ב- 11 במרץ 2011 רעידת אדמה בעוצמה 9.0 הרעידה את יפן במשך כמעט שש דקות, והפעילה צונאמי ואסון גרעיני שהרג ביחד כמעט 20, 000 איש. אבל מתחת לפני השטח, הלוחות הטקטוניים מול החוף המזרחי של יפן החלו להשתנות בשקט הרבה לפני שהרעידה החלה. בפברואר 2011, שתי רעידות אדמה שקטות יותר החלו להתגנב לאט לאורך תעלת יפן לעבר הנקודה בה תתפרץ רעידת האדמה המאסיבית חודש לאחר מכן.
תוכן קשור
- הגיאולוגיה מאחורי הרעידה הקטסטרופלית של איטליה
- האטות סיסמיות עלולות להזהיר מפני רעידות אדמה רבות
הרעידות המוזרות והשקטות הללו נקראות אירועי החלקה איטית, או רעידות אדמה איטיות - מונחי מטריה לספקטרום של תנועה ורעידות מאופקות שמתרחש בגבול בין צלחות טקטוניות. רעידות אדמה איטיות שהתגלו רק בעשרים השנה האחרונות, הן עדיין חידה סייסמית. הם יכולים להעביר צלחות טקטוניות באותה מידה או יותר מאשר רעידת גודל 7. אך בעוד שרעידת אדמה רגילה משחררת לפתע גלים סיסמיים שיכולים להפיל בניינים, רעידת אדמה איטית נמשכת ימים, חודשים, לפעמים אפילו שנים - ואנשים בסביבה אינם חשים דבר.
על פי החשד, הרעשות הבלתי מורגשות הללו קדמו לרעידות אדירות שקרעו ביפן, מקסיקו וצ'ילה - אך איננו יודעים אם רעידות אדמה איטיות גרמו להיווצרותם של הרעדנים האדירים או אפילו כיצד הם מתייחסים למקביליהם המהירים והמסוכנים יותר. פענוח מתי, היכן ומדוע שביתה של רעידות אדמה איטיות עשויה לעזור לנו להבין את אזורי התקלה המסוכנים ביותר בכוכב הלכת שלנו - ואולי אפילו לעזור לנו לחזות רעידות אדמה וצונאמים הרסניות לפני שהם יגבו את מחירם.
"זו תעלומה אמיתית, " אומרת היידי יוסטון, גיאופיסיקאי מאוניברסיטת וושינגטון בסיאטל. "חקרנו רעידות אדמה רגילות במשך עשרות שנים והבנו דברים מסוימים עליהם - ואז התהליך הזה מגיע וזה אותו דבר בהיבטים מסוימים, וכל כך שונה מאוד בהיבטים אחרים."
התקנת חיישנים למעקב אחר תנועות עדינות של כדור הארץ. (באדיבות הרב דראגרט) לפני סוף שנות התשעים, מדענים גאוגרפיים חשבו שהם הבינו כיצד הפאזל של לוחות טקטוניים המכסים את פני כדור הארץ נעים ומשתלבים זה בזה. הם הניחו שכאשר לוח אחד מבצק כדור הארץ גולש על פני רעהו, הלוחות לוחצים בהתמדה אחד ליד השני או נתקעים, מצטברים מתח עד שהם מתפוצצים חופשיים ברעידת רעידות אדמה המדליקה מאזור התקלה.
אך החל ממש סביב האלף החדש, התפרסמה פרץ של פרסומים מדעיים מעמד חדש של רעידות אדמה חוזרות ונפוצות שנצפו בשוליים מנוגדים של שפת האוקיאנוס השקט.
