تُعرّف منطقة الاندساس وفقًا للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي في الولايات المتحدة (NOAA) بأنها المكان الذي تصطدم فيه صفيحتان من الصفائح التكتونية الأرضية وتغوص إحداهما تحت الأخرى وهذه أحد أكبر مشاهد الاصطدام على الأرض، قد تتسبب هذه العملية التكتونية بحدوث بعض من أقوى الزلازل والتسونامي والبراكين على الأرض.
ماذا يحصل في منطقة الاندساس؟
الصفائح التكتونية هي قطع من الطبقة الخارجية الصلبة للأرض تتحرك ببطء على سطح الكوكب منذ ملايين السنين، وهذا هو المبدأ الرئيسي في نظرية الصفائح التكتونية تكون فيه القشرة الأرضية مقسمة إلى أجزاء تعوم على الوشاح السفلي للأرض آخذةً معها القارات. وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي في الولايات المتحدة الأمريكية (USGS)، تعرف تلك الطبقة الخارجية للأرض بالغلاف الصخري (أو الليثوسفير) الذي يتكون من القشرة الأرضية والقسم العلوي من الوشاح الكثيف ذو درجة الحرارة المرتفعة.
عندما تلتقي صفيحتان عند منطقة الاندساس وتنزلق إحداهما تحت الأخرى ينحدر هذا الغلاف الصخري أيضًا نحو الوشاح الساخن، يتكرر حدوث عملية الاندساس هذه بسبب اختلاف نوعي الغلاف الصخري اللذين يشكلان الصفائح التكتونية القارية والمحيطية. ونظرًا لأن الغلاف الصخري في الصفائح المحيطية أكثر كثافة منه في الصفائح القارية، يغرق الجزء المحيطي في الوشاح تحت الغلاف الصخري القاري الأكثر طفوًا عندما تصطدم الصفيحتان في منطقة الاندساس.
من الممكن أيضًا أن تتشكل مناطق الاندساس من تصادم صفيحتين محيطيتين وبهذه الحالة تغرق الصفيحة المحيطية الأقدم والأكثر كثافة أسفل الصفيحة الأحدث والغلاف الصخري الأكثر طفوًا. وبحسب جامعة كولومبيا، يتشكل غلاف صخري محيطي جديد حين تنفصل الصفائح عن بعضها ما يسمح للوشاح الساخن بالصعود إلى السطح، و كلما ابتعدنا عن هذه الحدود يتبرد هذا الغلاف الصخري ويصبح أكثف فقد يغرق بالنتيجة الغلاف الصخري المحيطي القديم بسهولة أكبر.
بحسب جامعة كولورادو، تميل الصفيحة الغارقة، (أو البلاطة) في منطقة الاندساس إلى الانحناء بزاوية 30 درجة تقريبًا بالنسبة لسطح الأرض، لكن بعض الزوايا تكون أكثر تسطيحًا أو انحدارًا من ذلك. وفقًا لدراسة أجريت عام 2008 في مجلة Tectonics، قد تتمزق الصفائح أحيانًا مثل شق في ورقة مجعدة فتتكسر وتسقط في الوشاح. كشفت أبحاث النمذجة في عام 2021 أن هذه الصفائح الغارقة لا تختفي، بل تضعف وتصبح لدنة، حسبما ذكرت Live Science سابقًا.
وفقًا لأكاديمية كاليفورنيا للعلوم في سان فرانسيسكو، فإن حوادث تصادم الصفائح التكتونية لا تؤدي دائما إلى تشكيل منطقة الاندساس، فعندما تتقارب صفيحتان قاريتان تتشكل منطقة تصادم وتتحطم الصفيحتان معًا كما تتحطم السيارات، ما يدفع المواد المحطمة نحو الأعلى، وقد تشكلت سلسلة جبال الهيمالايا الضخمة بهذه الطريقة، نتيجة تصادم الصفيحة التكتونية الهندية بالصفيحة الآسيوية.
