زلزلهها چند ثانیه یا چند دقیقه طول میکشند؛ اما ردپای آنها میتواند هزاران سال در زمین باقی میماند. دانشمندان با بررسی لایههای خاک، جابهجایی گسلها، درختان، رسوبات دریاچهها و حتی روایتهای تاریخی تلاش میکنند زلزلههایی را بازسازی کنند که انسانها شاهد آن نبودهاند.
به گزارش سیناپرس، وقتی از زلزله صحبت میکنیم، معمولا به لرزشهایی فکر میکنیم که خودمان تجربه کردهایم یا در اسناد تاریخی ثبت شدهاند؛ اما بخش بزرگی از تاریخ لرزهای زمین پیش از وجود ثبتهای انسانی رخ داده است؛ زمانی که نه دوربینی وجود داشت، نه دستگاه لرزهنگار و نه گزارشی از شاهدان.
دانشمندان چگونه میفهمند هزاران سال پیش در جایی زلزله آمده است؟
پاسخ در علمی به نام دیرینه لرزهشناسی (Paleoseismology) نهفته است؛ حوزهای که به مطالعه زلزلههای قدیمی میپردازد. «سازمان زمینشناسی آمریکا» (USGS) توضیح میدهد که دانشمندان با جمعآوری داده از نقاط کلیدی در امتداد بخشهایی از یک گسل، تلاش میکنند توالی زمانی زلزلههای گذشته را در هر نقطه بازسازی کنند.
اساس این کار این فرض است که رفتار گذشته زمین میتواند سرنخهایی درباره رفتار آینده آن ارائه دهد؛ بنابراین شناخت زلزلههای قدیمی به طراحی سازههای مقاومتر و برنامهریزی برای کاهش خطر کمک میکند.
زمینشناسان در این مسیر مانند کارآگاهانی هستند که به جای بررسی یک حادثه تازه، یک پرونده بسیار قدیمی را دنبال میکنند. «برنامه تحقیقاتی گسل آلپاین نیوزیلند» (AF۸) توضیح میدهد که زمین در طول میلیونها سال بر اثر نیروهای زمینساختی مانند زلزلهها و آتشفشانها و همچنین فرسایش و عوامل جوی، تغییر کرده است.
این رویدادها در طول زمان نشانههایی مانند شکستگیها، تغییر شکلها و آثار برجایمانده در مقیاسهای مختلف از رشتهکوههای بزرگ تا ساختارهای بسیار ریز در سنگها ایجاد میکنند؛ نشانههایی که زمینشناسان میتوانند از آنها برای بازسازی گذشته استفاده کنند.
زخمهایی که روی سطح زمین باقی میمانند
یکی از مهمترین سرنخهای زلزلههای قدیمی، تغییراتی است که حرکت گسل در چشمانداز ایجاد میکند. سازمان زمینشناسی آمریکا (USGS) میگوید شواهد مستقیم زلزلههای گذشته شامل نشانههایی است که حرکت گسل هنگام زلزله ایجاد کرده است؛ مانند پرتگاههای گسلی، جابهجایی یا چینخوردگی لایههای رسوبی و خاک و بخشهایی از چشمانداز زمین که کج شده، بالا آمده، پایین افتاده یا شکافته شدهاند.
برنامه تحقیقاتی گسل آلپاین نیوزیلند نیز توضیح میدهد که هنگام وقوع یک زلزله بزرگ، زمین ممکن است به سمت بالا، پایین یا پهلو حرکت کند. این تغییرات گاهی چنان شدید است که آثار آن در سطح زمین باقی میماند. برای نمونه، این برنامه به زلزله کایکورا در سال ۲۰۱۶ در نیوزیلند اشاره میکند؛ زلزلهای که باعث بالا آمدن بستر دریا تا حدود ۵ متر در امتداد ۱۱۰ کیلومتر از ساحل شد.
البته همیشه شواهد زلزلههای گذشته روی سطح زمین باقی نمیمانند. برنامه تحقیقاتی گسل آلپاین نیوزیلند یادآوری میکند سطح زمین دائما در حال تغییر است و آثار زلزلههای قدیمی ممکن است در طول زمان فرسوده شوند، از بین بروند یا زیر لایههای جدید دفن شوند.
