8 دقیقه
زلزله بزرگ بعدی در حوالی استانبول ممکن است چندان مسئلهای مربوط به زمان نباشد و بیشتر مسئلهای مربوط به نقشهبرداری: دانشمندان بالاخره در حال دیدن بخشهایی از گسل هستند که ضعیفترند و جایی که تنش احتمالاً شکسته خواهد شد.
در اعماق زیر دریای مرمره، پژوهشگران از «نجوای» الکترومغناطیسی زمین برای ترسیم تغییرات در مقاومت و سختی سنگها استفاده کردهاند؛ تغییراتی که امواج لرزهای بهتنهایی قادر به آشکارسازی آنها نبودند. حاصل، نخستین مدل سهبعدی کامل مقاومت الکتریکی پوسته زیر این بازه از گسل شمال آناتولی است که نشان میدهد لکههایی از مناطق تضعیفشده و غنی از سیال در کنار بلوکهای مقاوم و قفلشده قرار گرفتهاند — همان نوع مرزبندیهایی که احتمال شروع گسیختگی در آنها بیشتر است.
در اعماق زیر دریای مرمره، پوسته ممکن است هماکنون خود را برای زلزلهای آینده سازماندهی کند. با استفاده از سیگنالهای الکترومغناطیسی بهجای امواج لرزهای، پژوهشگران تغییرات پنهان در گسل را کشف کردند که نشان میدهد تنشها کجا ممکن است تمرکز یابند.
دیدن آنچه دیده نمیشود با مگنتوتلوریک
سنجشهای مگنتوتلوریک به نوسانات ظریف میدانهای مغناطیسی و الکتریکی زمین گوش میدهند که ناشی از جریانهایی است که در زیرسطح حرکت میکنند. این سیگنالها حامل اطلاعاتی درباره مقاومت الکتریکی (Resistivity) هستند که با محتوای سیال، دما و ترکیب سنگ تغییر میکند. مقاومت پایین غالباً نشاندهنده حضور سیالات یا سنگهای دگرگونشده و تضعیفشده است؛ در حالی که مقاومت بالا معمولاً نشانه پوستهای سردتر، یکپارچهتر و قفلشدهتر است. این اطلاعات، بهخصوص در گسلهای پیچیدهای مانند گسل شمال آناتولی که توزیع سیالات و تغییرات لیتولوژی رفتار گسیختگی را کنترل میکنند، اهمیت بالایی دارد.
گروهی به سرپرستی دکتر Yasuo Ogawa از Institute of Science Tokyo، همراه با همکارانی در ترکیه از جمله دکتر Tülay Kaya-Eken از دانشگاه Boğaziçi، دادههایی از بیش از 20 ایستگاه مگنتوتلوریک در سراسر دریای مرمره را گردآوری کردند. با بهکارگیری روشهای وارونسازی سهبعدی (3D inversion)، آنها الگوهای الکترومغناطیسی را به یک نقشه حجمی از مقاومت الکتریکی تبدیل کردند که تا چندین ده کیلومتر زیر بستر دریا امتداد دارد — نخستین مورد از این نوع برای این بازه حیاتی گسل شمال آناتولی. این کار شامل مدلسازیهای عددی، همسانسازی فرکانسهای پایین و بالا، و ارزیابی حساسیت سیگنالها به حضور آبهای زیرسطحی و تغییرات دما بود؛ جزئیاتی که توانایی تشخیص نواحی محتمل لغزش را در عمق افزایش میدهد.
آنچه مدل نشان میدهد و چرا اهمیت دارد
مدل، تضادها را آشکار میکند. حفرهها یا لکههای مقاومت کم کنار نوارهایی از مقاومت زیاد نشستهاند. هرگاه این تضادها هممرز شوند، رفتار پوسته تغییر میکند: سیالات میتوانند گسلها را لغزندتر کنند و لغزش را تسهیل نمایند، در حالی که بلوکهای همسایه که قفل شدهاند میتوانند کرنش را ذخیره کنند تا زمانی که ناگهانی آزاد شود. پژوهشگران این مرزها را بهعنوان کاندیداهای محتمل برای آغاز گسیختگی و تمرکز انرژی لرزهای در هنگام زلزله بزرگ تفسیر میکنند. به بیان دیگر، تماس بین منطقهای با مقاومت پایین (معمولاً بهدلیل وجود آب یا سنگهای نامقاوم) و منطقهای با مقاومت بالا میتواند «نقطه ضعف مکانیکی» ایجاد کند که در آن تنشها متمرکز میشوند.
