيرة من الضغط. يمتاز هذا النموذج بجاذبية بديهية ويستخدم في الرصد على المدى الطويل، وكان أساس سلسلة من توقعات المحيط الهادئ -حافة المحيط الهادئ- في الأعوام 1979 و 1989-1991. ومع ذلك، من المعروف الآن أن بعض الافتراضات الأساسية حول الفجوات الزلزالية غير صحيحة. ويشير الفحص الدقيق إلى أنه «قد لا توجد معلومات في الفجوات الزلزالية عن وقت وقوع الحدث الكبير المقبل أو حجمه في المنطقة». وتبين الاختبارات الإحصائية للتنبؤات المحيطة بالمحيط الهادئ أن نموذج الفجوة الزلزالية «لم يتنبأ بالزلازل الكبيرة جيدًا». وأكدت دراسة أخرى أن فترة الهدوء الطويلة لا تزيد من احتمالية وقوع زلزال.