به شناسایی محل وقوع زمین‌لرزه نزدیک شده‌ایم!

به گزارش مجله خبری نگار/آنا، پژوهشگران روشی تازه برای شناسایی بخش‌هایی از گسل‌های فعال توسعه داده‌اند که در آنها «کرنش» (Strain) در طول سال‌ها و حتی دهه‌ها انباشته می‌شود. این روش با بررسی جابه‌جایی‌های بسیار کوچک پوسته زمین می‌تواند مشخص کند کدام قسمت از یک گسل در وضعیت قفل‌شده قرار گرفته و ظرفیت بیشتری برای مشارکت در یک گسیختگی بزرگ دارد؛ رویکردی که اگر در مناطق مختلف جهان با داده‌های کافی آزمایش و تکمیل شود، می‌تواند ارزیابی خطر زمین‌لرزه را دقیق‌تر کند.

این دستاورد به معنای پیش‌بینی زمان وقوع زمین‌لرزه نیست و نمی‌تواند ساعت یا تاریخ رخداد بعدی را مشخص کند. اهمیت آن در پاسخ دادن به پرسشی متفاوت است: کدام قسمت از یک گسل در حال ذخیره کردن تغییرشکل و تنش است و ممکن است در یک زمین‌لرزه بزرگ نقش تعیین‌کننده‌ای داشته باشد؟ آزمایش این روش بر داده‌های پیش از زمین‌لرزه ۸.۸ ریشتری سال ۲۰۲۵ در شبه‌جزیره کامچاتکا در روسیه نشان داده است که ناحیه‌ای که پیش‌تر به‌عنوان بخش قفل‌شده و تحت انباشت کرنش شناسایی شده بود، با بخش عمده‌ای از ناحیه‌ای که بعد‌ها گسیخته شد، تطابق قابل‌توجهی داشته است.

مسئله اصلی زمین‌لرزه، زمان نیست؛ محل انباشت انرژی است

زمین‌لرزه حاصل فرایندی ناگهانی است، اما زمینه شکل‌گیری آن می‌تواند بسیار طولانی باشد. در بسیاری از مناطق فعال زمین‌ساختی، صفحات بزرگ پوسته زمین به‌آرامی نسبت به یکدیگر حرکت می‌کنند. این حرکت در امتداد همه بخش‌های یک گسل به یک شکل انجام نمی‌شود. بعضی قسمت‌ها می‌توانند به‌تدریج بلغزند، در حالی که بخش‌های دیگر به دلیل اصطکاک میان سطوح گسل در جای خود باقی می‌مانند.

این وضعیت «قفل‌شدگی گسل» (Fault Locking) نام دارد. مطالب «آکسفورد آکادمیک» (Oxford Academic)؛ هنگامی که دو طرف گسل در یک بخش قفل می‌شوند، حرکت مداوم صفحات زمین‌ساختی متوقف نمی‌شود؛ در عوض، پوسته در اطراف آن ناحیه به‌تدریج تغییر شکل می‌دهد و کرنش در ساختار زمین انباشته می‌شود. اگر این وضعیت ادامه پیدا کند، انرژی کشسانی بیشتری در سامانه ذخیره می‌شود و در صورت غلبه تنش بر مقاومت اصطکاکی، گسل می‌تواند به‌طور ناگهانی دچار گسیختگی شود.

گرت فانینگ و اکسل پریولات، ژئوفیزیک‌دانان دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، بر همین فرایند تمرکز کرده‌اند. هدف آنها این نیست که لحظه آغاز زمین‌لرزه را پیش‌بینی کنند، بلکه می‌خواهند مشخص کنند کدام قسمت‌های یک گسل برای ایجاد گسیختگی‌های بزرگ آمادگی بیشتری دارند.

‌چرا مناطق فرورانش اهمیت بیشتری دارند؟

پژوهشگران روش خود را ابتدا در «مناطق فرورانش» (Subduction Zones) بررسی کرده‌اند. در این مناطق، یک صفحه زمین‌ساختی به زیر صفحه‌ای دیگر فرو می‌رود. این نواحی از مهم‌ترین منابع زمین‌لرزه‌های بسیار بزرگ در جهان به شمار می‌روند و بسیاری از زمین‌لرزه‌هایی که بزرگی آنها از ۸.۵ فراتر می‌رود، در چنین محیط‌هایی رخ داده‌اند.