הדיווח הראשון על אירוע החלקה איטי מוגדר בבירור הגיע מאזור ההפקעה של קסקדיה, שנוצר על ידי צלחת חואן דה פוקה שנדחקה מתחת לצלחת צפון אמריקה מצפון קליפורניה לאי ונקובר. שם, האזורים שנמצאים במרחק של 20 מיילים מתחת לפני השטח מתרככים בעומקים ובטמפרטורות הגבוהות ונחלשים זה בזה בצורה חלקה. אך חלקים רדודים ושבירים יותר של הלוחות הטקטוניים המחליקים יכולים להיתקע זה בזה עד שהאזור התקוע מתפרץ במגה-ענק ענק. קסקדיה לא שחררה רעידת ענק מאז שנות ה -1700 - אך הרעש בקהילה הסייסמית מרמז שהגדולה הבאה תגיע.
בשנת 1999 הבחין הגיאופיזיקאי עשב דראגרט עם הסקר הגיאולוגי של קנדה כי כמה תחנות ניטור GPS רצופות בדרום האי ונקובר וחצי האי האולימפי מתנהגות בצורה מוזרה. שבעה מהם קפצו כרבע סנטימטר במשך כמה שבועות בכיוון ההפוך לתנועה הרגילה של הצלחת. קפיצה מהסוג הזה היא מה שהייתם מצפים לראות ברעידת אדמה - אך לא התרחשו טלטולים.
"עשב דאג מאוד בהתחלה - הוא חשב שמשהו לא בסדר בנתונים", אומר קלין וואנג, מדען בסקר הגיאולוגי של קנדה, שעבד עם דראגרט ומדעי הגיאו תומאס ג'יימס כדי לפענח את הפאזל הזה. "הוא ניסה הכל כדי להוכיח את עצמו לא בסדר, והכל נכשל."
זה מכיוון שלא היה שום דבר לא בסדר עם הנתונים. הצוות הבין עד מהרה שהם רואים את צלחת צפון אמריקה ואת צלחת חואן דה פוקה מחליקה בעדינות כשהטלאים שבהם הם היו דבוקים זה בזה. במרחק של 18 עד 24 מיילים מתחת לפני השטח, טלאים תקועים אלה היו מעל אזור הלחץ הגבוה בטמפרטורה גבוהה, שם הצלחות מחליקות בצורה חלקה, אך מתחת לחלקים הנעולים, המחוללים רעידת אדמה של אזור הכניסה. ומתברר כי אזור הביניים הדביק ומחליק על לוח זמנים, בערך כל 14 חודשים.
בערך באותה תקופה, מעבר לאוקיאנוס השקט, הבחין סייסמולוג במכון המחקר הלאומי למדעי כדור הארץ ומניעת אסון בתנודות בתדרים נמוכים שהתפשטו מעת לעת מסיסמומטר לסיסמומטר באזור תת הכניף של נאנקאי בדרום מערב יפן. קזושייג 'אוברה, שנמצא כעת במכון לחקר רעידות האדמה באוניברסיטת טוקיו, מבחין כי הרעשנים האלה התחילו 21 מיילים מתחת לפני השטח ויכולים להימשך ימים ארוכים, בדומה לרעד המלווה בהתפרצויות געש - אך זה לא היה אזור געש.
כאשר אוברה ודראגרט נפגשו בכנס, הם הבינו כי אירועי החלקה האיטית שדראגט התגלה באמצעות GPS והרעידה הלא-וולקנית שאובארה הרים על סיסמומטרים יכולים להיות שניהם סימנים לאותו סוג של תנועת צלחות בלתי מורגשת באזורי הכניסה.
דראגרט אומר בהודעת הדואר האלקטרוני: "נדהמתי מזמן משך הזמן הדומה להם, בהתאמה זהה עם שביתה של אזורי ההכרה שלהם בהתאמה, עומקים דומים של התרחשותם."
אז כשדראגרט חזר לקנדה, עמיתו גארי רוג'רס, סייסמולוג שפרש עכשיו, שעבד עם דראגרט בסקר הגיאולוגי של קנדה, ציד דרך ארגזים של סיסמוגרמות ישנות כדי לנסות לזהות את צורת הגל המסופר של הרעד. הם מצאו את זה בכל פעם שיחידות ה- GPS הקליטו אירוע להחליק איטי.