«الگوهایی که ما نقشهبرداری کردیم به نظر میرسد نشاندهنده مکانهایی باشد که تنش انباشته میشود و جایی که گسیختگی ممکن است آغاز شود»، دکتر Ogawa در خلاصهای از برداشت تیم میگوید. کار آنها زمان دقیق زلزله را پیشبینی نمیکند، اما محدودههای جغرافیایی را محدودتر میکند و کمک مینماید که کدام بخشهای گسل نیازمند رصد فوریتر و اقدامات آمادگی هستند. این دادهها میتوانند با مدلهای لرزهای تاریخی، توزیع ریسک شهری و اطلاعات ژئودتیک همپوشانی شوند تا تصویری دقیقتر از خطر ارائه دهند.
این مسئله صرفاً علمی نیست. بخش مرمره بیش از 250 سال است که زلزله بزرگ تولید نکرده، درحالیکه بخشهای دیگر گسل شمال آناتولی در قرن بیستم به صورت پیاپی به سمت غرب گسیختند. این فاصله زمانی نگرانیهایی ایجاد میکند که کرنش زیر آستانه استانبول انباشته شده باشد. یک نقشه سهبعدی مقاومت، مدلهای خطر را با ارائه یک پروکسی فیزیکی برای مناطقی که ممکن است ضعیف یا قفل باشند بهبود میبخشد و میتواند در تهیه نقشههای مخاطره لرزهای، اولویتبندی تقویت سازهها و استراتژیهای هشدار زودهنگام نقش داشته باشد.
این مدل سهبعدی جدید مقاومت زیر گسل شمال آناتولی به دانشمندان زمین کمک خواهد کرد مناطق در معرض خطر زلزله بزرگ را با دقت بیشتری شناسایی کنند.
پیامدها برای پایش و آمادگی
این مدل فراتر از یک دستاورد نقشهنگاری صرف، به نواحی مشخصی اشاره میکند که نصب ابزارهای هدفمند میتواند پیشبینیها را تیزتر سازد: بهکارگیری کرنشسنجها (strainmeters)، آرایههای GPS با چگالی بالا و لرزهنگارهای کف اقیانوس (ocean-bottom seismometers) در امتداد مرزهای غیرعادی، میتواند آزمایش کند که آیا آن نواحی بهصورت خزنده (creep) حرکت میکنند یا تا زمان گسیختگی ثابت و قفل باقی میمانند. این اطلاعات، زمانی که با دادههای لرزهای و ژئودتیکی یکپارچه شوند، تصویری کاملتر از مکانیک گسل ارائه میدهند تا هر روش بهتنهایی قادر به نشان دادن آن نیست.
از منظر فنی، این مطالعه نشان میدهد چگونه مگنتوتلوریک و وارونسازی سهبعدی میتوانند از آزمایشهای آکادمیک به علم مخاطره عملیاتی تبدیل شوند. روش بهکاررفته قابل تعمیم به سایر نقاط جهان است، جایی که پیچیدگی گسلی و توزیع سیالات رفتار گسیختگی را کنترل میکند — از مناطق فرورانش (subduction zones) گرفته تا گسلهای انتقالی (transform faults). برای مثال، در زونهای فرورانش، حضور آبهای آزاد شده از سنگهای فرورفته میتواند مقاومت را کاهش دهد و از این رو تکنیک مگنتوتلوریک میتواند نقش کلیدی در شناسایی نواحی مستعد گسیختگی عمیق ایفا کند.