فرورانش همچنین با خطر «سونامی» (Tsunami) ارتباط مستقیم دارد. هنگامی که یک گسیختگی بزرگ در زیر دریا باعث جابه‌جایی ناگهانی بستر اقیانوس شود، حجم عظیمی از آب می‌تواند جابه‌جا شود و موج‌هایی با انرژی بالا ایجاد کند. به همین دلیل، شناخت بخش‌هایی از گسل‌های زیردریایی که بیشترین میزان قفل‌شدگی و انباشت کرنش را دارند، برای ارزیابی خطر زمین‌لرزه و سونامی اهمیت دارد.

با این حال، بررسی چنین گسل‌هایی دشوار است؛ زیرا بسیاری از آنها در زیر اقیانوس قرار دارند و دسترسی مستقیم به آنها محدود است. همین مسئله اهمیت داده‌های غیرمستقیم، به‌ویژه اندازه‌گیری‌های دقیق جابه‌جایی سطح زمین، را افزایش می‌دهد.

‌ردپای حرکت گسل در جابه‌جایی‌های بسیار کوچک زمین

پژوهشگران با استفاده از اندازه‌گیری‌های «سامانه جهانی ناوبری ماهواره‌ای» (Global Navigation Satellite System; GNSS) می‌توانند تغییرات بسیار کوچک در موقعیت نقاط مختلف سطح زمین را در طول زمان ثبت کنند.

این جابه‌جایی‌ها ممکن است در مقیاس روزمره قابل مشاهده نباشند، اما برای ژئوفیزیک‌دانان اطلاعات مهمی درباره رفتار پوسته زمین فراهم می‌کنند. مقاله‌ای نشان می‌دهد که اگر نقاط مختلف یک منطقه به‌صورت منظم و دقیق حرکت کنند، الگوی این حرکات می‌تواند نشان دهد که صفحات زمین‌ساختی چگونه نسبت به یکدیگر جابه‌جا می‌شوند و کدام بخش‌های گسل در این حرکت مشارکت دارند.

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از همین داده‌ها الگوریتمی ایجاد کردند که قادر است بخش‌های قفل‌شده گسل را شناسایی کند. این بخش‌ها که در ادبیات زمین‌شناسی با عنوان «ناهمواری‌های اصطکاکی» یا «آسپریتی» (Asperities) شناخته می‌شوند، مناطقی هستند که تماس و اصطکاک میان دو سوی گسل مانع از لغزش آزادانه آنها می‌شود.

در چنین شرایطی، تغییرشکل در اطراف ناحیه قفل‌شده افزایش می‌یابد. بنابراین، اندازه‌گیری الگوی تغییرات سطح زمین می‌تواند سرنخ‌هایی درباره محل انباشت کرنش در اعماق زمین فراهم کند.

‌کامچاتکا؛ آزمایشی که روش جدید را محک زد

یکی از مهم‌ترین آزمون‌های این روش پس از زمین‌لرزه ۸.۸ ریشتری سال ۲۰۲۵ در نزدیکی شبه‌جزیره کامچاتکا انجام شد. این منطقه در بخش فعال اقیانوس آرام قرار دارد و سابقه وقوع زمین‌لرزه‌های بسیار بزرگ را در خود ثبت کرده است.

پژوهشگران داده‌های GNSS مربوط به دوره پیش از زمین‌لرزه را بررسی کردند تا مشخص کنند پیش از وقوع رخداد، کدام بخش‌های گسل قفل بوده‌اند و کرنش در کجا انباشته شده است.

نکته مهم این است که این تحلیل پس از وقوع زمین‌لرزه انجام شد. بنابراین، پژوهش موردنظر یک پیش‌بینی واقعی و عملیاتی محسوب نمی‌شود. با این حال، ارزش آن در این است که پژوهشگران با استفاده از داده‌هایی که پیش از زمین‌لرزه ثبت شده بود، توانستند الگویی را بازسازی کنند که بعداً با ناحیه گسیخته‌شده در زمین‌لرزه مطابقت زیادی داشت.