"השערות עמדו על עורפי, " אומר רוג'רס. "זה היה יום מרגש מאוד."
זמן קצר לאחר מכן, אובארה התאים תלוש לרעד שראה ביפן. כעת אנו יודעים שיש סוגים שונים של רעידות אדמה איטיות שיכולות להתרחש עם רעידה או בלעדיה, בעומקים שונים ובמשך משך זמן שונה. הם החליקו בשקט דרך אזורי הכניסה אל מחוץ לחופי אלסקה, קוסטה ריקה, מקסיקו, ניו זילנד ואפילו דרך ממשק הצלחות האנכיות של תקלת סן אנדראס, והכל ללא גילוי (אלא אם כן אתה לוויין או סיסמומטר).
"באמת לא היה לנו מושג שיש את כל הקשת העשירה והמשפחה הזו של אירועי החלפת תקלות", אומרת לורה וואלאס, גיאופיזיקאית מאוניברסיטת טקסס באוסטין, שלומדת רעידות אדמה איטיות מול חופי ניו זילנד. "זה באמת שינה את ההבנה שלנו כיצד התנהגויות תקלות בגבולות הצלחת ואיך התאמת תנועת הצלחות. זה עניין די גדול. "
ניו זילנד וקרקעית הים. תעלת Hikurangi נמצאת ממש דרומית לתעלה הכחולה כהה (תעלת קרמדק) במרכז התמונה העליונה. (Sandwell & Smith (1997), Stagpoole (2002)) אבל לחקור את הספקטרום העשיר הזה של אירועי החלקה איטית הוא אתגר - בחלקו בגלל שהם כה עדינים, ובחלקם מכיוון שהם במידה רבה אינם נגישים.
"פשוט קשה לעזאזל להסתכל על משהו שנמצא כל כך עמוק בכדור הארץ, " אומר רוג'רס. במיוחד אם משהו זה נמצא גם עמוק מתחת לים, כמו אירועי החלקה האיטיים שמעבירים את תעלת ההיקוראנגי מהחוף המזרחי של האי הצפוני של ניו זילנד לכמה סנטימטרים בכל כמה שנים.
אז בשנת 2014 וואלאס התחיל להיות יצירתי. היא הובילה את פריסת רשת מדדי לחץ מתחת למים כדי לאתר כל תנועה אנכית של קרקעית הים שעלולה לאותת על אירוע החלקה איטי. היא תיארה את זה בדיוק נכון: מדדי הלחץ זיהו את קרקעית האוקיינוס שמתחתם מתנשאת למעלה ולמטה, ואלאס וצוותה חישבו כי פירושו שהצלחות החליקו בערך 4 עד 8 סנטימטרים לאורך כמה שבועות. שלא כמו החלקות האיטיות המתרחשות עמוק מתחת לפני השטח בקאסקדיה וביפן, החלקים הללו מקורם עד 2.5 עד 4 מייל מתחת לקרקעית הים - מה שאומר שרעידות אדמה איטיות יכולות להתרחש במעמקים ובתנאים שונים בהרבה מאלה שהיו במקור התגלה ב.
מה שכן, קטע התעלה שמודדי הלחץ של וואלאס תפסו מחליקים היה אותו קטע שהוליד שני צונאמי גב אל גב בשנת 1947 שפירק קוטג ', זרק שני גברים בכביש היבשתי, ואיכשהו לא הרג איש.
"אם נוכל להבין את הקשר ההוא בין אירועי החלקה אטית לרעידות האדמה הפוגעות באזורי כניסה, בסופו של דבר נוכל להשתמש בדברים האלה באופן חיזוי, " היא אומרת.