از دید سیاستگذاری و مدیریت ریسک، نقشه سهبعدی مقاومت میتواند به برنامهریزان شهری و سیاستگذاران کمک کند تا اولویتبندی تعمیر و تقویت سازهها را بر مبنای شواهد ژئوفیزیکی تنظیم کنند؛ مناطقی که زیر آنها ناحیههای مقاومت کم قرار دارند ممکن است نیازمند بازبینی سریعتری در استانداردهای ساخت و ساز، تقویت اسکلت ساختمانها و آموزش مناطق بحرانی باشند. همچنین این دادهها میتوانند به طراحی شبکههای هشدار زلزله منطقهای با کفایت بالاتر کمک کنند، بهویژه اگر مدلها با سیستمهای هشدار زودهنگام مبتنی بر شتابنگار ترکیب شوند.
دیدگاه متخصص
«تصویربرداری الکترومغناطیسی به ما عدسی متفاوتی برای دیدن گسل میدهد»، دکتر Elif Karaca، ژئوفیزیکدانی که در این مطالعه شرکت نداشته، میگوید. «هرگاه مقاومت پایین در کنار یک بلوک مقاوم و با مقاومت بالا قرار گیرد، تضاد مکانیکی ایجاد میشود که میتواند تنش را متمرکز کند. دقیقاً همان جاست که برنامهریزان اضطراری باید نگاه بعدی خود را متمرکز کنند.»
مطالعات پیگیری مدل سهبعدی را با اندازهگیریهای متراکمتر و پایش الکترومغناطیسی زمانگذاره (time-lapse) پالایش خواهند کرد تا پیشبینیها را آزمون کنند. هدف از این تلاشها پیشگویی قطعی نیست، بلکه کاهش عدمقطعیت در مورد مکانهایی است که زلزلههای بزرگ ممکن است از آنجا آغاز شوند و ارائه اولویتهای علمی-مبنی بر کاهش خطر برای جوامع پیرامون دریای مرمره. ترکیب دادههای تاریخی زلزله، ژئودتیک، لرزهای و مقاومت الکتریکی میتواند زنجیرهای از شواهد فراهم کند که هم برای دانشمندان زمین و هم برای مدیران شهری ارزش عملیاتی داشته باشد.
علاوه بر این، استفاده از این مدل در برنامههای عملیاتی نیازمند همکاری میاندیسپلینی است: ژئوفیزیکدانان، مهندسان زلزله، شهرسازان و مدیران بحران باید با هم کار کنند تا این دانش فنی را به سیاستهای قابل اجرا تبدیل کنند. بهعنوان نمونه، شناسایی نوارهایی با مقاومت پایین در نزدیکی مراکز جمعیتی بزرگ باید منجر به ممیزیهای ساختوساز، تقویت زیرساختها و تهیه برنامههای تخلیه بهروز شود تا تابآوری شهری در مقابل شوکهای لرزهای افزایش یابد.
منبع: scitechdaily
نظرات
ماکس_
خوبه اما یه کم بزرگنمایی حس میشه، مردم ممکنه ترسیده شن. مسئولان باید سریع ممیزی کنن نه فقط شعار، جزئیات عملیاتی لازمه.
آرمین
من یهبار با MT کار کردم، دادهها در عمل سخته و time-lapse لازمه تا بفهمیم واقعا کرنش رو نشون میدن یا نه. خلاصه باید صبور باشیم، عجله نکنید.
لابکور
آیا وارونسازی 3D توی زیر دریا اون دقتی که میگن داره؟ نویز و پارامترها کلی اثر دارن... سوال زیاده، جواب کم، امیدوارم معتبر باشه.
توربو
خب منطقیه، نقشه سهبعدی کمک میکنه اولویتبندی شه. ولی باید ببینیم چقدر میتونه زمان رو محدود کنه، نه فقط مکان رو.
دیتاپالس
وااای، تازه فهمیدم میشه با سیگنال مغناطیسی جاهایی که ضعیفن دید! یعنی بالاخره یه نقشه ملموس، ولی نگرانم از خطای مدل و کمبود ایستگاهها.
ارسال نظر