اكتشف علماء الزلازل أن الصفائح التكتونية القديمة “تنتشر” عبر قلب الأرض

كل زلزال قوي يخلق موجات زلزالية تنتشر في جميع أنحاء الكوكب. ومن خلال مراقبة توزيعها بعناية، يمكن للمرء دراسة باطن الأرض كما لو كان يستخدم الأشعة السينية.

وبعد تحليل بيانات من أكثر من 5000 زلزال، قام الباحثون بتجميع ما يقولون إنها الصورة الأكثر تفصيلاً حتى الآن لطبقة تقع على عمق 2900 كيلومتر تحت سطح الأرض، حيث يلتقي الوشاح العميق بالنواة الخارجية. ويظهر أن أجزاء من الصفائح التكتونية، التي امتصتها الوشاح منذ مئات الملايين من السنين، يبدو أنها تتراكم على سطح اللب ثم “تنتشر” في جميع أنحاءه، مما يؤدي إلى تدفقات صخرية.

مقبرة الحجارة الغارقة

إن الحدود بين قلب الأرض ووشاحها ليست سطحًا أملسًا كما هو مصور غالبًا في الكتب المدرسية. كشفت الدراسات الزلزالية السابقة عن هياكل عملاقة أطول 100 مرة من جبل إيفرست: “فقاعات” ساخنة بشكل غير عادي تبرز من القلب – أو منطقة القص الكبرى. وتتجمع حولها مناطق أصغر حجمًا تشبه الجبال تعمل على إبطاء الموجات الزلزالية وقد تمثل “مقبرة” من الصفائح التكتونية المدفونة والمتراكمة على السطح الأساسي.

تُظهر البيانات السيزمية أيضًا كيفية توجيه البلورات المعدنية في الطبقات السفلية من الوشاح. والحقيقة هي أن الموجات الزلزالية تنتقل عبر بعض أنواع الصخور بشكل أسرع أو أبطأ، اعتمادًا على ما إذا كان مسارها يتطابق مع اتجاه البلورات أم لا. قد يشير هذا التباين الزلزالي إلى وجود تدفقات واسعة النطاق تعمل على تشويه الصخور ومحاذاة بلوراتها في اتجاه واحد. باستخدام هذه الميزة، من الممكن رسم خريطة لتيارات الحمل الحراري البطيئة في الوشاح والتي تسبب حركة الصفائح التكتونية.

ومع ذلك، فإن قياس تباين الزلازل في الوشاح السفلي ورسم خرائط التدفقات المرتبطة به أمر صعب. عادة لا تنتقل الموجات الزلزالية عبر مسارات مريحة للعلماء، وعندما تخترق الأرض بزاوية مرغوبة، وتنحني حول النواة، فإن الوشاح العلوي “الصاخب” يسبب تداخلاً. ومما يزيد الوضع تعقيدًا، أن البيانات اللازمة لتجميع مثل هذه الخرائط تأتي من عشرات المراكز الزلزالية المنتشرة حول العالم. وقال وولف إن علماء الديناميكا الجيولوجية يصنعون نماذج جميلة لباطن الأرض، ولكن “كعلماء زلازل، فإننا نواجه صعوبة في تأكيد ما إذا كانت صحيحة”.

آلاف الزلازل

للحصول على صورة أكثر اكتمالا، قام وولف وزملاؤه بجمع بيانات زلزالية من حوالي 5300 زلزال منذ عام 1995 كانت قوية بما يكفي لإرسال موجات صادمة عبر الكوكب. ومن خلال رسم خرائط للتغيرات الدقيقة في السرعة، أنشأوا صورة تحتوي في بعض المناطق على معلومات زلزالية أكثر 100 مرة من الجهود السابقة. يمكن تسجيل أنماط تباين تفصيلية على ثلاثة أرباع الوشاح السفلي، وهو ما يوفر، وفقًا لوولف، الصورة الأكثر اكتمالًا لهذا الجزء من الأرض حتى الآن.

تُظهر الصورة الجديدة نمطًا معقدًا من الصخور التي تتدفق عبر جزء كبير من الوشاح الأساسي. وفقًا لوولف، لا يوجد سبب واحد لهذه الظاهرة، ولكن يتم ملاحظة العديد من هذه التدفقات حيث يُعتقد أن الصفائح المندسة القديمة قد وصلت إلى القلب ثم بدأت تتدفق على طوله. وقال عالم الزلازل: “جزء مهم من تباين الخواص الذي نراه يجب أن يكون مرتبطًا على وجه التحديد ببقايا الصفائح”.

ما هي الخطوة التالية؟

على الرغم من أن الصفائح المندسة تهيمن على المقاييس الكبيرة، إلا أن الخريطة تكشف أيضًا عن هياكل أخرى أكثر محلية. على سبيل المثال، هناك منطقة ساخنة بشكل غير عادي أسفل آسيا تسمى الشذوذ البرمي محاطة بارتفاعات من الصخور. قد تكون هذه المنطقة هي “جذر” عمود ساخن من النوع الذي كان يغذي المقاطعات البركانية الكبرى مثل سيبيريا ترابس، وهي سلسلة من الانفجارات العملاقة التي أدت إلى الانقراض الجماعي في العصر البرمي قبل 252 مليون سنة. ويأمل وولف أن يؤدي المزيد من التحسين للخريطة إلى تعزيز العلاقة بين العمليات في أعماق الأرض والظواهر على سطحها، بما في ذلك الظواهر الغامضة مثل البراكين في يلوستون وهاواي.