استخدمت دراسة أجرتها جامعة أريزونا حلقات الأشجار لتحديد أن منطقة بوجيه لولاندز في ولاية واشنطن الغربية شهدت زلازل كبرى منذ حوالي 1000 عام بسبب الصدوع الضحلة المترابطة. يكشف هذا عن المخاطر المحتملة للمقيمين الحاليين في المنطقة ويشير إلى أن نماذج المخاطر الحالية قد تحتاج إلى مراجعة. يمكن أن يكون لهذه النتائج آثار على الاستعداد للزلازل في المنطقة.
وفي فبراير من هذا العام، ضرب زلزال بقوة 7.8 درجة الحدود بين تركيا وسوريا، أعقبه بعد تسع ساعات زلزال آخر بنفس القوة تقريبًا. فالصدوع الضحلة التي تقع على عمق أقل من 18 ميلاً تحت السطح انفجرت وتسببت في حدوث زلازل عنيفة ومركزة دمرت آلاف المباني وقتلت عشرات الآلاف من الأشخاص.
حدث تمزق صدع ضحل مماثل في منطقة بوجيه لولاندز بولاية غرب واشنطن منذ حوالي 1000 عام، وفقًا لبحث جديد أجرته جامعة أريزونا. ساعدت حلقات الأشجار في تحديد ما إذا كان الزلزال قد وقع في أواخر عام 923 أو أوائل عام 924 م. وتشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن حدثًا زلزاليًا آخر يمكن أن يهز المنطقة مرة أخرى، والتي تعد الآن موطنًا لأكثر من 4 ملايين شخص بما في ذلك سياتل وتاكوما وأولمبيا. ونشرت النتائج في مجلة Science Advances.
ووجد الباحثون أن الزلزال القديم إما مزق جميع الصدوع الضحلة في المنطقة معًا، منتجًا زلزالًا قدرت قوته بـ 7.8، أو كان عبارة عن سلسلة من الزلازل المزدوجة تقدر قوتها بـ 7.5 و 7.3، كما حدث في تركيا وسوريا. عادةً ما تسبب الصدوع الضحلة اهتزازات أقوى وأكثر تركيزًا من الزلازل التي تنتجها التكوينات الجيولوجية الأخرى.
تشكلت بحيرة برايس في الجبال الأولمبية الشرقية عندما اعترض صدع سادلباك مجرى مائي وأغرق الغابة. استخدم المؤلف الرئيسي بريان بلاك وفريقه من الغواصين المناشير الهيدروليكية تحت الماء لجمع العينات. المصدر: أسود
في حين أن الزلازل ليست جديدة على شمال غرب المحيط الهادئ، فقد وجدت هذه الدراسة أن الأحداث على هذه الصدوع الضحلة ترتبط ببعضها البعض بطريقة ما، إما من خلال اتصالات تحت الأرض أو عن طريق خطأ واحد ينقل الضغط إلى آخر. وقال بريان بلاك، المؤلف الرئيسي والأستاذ المشارك في علم التزمن الزمني في مختبر أبحاث Tree Ring بجامعة أريزونا، إن نماذج المخاطر الإقليمية المستخدمة لتطوير التصاميم والسياسات الهندسية لا تعكس هذا الاحتمال بعد، ولكن ينبغي لها ذلك.
ويكشف العلماء عن صدوع ضحلة في المنطقة منذ اكتشاف صدع سياتل لأول مرة في الستينيات، يليه صدع سادلباك وصدع تاكوما وأولمبيا على طول السفوح الشرقية للجبال الأولمبية.
تُظهر الصدوع الأربعة الضحلة تمزقات حدثت قبل حوالي 1000 عام أثناء زلزال يعرف باسم سرب زلزال الألفية. على سبيل المثال، يتم دفع المنحدرات التي يبلغ ارتفاعها 25 قدمًا في الهواء من غرب سياتل إلى بوجيه ساوند. كما تسبب في حدوث أمواج تسونامي وانهيارات أرضية محلية أدت إلى اقتلاع غابات بأكملها من سفوح التلال وإلقائها في بحيرتي واشنطن وساماميش القريبتين. وحتى الآن، لم يعرف العلماء بالضبط متى وكيف تمزقت هذه الصدوع للمرة الأخيرة.
وقال بلاك: "قد تحدث هذه الزلازل في نفس الوقت، وقد تكون بفارق ساعات، أو بفارق مئات السنين. لا نعرف على وجه اليقين". لذلك التفت إلى الأشجار.
في كل عام، تنمو حلقة على جذع الشجرة. يعتمد عرض حلقات النمو على المناخ الذي عاشته. الظروف المناخية المواتية تعني حلقات نمو أوسع، والظروف المناخية غير المواتية تعني حلقات نمو أرق. مع تغير المناخ من سنة إلى أخرى، فإنه يعمل مثل الباركود لنمو الأشجار في منطقة ما، مما يشكل أنماطًا محددة للوقت.