به بیان دیگر، پژوهشگران ابتدا با استفاده از اطلاعات پیش از رخداد، وضعیت گسل را بازسازی کردند و سپس بررسی کردند که آیا بخش شناسایی‌شده با محل واقعی گسیختگی همخوان است یا خیر. نتیجه این مقایسه، از ظرفیت روش جدید برای شناسایی نواحی پرخطر حمایت کرد.

‌دو زمین‌لرزه بزرگ در یک منطقه، الزاماً رفتار یکسانی ندارند

بررسی کامچاتکا تنها یک نتیجه مهم به همراه نداشت. داده‌ها نشان دادند که حتی زمین‌لرزه‌های بزرگی که در یک ناحیه مشابه رخ می‌دهند، الزاماً پیامد‌های یکسانی ندارند.

کامچاتکا پیش‌تر نیز در سال ۱۹۵۲ شاهد یک زمین‌لرزه عظیم بود. مقایسه این رخداد با زمین‌لرزه سال ۲۰۲۵ نشان می‌دهد که با وجود شباهت در بخش‌هایی از ناحیه گسیختگی، میزان لغزش در قسمت‌های کم‌عمق گسل می‌تواند متفاوت باشد. این تفاوت می‌تواند یکی از عوامل مؤثر بر تفاوت در شدت سونامی ایجادشده باشد.

این یافته اهمیت یک نکته اساسی را نشان می‌دهد: شناسایی محل انباشت کرنش، تنها یکی از اجزای ارزیابی خطر زمین‌لرزه است. برای برآورد پیامد‌های یک رخداد، عوامل دیگری از جمله عمق گسیختگی، مقدار لغزش، هندسه گسل و نحوه انتقال انرژی نیز اهمیت دارند.

‌روش جدید هنوز نمی‌تواند زمان زمین‌لرزه را مشخص کند

با وجود نتایج امیدوارکننده، پژوهشگران درباره قابلیت‌های این روش محدودیت‌های آن را نیز به‌صراحت مطرح کرده‌اند. این الگوریتم نمی‌تواند زمان وقوع زمین‌لرزه بعدی را تعیین کند. همچنین نمی‌تواند مشخص کند که یک زمین‌لرزه دقیقاً چه بزرگی خواهد داشت یا سونامی حاصل از آن تا چه اندازه شدید خواهد بود.

آنچه این روش فراهم می‌کند، نقشه دقیق‌تری از توزیع کرنش و قفل‌شدگی در امتداد گسل است. چنین اطلاعاتی می‌تواند در ارزیابی بلندمدت «خطر لرزه‌ای» (Seismic Hazard) مورد استفاده قرار گیرد؛ یعنی مشخص شود کدام مناطق در بازه‌های زمانی طولانی‌تر با احتمال بیشتری در معرض زمین‌لرزه‌های بزرگ قرار دارند.

این تفاوت میان «پیش‌بینی زمین‌لرزه» و «ارزیابی خطر زمین‌لرزه» اهمیت زیادی دارد. علم امروز هنوز توانایی تعیین زمان دقیق یک زمین‌لرزه را ندارد، اما می‌تواند با افزایش کیفیت داده‌ها، شناخت دقیق‌تری از ساختار و رفتار گسل‌های فعال به دست آورد.

‌گسترش آزمایش‌ها از اقیانوس آرام تا کالیفرنیا

پژوهشگران اکنون در حال بررسی این روش در چندین منطقه فعال دیگر در امتداد حاشیه اقیانوس آرام هستند؛ از جمله ژاپن، مکزیک، نیوزیلند و شمال‌غرب اقیانوس آرام.

هر یک از این مناطق ویژگی‌های زمین‌ساختی خاص خود را دارند. در برخی گسل‌ها، انرژی به‌صورت تدریجی آزاد می‌شود و در برخی دیگر، بخش‌هایی از گسل برای مدت طولانی قفل می‌مانند و سپس در قالب یک رخداد بزرگ گسیخته می‌شوند. بنابراین، مشخص نیست که یک روش واحد در همه محیط‌های زمین‌ساختی با یک میزان دقت عمل کند.