أين تتشكل مناطق الاندساس عادةً؟
تظهر مناطق الاندساس -حسب NOAA- بشكل حدوة حصان حول أطراف المحيط الهادئ، قبالة شاطئ ولاية واشنطن وكندا وألاسكا وروسيا واليابان وإندونيسيا وصولاً إلى نيوزيلندا والحافة الجنوبية لأمريكا الجنوبية.
وتسمى مناطق الاندساس هذه بحسب USGS بحلقة النار (وهي المنطقة الأنشط زلزاليًا وبركانيًا في العالم)، وتعد هذه المنطقة هي المسؤولة عن أكثر من 80% من أكبر الزلازل في العالم ومعظم البراكين النشطة على الكوكب بحسب NOAA.
كيف تتشكل مناطق الاندساس؟
حسبما ذكرت Live Science سابقًا، لطالما كان من الصعب دراسة تشكل مناطق الاندساس، لأن هذه المناطق تدمر المواد بطبيعتها. ولكن بحثت دراسة في 2021 في منطقة الاندساس الصغيرة نسبيًا في خندق Puysegur جنوب نيوزيلندا للبحث في أصول الاندساس. فوجد الباحثون أن عملية الاندساس هناك بدأت من خلال شد وتحريك صفيحة زيلانديا المغمورة السرية المحيطة بنيوزيلندا. وقال العلماء: إن تلك الحركة أعادت تموضع الصفيحة للسماح للقشرة المحيطية بالاندساس تحتها.
وجدت دراسة أجريت عام 2004 في مجلة Earth and Planetary Science Letters أنه من الممكن أحيانًا أن يبدأ الاندساس تلقائيًا دون قوى الاصطدام بين الصفائح، وقالت الدراسة إن هذا يحدث عندما يصبح الغلاف الصخري غير مستقر ويغرق تحت تأثير الجاذبية، وكما ذكرت Live Science سابقًا، قد يصبح الغلاف الصخري المحيطي قديمًا وكثيفًا لدرجة أن ينهار ويشكل منطقة اندساس تلقائيًا.
متى بدأ الاندساس؟
اقترح بحث النمذجة في 2021 أيضًا أن نظرية الصفائح التكتونية الحديثة لم تكن لتنجح في بدايات كوكب الأرض حين كان أكثر سخونة منذ مليار سنة تقريبًا، ذلك لأن ألواح الاندساس ستتفكك بسرعة وتتوقف عن سحب المواد خلفها إلى الوشاح. تعتمد تكتونية الصفائح على الاندساس، لأن غرق الغلاف الصخري في مناطق الاندساس يوفر معظم الطاقة اللازمة لحركات الصفيحة، وفقًا لبحث نشر في مجلة GSA Today عام 2018.
لكن تاريخ الاندساس لا يزال مثيرًا للجدل، واكتشف الباحثون في عام 2022 أدلة على الاندساس القديم في الإيكلوجيت، وهو صخر نادر يعود تاريخه إلى 2.5 مليار سنة تشكل من مواد محيطية مندسة. وفي دراسة عام 2021 ذكر العلماء أدلة على تكتونية الصفائح محفوظة في بلورات الزركون من أستراليا، منذ 3.6 مليار سنة.
قدم الخبراء مصطلح الاندساس في عام 1970، حين كانت نظرية الصفائح التكتونية تترسخ مع أن أوصاف الظواهر هذه ظهرت في وقت مبكر من الستينيات، وفقًا لبحث نُشر في GSA Today عام 2018. ساعدت أجهزة الرصد الزلزالي الموضوعة في جميع أنحاء العالم في الستينيات لاكتشاف التجارب النووية في تطوير النظرية التكتونية وعلوم منطقة الاندساس أيضًا، وذلك وفقًا لوكالة خدمة المتنزهات الوطنية الأمريكية. أما الآن، فبوسع الأدوات الجديدة تتبع الصفائح التكتونية الزاحفة بدقة، وفقًا لاتحاد جامعة NAVSTAR UNAVCO (منظمة غير ربحية لأبحاث علوم الأرض والتخفيف من المخاطر الطبيعية).
قال فاسيلي تيتوف، كبير منمذجي تسونامي في مركز أبحاث تسونامي من NOAA في سياتل بواشنطن: «نستطيع أن نرى صورًا واضحة جدًا لكيفية تحرك الصفائح، ويرجع ذلك في الغالب إلى بيانات نظام تحديد المواقع العالمي GPS».