وقتی دانشمندان زمین را حفاری میکنند
گاهی برای پیدا کردن نشانههای پنهان، دانشمندان مجبور میشوند به زیر سطح زمین بروند. به گفته سازمان زمینشناسی آمریکا، پس از شناسایی یک گسل، پژوهشگران معمولا با حفر ترانشه در عرض گسل، لایههای خاک و رسوباتی را که در طول زمان روی هم انباشته شدهاند بررسی میکنند تا نشانههای جابهجایی و تغییر شکل ناشی از زلزلههای گذشته را پیدا کنند.
در دیواره این ترانشهها، لایههای رسوبی مانند صفحات یک کتاب روی هم قرار گرفتهاند. اگر زلزلهای رخ داده باشد، این لایهها شکسته، خم یا جابهجا میشوند. سپس با گذشت زمان، رسوبات جدید روی آنها مینشینند. به این ترتیب، زمینشناس میتواند مانند خواندن یک تاریخنامه طبیعی، ترتیب رخدادها را از روی لایهها بازسازی کند.
«سازمان زمینشناسی ایالت کلرادو» نیز توضیح میدهد که ترانشهزنی یکی از روشهای رایج برای بررسی گسلهای فعال است و با مطالعه جابهجایی ایجاد شده در گسل میتوان اطلاعاتی درباره حرکتهای گذشته آن به دست آورد.
ساعتهای طبیعی زمین؛ از کربن تا حلقه درختان
اینکه دانشمندان فقط بدانند زلزلهای رخ داده، کافی نیست؛ آنها باید زمان آن را هم مشخص کنند. سازمان زمینشناسی آمریکا میگوید یکی از رایجترین روشها برای تعیین سن زلزلههای قدیمی، تاریخگذاری رادیوکربن است؛ روشی که با بررسی مواد دارای کربن مانند بقایای گیاهان، زغال، پوستهها و خاک میتواند زمان تقریبی رخدادها را مشخص کند.
برنامه تحقیقاتی گسل آلپاین نیوزیلند نیز توضیح میدهد که پس از یک زلزله، اگر مواد زندهای مانند گیاهان دفن و حفظ شده باشند، میتوان با بررسی آنها زمان وقوع زلزله را تخمین زد.
درختان هم میتوانند بخشی از این پرونده باشند. سازمان زمینشناسی آمریکا میگوید زلزلههای شدید ممکن است رشد درختان را مختل کنند؛ برای مثال درختی که بر اثر لرزش شدید آسیب دیده یا با تغییر سطح زمین و ورود آب شور مواجه شده باشد، ممکن است حلقه رشد متفاوتی ایجاد کند.
از اندازه جابهجایی تا بزرگی زلزله
دانشمندان همچنین تلاش میکنند بفهمند زلزلههای گذشته چقدر بزرگ بودهاند. براساس توضیح سازمان زمینشناسی آمریکا، بزرگی یک زلزله بازتابی از اندازه بخشی از گسل است که هنگام زلزله گسیخته و جابهجا شده است؛ این اندازه به طول و عمق صفحه گسل و همچنین میزان لغزش یا جابهجایی دو سوی گسل بستگی دارد.
پژوهشگران با اندازهگیری جابهجایی عوارض طبیعی مانند آبراههها یا درهها، میتوانند برآوردی از اندازه زلزلههای باستانی ارائه دهند.
چرا دانستن گذشته مهم است؟
مطالعه زلزلههای قدیمی فقط کنجکاوی درباره گذشته نیست. سازمان زمینشناسی ایالت کلرادو اشاره میکند که شناخت رفتار گذشته گسلها برای ارزیابی خطرهای آینده ضروری است. چنین مطالعاتی در برخی موارد برای بررسی خطرهای مرتبط با ساخت تأسیسات مهمی مانند سدها، نیروگاهها و دیگر زیرساختها انجام میشود.
به نقل از آنا، در نهایت، زمینشناسان با کنار هم گذاشتن شواهد مختلف از جابهجایی لایههای زمین و تغییر شکل گسلها گرفته تا حلقههای درختان، رسوبات و نتایج سنسنجی مواد باقیمانده میتوانند تصویری از زلزلههایی بسازند که هزاران سال پیش رخ دادهاند.
زمین شاید خاطراتش را با کلمات ثبت نکند؛ اما آثارش را در سنگ و خاک باقی میگذارد.