אך ראשית, עלינו להשתפר באיתורם ובפיקוח עליהם, וזה בדיוק מה שדמיאן סאפר מאוניברסיטת מדינת פנסילבניה מנסה לעשות. בשש השנים האחרונות הוא עבד עם מדענים ביפן ובגרמניה כדי להקים שני מצפים נקביים - בעיקרון אוספים של מכשירים שנחתמו לחורים מקדחים בעומק קרקעית הים ליד תעלת ננקאי בדרום מערב יפן - המקום בו אוברה גילה לראשונה רעד .
מצפה הכוכבים הללו ומנתונים שנאספו על ידי רשת חיישני רצפת קרקע, צוותו אסף עדויות ראשוניות להחלקות איטיות שתואמות נחילי רעידות אדמה קטנות ותדירות נמוכות. סאפר חושד כי החלקות האטיות האיטיות האלה עלולות לשחרר לחץ עצום בגבול הצלחת שאחרת יקרע ברעידה קטסטרופלית.
הוא משווה את התופעה למצמד מחליק שבונה מעט מתח, אך לאחר מכן נכשל כל כמה חודשים עד שנים. "מה שאנחנו רואים הוא ראשוני מאוד, אך אנו רואים אינדיקציות לאירועים איטייים שכיחים למדי שנראים כמקלים על מתח בגבול הצלחת, שהוא די מגניב, " הוא אומר. את התוצאות הללו הוא יציג בישיבת האיחוד הגיאופיזי האמריקני בסתיו הקרוב.
החוקרים מחזירים חבילה של חיישנים תת-מימיים אשר עקבו אחר החלקה איטית מול חופי ניו זילנד. (באדיבות ארין טוד מאוניברסיטת קליפורניה-סנטה קרוז) וואלאס, סאפר וצוות מדענים בינלאומי גדול מתכננים בימים אלה משלחת לשנת 2018 לקדוח לתעלה היקוראנגי להקמת מצפים דומים. וככל שהם מקדחים ספינים לקרום האוקיאני, הם מתכננים לאסוף דגימות מהסלעים המרכיבים את הלוחות הטקטוניים כדי להבין מה מדובר במינרלים והנוזלים באזור ההכרה המאפשר החלקה איטית.
"יש הרבה תיאוריות לגבי סוגים של מצבים גופניים שעלולים להוביל להתנהגות איטית זו", מסביר וואלאס. היא אומרת שאחת הפופולריות ביותר היא שנוזלים עודפים באזור התקלה מחלישים אותו ומאפשרים לו להחליק ביתר קלות. "אבל אנחנו עדיין לא ממש מבינים את זה, " היא מוסיפה.
בשעה שהכל התחיל, באזור ההכנסה של קסקדיה, היידי יוסטון של אוניברסיטת וושינגטון פועלת גם להבנת המנגנונים הבסיסיים העומדים בבסיס רעידות אדמה איטיות. "אילו תהליכים גורמים לאיטיות?", אומר יוסטון. "זה התעלומה המרכזית שבהם."
יוסטון גילתה לאחרונה שכאשר הרעידות מתרוצצות מתחת לאזורי תקלות, כוחות ארציים כמו הגאות והשפל יכולים לחזק אותם. היא ממשיכה לחקור כיצד עומק, לחץ הנוזלים והמינרלים המופקים בגבול בין לוחות טקטוניים משנים את תכונות רעידות האדמה האטיות.
כמו שאר הסייסמולוגים, המדעים הגיאו-פיזיקאים והגיאופיזיקאים שכבשו לכיוון רעידות אדמה איטיות מאז שנתגלו, הריגוש של מה שנותר לא ידוע מניע את יוסטון - וכך גם האפשרות שהבנת רעידות אדמה איטיות יכולות יום אחד לתת לנו תובנה על רעידות קטלניות.
"יש לי את זמן חיי ללמוד את התהליך הזה, " היא אומרת.