يمكن لأخصائي علم الأشجار أن يطابق أنماط النمو المحددة زمنيًا للأشجار الميتة مع تلك الخاصة بالأشجار الحية. إذا كان هناك تداخل مع الأشجار الحية، فيمكن تحديد التواريخ الدقيقة لبقاء الشجرة الميتة وموتها. هذه هي الطريقة المستخدمة لتحديد متى ماتت الأشجار التي دمرتها الزلازل في منطقة بوجيه ساوند.
في عام 2021، سافر بلاك إلى جبال شمال غرب المحيط الهادئ للمشاركة في حصاد جذوع الأشجار التي ماتت عندما غمرت الجداول التي سدتها صدع مانشان الغابة. واليوم، لا تزال البحيرة وجذوع الأشجار الغارقة موجودة.
قام الفريق بربط القاربين معًا ووضع قطعة كبيرة من الخشب الرقائقي فوق القاربين، مما أدى إلى إنشاء بارجة مؤقتة يمكن وضع مولد عليها لتشغيل منشار كهربائي تحت الماء. وباستخدام هذه الأجهزة، يستطيع الغواصون القفز في الماء وقطع عينات من الأشجار التي قُتلت عندما شكلت مجموعة الأشجار التي يبلغ عمرها ألف عام البحيرة. كما أخذ بلاك وفريقه شرائح من الأشجار القريبة التي ماتت في انزلاق صخري غمر مجرى مائي وأغرق مجرى النهر القريب. وحصلوا أيضًا على عينات من شرائح الأشجار المأخوذة منذ أكثر من 30 عامًا والتي غمرتها الانهيارات الأرضية في بحيرتي واشنطن وساماميش خلال زلزال هائل وقع في سياتل فالت.
قارن بلاك أنماط نمو الأشجار ووجد أن الأشجار ماتت في نفس السنوات بالضبط عند صدع سادلباك وسياتل. كما وجد أن هذه الأشجار ماتت خلال فترة السبات، مما أدى إلى تضييق وقت الموت -أي زمن الزلزال- إلى أواخر الخريف إلى أوائل الربيع.
من أجل تحديد السنة الدقيقة لموت الأشجار، أنشأ فريق البحث تسلسلًا زمنيًا مدته 1300 عام من الأشجار الحية ولكن القديمة جدًا. وبعد مقارنتها بالأشجار التي ماتت في الزلزال، وجدوا أن فترة سبات موت الأشجار كانت من أواخر عام 923 إلى أوائل عام 924.
وقالت شارلوت بيرسون، الأستاذة المساعدة في علم تأريخ الأشجار والمؤلفة المشاركة: "كان فريقنا محظوظًا أيضًا بحدوث عاصفة شمسية هائلة بين عامي 774 و775، مما تسبب في زيادة مفاجئة في الكربون المشع حول العالم". "يمكن استخدام التقلبات في الكربون المشع، مثل المناخ، لتحديد تاريخ حلقات الأشجار." وقمنا بقياس الكربون المشع في حلقات الأشجار التي دمرتها الزلازل، وأظهرت النتائج أن الارتفاع حدث بالضبط في المكان الذي اعتقدنا أنه كان ينبغي أن يحدث فيه. وأكد هذا بشكل مستقل تواريخ وقوع الزلازل. "
وقال بلاك: "تبين لنا هذه الأدلة مجتمعة أن هذه الأشجار في جميع أنحاء المنطقة ماتت معًا، وأن هذا كان في الواقع حدثًا مرتبطًا". "لقد قمنا بتضييق نطاق عدم اليقين بشأن هذين الصدعين من عقود أو قرون مضت إلى موسم واحد. إذا كانت الزلازل على هذين الصدعين تفصل بينهما 100 عام مقابل 100 ساعة، فستكون قصة مختلفة تمامًا. إن إثبات أن هذين الصدعين يمكن أن ينفجرا في وقت واحد أو في تتابع سريع يغير حقًا فهمنا للمخاطر في المنطقة."
ومع ذلك، فإن نماذج المخاطر الحالية لا تعترف حتى الآن بإمكانية حدوث أخطاء مترابطة.
وقال بلاك: "إذا حدث صدع سادلباك وصدع سياتل في نفس الوقت، فسيكون مشابهًا لزلزال سان فرانسيسكو عام 1906". "أو، كما هو الحال مع الزلازل في تركيا، يمكن أن تحدث متتالية. إذا كان هذا هو الحال، فإن البنية التحتية والمناظر الطبيعية التي أضعفت بالفعل بسبب زلزال واحد سوف يدمرها زلزال آخر. وسيظل مدمرا تماما: رفع أنابيب المياه، وقطع الطرق، وإثارة الانهيارات الأرضية وأمواج تسونامي المحلية".
ولحسن الحظ، قال إنه كلما كانت الزلازل أكبر وأكثر شدة، قل تكرار حدوثها. لذا، في حين أن الزلازل بهذا الحجم يمكن أن تسبب أضرارًا للمنطقة، إلا أنها غير شائعة نسبيًا.