لماذا تحدث الزلازل في منطقة الاندساس؟
وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، فإن دفع شريحتين ضخمتين من القشرة الأرضية معًا يشبه فرك قطعتين من ورق الصنفرة ببعضهما البعض. تلتصق القشرة في بعض الأماكن، وتتخزن الطاقة التي تتحرر على شكل زلازل.
وفقًا لإدارة الموارد الطبيعية في كندا، هذه الزلازل الضخمة هي أكبر الزلازل على وجه الأرض. وبحسب USGS فإن أكبر الزلازل التي سُجلت على الإطلاق تشمل الزلزال الذي تبلغ شدته 9.5 درجة في تشيلي 1960 والآخر الذي تبلغ شدته 9.2 درجة في ألاسكا 1964، وكلاهما في مناطق الاندساس. تحدث هذه الزلازل على طول السواحل أو المحيط نظرًا لحدوثها نتيجة اندساس الغلاف الصخري المحيطي تحت الغلاف الصخري القاري أو تحت غلاف صخري محيطي آخر.
في حين تحدث الزلازل الأصغر أيضًا على طول الصفيحة الهابطة لمنطقة الاندساس، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية.
بفضل الموجات الزلزالية لهذه الزلازل وهزاتها، يستطيع العلماء رؤية ما داخل الأرض، تمامًا كما يسمح التصوير المقطعي بالأشعة السينية المحوسبة أو الأشعة المقطعية للأطباء بالنظر داخل جسم الإنسان.
لماذا تعد زلازل منطقة الاندساس الأكبر في العالم؟
السبب الرئيسي هو الحجم الهائل للفوالق في مناطق الاندساس بحسب USGS، فكلما زادت مساحة منطقة الاصطدام، زادت الطاقة المُخزّنة والمُحررة في العملية. يقول تيتوف: «إن مناطق الاندساس هي حدود عملاقة لذا فهي تولّد زلازل كبيرة جًدا».
وفقًا لإدارة الطوارئ في ولاية أوريغون، تمتد منطقة اندساس Cascadia على مدى (960 كيلومتر) من شمالي كاليفورنيا وصولًا إلى كولومبيا البريطانية في كندا، وتقع على بعد (100-160 كيلومتر) تقريبًا من الشاطئ.
وبحسب إدارة الموارد الطبيعية في كندا، يتكرر حدوث الزلازل الضخمة على طول خطوط صدع الاندساس حيث تتخزن الطاقة ثم تتحرر. تسببت منطقة كاسكاديا في حدوث 13 زلزال ضخم تقريبًا على مدار 6000 عام الماضية بمتوسط زلزال كل 500 إلى 600 عام وسيستمر هذا في الحدوث.
في عام 2020، وجد الباحثون أن صدعًا في منطقة كاسكاديا قد يتسبب يومًا ما في حدوث زلزال هائل قبالة سواحل بورتلاند. قال باحثون إن الصدع المعروف باسم صدع جاليس كريك قد ينتج عنه اليوم زلزال بشدة 7.1 إلى 7.4 درجة، وهو ما يكفي لبعض الاهتزازات القوية جدًا لدرجة قد تهدد الحياة مع أن مثل هذه الزلازل نادرة في هذا الصدع.
في عام 1700، تسببت منطقة الاندساس هذه في حدوث زلزال هائل، بلغت شدته 8.7 إلى 9.2 درجة، ما أدى إلى حدوث تسونامي وصل إلى اليابان. وجد الباحثون في عام 2021 أن ما يبدو في السجل الجيولوجي على أنه زلزال مدمر واحد ربما يكون في الواقع مؤلف من عدة زلازل أصغر نسبيًا. لكن هذه الزلازل الصغيرة كانت قوية جدًا مع ذلك، لذا فإن سلسلة من هذه الزلازل اليوم قد تكون أسوأ بالنسبة للمنطقة من زلزال واحد كبير. ويقول الباحثون إن معرفة السيناريوهات السابقة والمستقبلية الأكثر ترجيحًا أمر مهم جدًا.