دانشمندان همچنین بررسی کاربرد این روش در کالیفرنیا را آغاز کرده‌اند. گسل «های‌وارد» (Hayward Fault) در منطقه خلیج سان‌فرانسیسکو از جمله گسل‌هایی است که هم بخش‌های خزنده و هم بخش‌های قفل‌شده دارد. پژوهشگران می‌خواهند مشخص کنند آیا می‌توان با استفاده از همین رویکرد، بخش‌هایی از این گسل را که ظرفیت بیشتری برای ایجاد زمین‌لرزه‌های آینده دارند شناسایی کرد.

‌بزرگ‌ترین مانع، کمبود داده در زیر اقیانوس‌هاست

یکی از چالش‌های اصلی برای توسعه این روش، کیفیت و گستردگی داده‌هاست. ایستگاه‌های GNSS روی خشکی می‌توانند جابه‌جایی‌های پوسته زمین را با دقت بالایی اندازه‌گیری کنند، اما بسیاری از خطرناک‌ترین گسل‌های جهان در زیر اقیانوس قرار دارند؛ جایی که پوشش مستقیم اندازه‌گیری بسیار محدودتر است.

برای حل این مشکل، پژوهشگران در برخی کشور‌ها به سراغ ابزار‌های اندازه‌گیری کف اقیانوس رفته‌اند. در ژاپن، سامانه‌هایی شامل تجهیزات صوتی در بستر دریا برای ثبت جابه‌جایی‌های بسیار آهسته زمین توسعه یافته‌اند. نمونه‌های مشابه نیز در مناطقی مانند شیلی و شمال‌غرب اقیانوس آرام در حال استفاده یا توسعه هستند.

ماهواره‌های جدید نیز می‌توانند در آینده بخشی از این خلأ اطلاعاتی را کاهش دهند. با این حال، بخش‌های وسیعی از اقیانوس آرام همچنان به‌طور کامل پایش نمی‌شوند و همین کمبود داده، ارزیابی دقیق خطر زمین‌لرزه و سونامی را دشوار می‌کند.

‌شناخت محل خطر، آغاز راه است

نتایج این پژوهش تصویری واقع‌بینانه‌تر از توانایی علم در برابر زمین‌لرزه ارائه می‌دهد. دانشمندان هنوز نمی‌توانند بگویند یک زمین‌لرزه بزرگ دقیقاً چه روزی و در چه ساعتی رخ خواهد داد، اما اکنون ابزار‌های دقیق‌تری برای شناسایی بخش‌هایی از گسل دارند که طی سال‌ها تحت تغییرشکل و انباشت کرنش قرار گرفته‌اند.

اگر این روش در مطالعات بیشتر تأیید شود و شبکه‌های پایش زمین نیز گسترش پیدا کنند، امکان تهیه نقشه‌های دقیق‌تر از مناطق پرخطر فراهم خواهد شد. چنین نقشه‌هایی می‌توانند در برنامه‌ریزی بلندمدت، ارزیابی زیرساخت‌ها و سیاست‌های کاهش خطر مورد استفاده قرار گیرند.

پژوهشگران تأکید می‌کنند که آرامش واقعی نباید بر این تصور استوار باشد که علم روزی می‌تواند زمان دقیق همه زمین‌لرزه‌ها را اعلام کند. اهمیت پیشرفت‌های اخیر در جای دیگری است: افزایش شناخت ما از رفتار گسل‌ها و تشخیص بهتر مناطقی که در آینده می‌توانند منشأ رخداد‌های بزرگ باشند.

در نهایت، زمین‌لرزه همچنان یکی از دشوارترین پدیده‌های طبیعی برای پیش‌بینی باقی مانده است؛ اما هر اندازه تصویر دانشمندان از گسل‌ها دقیق‌تر شود، فاصله میان «ناشناخته بودن خطر» و «آمادگی در برابر آن» کمتر خواهد شد.