هل تسبب مناطق الاندساس موجات التسونامي؟
وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، قد يسبب الزلزال الضخم على طول منطقة الاندساس دفع سطح قاع المحيط عموديًا، ما يتسبب في حدوث تسونامي أو موجة بحرية عملاقة، تقول هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية إن هذا قد يحدث مع زلازل شدتها أكبر من 7.5 درجة. ولكن توجد عوامل أخرى تؤثر تسبّب زلزال منطقة الاندساس في حدوث أمواج تسونامي، فيجب مثلًا أن يحدث الزلزال في منطقة بحرية ضحلة، كما تقول هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. وفقًا لمركز الأمم المتحدة الدولي لمعلومات تسونامي، قد تؤدي بعض الزلازل أيضًا إلى حدوث موجات مد عاتية من خلال إحداث انهيارات أرضية تحت الماء.
غالبًا ما تكون مناطق الاندساس على طول السواحل، نظرًا لأن هذه المناطق تتشكل حيث تلتقي مواد الصفيحة المحيطية والقارية. ما يعني أن أمواج تسونامي ستنشأ في كثير من الأحيان بالقرب من المكان الذي يعيش فيه الناس، يقول تيتوف: «إذا حدثت هذه الزلازل تحت مدينة، فلن يكون للمدينة فرصة في النجاة».
تراقب الوكالات الحكومية مثل NOAA في البلدان المحيطة بالمحيط الهادئ تهديد تسونامي في مناطق الاندساس، وتوفر تحذيرات لمن هم في خطر. وقد تضرب هذه الأمواج بسرعة كبيرة، فقد تتحرك موجة تسونامي بسرعة للطائرات النفاثة أي أكثر من 800 كيلومتر في الساعة. أما بالنسبة للمناطق الساحلية القريبة من الزلزال، فقد تصل الأمواج العملاقة في غضون دقائق.
لماذا تتشكل البراكين في مناطق الاندساس؟
وفقًا لجامعة ولاية سان دييغو (SDSU)، عندما تنزلق الصفيحة التكتونية في الوشاح الأكثر سخونة، فإن تزايد الحرارة والضغط يتسبب بتحرير مياه البحر السطحية في الصفيحة وتحرير المياه المحتجزة في فلزاتها، ترتفع هذه السوائل إلى الوشاح العلوي، ما يخفض درجة حرارة ذوبان الصخور هناك ويشكل الصهارة (الصخور المنصهرة). ووفقًا لجامعة كولومبيا في مدينة نيويورك، سترتفع الصهارة الموجودة فوق الصفيحة المندسة إلى القشرة وتشكل قوسًا من البراكين. (ترتفع الصهارة الساخنة لأنها أقل كثافة وأكثر طفوًا من الصخور المحيطة بها، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي في أريزونا).
وبحسب SDSU، عندما يندس الغلاف الصخري المحيطي تحت القاري، يتشكل على القشرة القارية حزام من البراكين يسمى القوس البركاني. حدث هذا في شمال غرب المحيط الهادئ في الولايات المتحدة وكندا، كما في القوس البركاني كاسكيد (Cascade) الذي يشمل جبل رينييه في ولاية واشنطن. وعندما تنزلق صفيحة محيطية تحت صفيحة محيطية أخرى، فإنها تشكل سلسلة من البراكين المعروفة باسم قوس الجزيرة، مثل جزر ألوشيان في ألاسكا على طول حلقة النار.
وقد سجلت تلك الجزر في عام 2021 ضربة ثلاثية، حيث ثارت ثلاثة براكين في وقت واحد، وهو حدث نادر ولكن قد حدث من قبل. كان ثوران بركان توبا في إندونيسيا أكبر ثوران بركاني حصل خلال المليوني سنة الماضية، وبحسب جامعة ولاية أوريغون فقد حدث نتيجة بركان منطقة الاندساس.
اقرأ أيضًا:
دراسة حديثة تكشف أن لب الأرض يسرب بالفعل
ترجمة: سارة الحمصي
تدقيق: يوسف صلاح صابوني
مراجعة: محمد حسان عجك
