كيف تتسبب الأنشطة البشرية في وقوع الزلازل؟

اهتزت القاعة بأكملها، واعترى الخوف مذيعة التلفاز، وقطعت حديثها ولاذت بالصمت، بينما تسمر سائر المذيعين في أماكنهم حول الطاولة البلاستيكية وراحوا يقلبون النظر يمينا ويسارا في قلق. ثم اشتدت قوة الهزة الأرضية حتى سُمعت أصوات اهتزاز المعدات، وغادر فريق المذيعين المذعورين الاستديو دون إبطاء.
ووصلت قوة هذا الزلزال الذي ضرب مدينة بوهانغ بكوريا الجنوبية إلى 5.5 درجة، وأظهرت مقاطع فيديو أخرى مواطنين يفرون من المباني بينما تنهار الجدران وراءهم. وأصيب سكان المدينة بأكملها، البالغ عددهم نصف مليون نسمة، بالصدمة والذهول. لكن هذا الزلزال لم يكن ظاهرة طبيعية.
إذ خلص تقرير نشره فريق من الخبراء في مارس، لتقصي أسباب زلزال بوهانغ الذي وقع في 15 نوفمبر 2017، إلى أن هذا الزلزال نتج عن أنشطة بشرية.
وأسفر الزلزال عن إصابة 135 شخصا بجروح وإجلاء 1,700 شخص من منازلهم، وإلحاق ضرر بآلاف المباني، وبلغت حصيلة الخسائر 75 مليون دولار. وأشار البعض بأصابع الاتهام إلى عمليات الحفر بمشروع لتوليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الجوفية، ما دفع حكومة كوريا الجنوبية إلى تكليف فريق من علماء الزلازل للبحث في مدى ارتباط النشاط الصناعي بوقوع الزلزال.
وفي ظل زيادة وتيرة عمليات الحفر والتكسير الهيدروليكي حول العالم، تصاعدت المخاوف من انتشار الزلازل الناتجة عن الأنشطة البشرية. إذ بلغ عدد آبار النفط التي تحفر سنويا 100 ألف بئر، وذكرت وكالة الطاقة الدولية أن مشروعات استغلال الطاقة الحرارية الجوفية قد تزيد بحلول عام 2050 بمقدار ستة أضعاف.
وقد يؤدي استخراج كميات كبيرة من الوقود الإحفوري أو غمر الصخور المتصدعة بالسوائل، إلى الإخلال بتوازن القوى الضاغطة على القشرة الأرضية ومن ثم زيادة وتيرة الزلازل.
ويرى علماء الجغرافيا أن الأرض تحت أقدامنا، غير مستقرة بالمرة، إذ تتألف من طبقات متباينة السماكة تتحرك في اتجاهات مختلفة، وتزخر بالصدوع والكسور التي تتخللها مجار ضيقة من السوائل. وهناك رواسب وطين وقواعد صخرية، ناهيك عن الصفائح التكتونية العملاقة التي تحتك ببعضها أو تتباعد عن بعضها بعضا.
وتقاس الزلازل بمقياس ريختر، وهو مقياس لوغاريتمي، بمعنى أن كل زيادة درجة واحدة على مقياس ريختر يقابلها زيادة عشرة أمثال في القوة عن الدرجة التي تسبقها. فإن زلزالا بقوة ثلاث درجات قد يشعر به السكان، بينما إذا بلغت قوته 4 درجات قد تهتز الأرفف ويسقط ما فوقها. لكن زلزالا بقوة 5.5 درجات أو أكثر قد يكون كفيلا بإلحاق أضرار بالمباني.
وفي اليوم التالي للزلزال، نفت شركة "نيكس جيو"، التي تدير محطة تجريبية لتوليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الجوفية مسؤوليتها عن الهزات الأرضية. لكن الأدلة التي عثر عليها فريق التحقيق الدولي أشارت إلى غير ذلك.
إذ درس الفريق بيانات عن الهزات الأرضية في المنطقة وكذلك المعلومات عن أنشطة الحفر التي تضطلع بها شركة "نيكس جيو".
وتولد محطات الطاقة الحرارية الجوفية الكهرباء باستخدام الحرارة في باطن الأرض، بطرق عديدة، منها استخدام البخار المنبعث من الحرارة المختزنة في الصخور في باطن الأرض. لكن في بعض الحالات، قد لا يكفي السائل في باطن الأرض لإيصال الحرارة إلى السطح في صورة بخار. ولهذا خططت شركة "نيكس جيو" لضخ السائل في الحفرة لتكسير الصخور واستخراج الحرارة من جوف الأرض.
لكن عندما بدأ الفريق في الحفر، تسبب المثقاب في تفتيت صخرة في باطن الأرض، ولجأ الفريق إلى ضخ سائل كثيف نسبيا، يطلق عليه "طينة الحفر" في مركز الحفرة لإزالة الفتات الصخري، بحيث يصل السائل إلى قاع الحفرة ثم يدفع الفتات الصخري إلى أعلى نحو السطح.
لكن المشكلة أن عمال الحفر اصطدموا بمنطقة من الحفرة مليئة بالشقوق والتصدعات على عمق 3.8 كيلومترات، وبدلا من أن يصعد الطين لأعلى، تغلغل في الشقوق، ومن ثم زاد الضغط على الصخور.
ويقول بيل إيلسويرث، من مركز دراسة أسباب الزلازل بجامعة ستانفورد، وشارك في فريق المحققين الدولي للكشف عن أسباب زلزال بوهانغ، إن السائل تسرب لسبب ما خارج الحفرة، وعندما ضخ عمال الحفر المزيد من السائل في الحفرة، تسبب الضغط الشديد على الصخور في المنطقة في حدوث موجات زلزالية.
ويقول إيلسويرث إن الموجات الزلزالية كانت طفيفة في البداية إلى حد أن أحدا لم يلحظها في حينه.
وتبين للمحققين من خلال تحليل هذه الموجات الزلزالية الخفيفة فيما بعد أن عمال الحفر اخترقوا خط الصدع (الفالق) وهو الحد الفاصل بين صفيحتين تكتونيتين. وتتحرك الطبقات والصفائح التكنونية عادة على طول هذه الفوالق، وتسبب الزلازل.
ويفحص العمال عادة المنطقة التي ستخضع للحفر أو لضخ السائل، لتفادي الاقتراب من الفوالق، لكن في هذه الحالة لم تظهر أي علامات لوجود فالق عند السطح، ولم يخطر على بال الفريق أن آلات الحفر اجتازت الفالق.
ويقول إيلسويرث إن أي تغيير في الصخور المحيطة بالصدوع قد يؤدي إلى تحركها، وهذا ما حدث في هذه الحالة.
وكانت هذه الموجات الزلزالية الطفيفة تدل على أن الحفر تسبب في مشكلة ما في باطن الأرض، وبعد بضعة أسابيع ضرب المدينة زلزال قوته 5.5 درجة.
وقبلت حكومة كوريا الجنوبية نتائج التحقيقات التي توصل لها إيلسويرث وفريقه والتي تفيد بأن زلزال 2017 كان ناتجا عن نشاط بشري. وصرحت الحكومة بأنها ستقوم بتفكيك محطة توليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الجوفية.
ويقول إيلسويرث إن عمال الحفر كانوا يعتمدون على نظام بسيط نسبيا لتقييم مدى سلامة الحفر، بحيث يتوقفوا عن الحفر إذا بلغت شدة الهزات الأرضية درجة محددة. ويشير إيلسويرث إلى أن الهزات الأرضية كانت ضعيفة للغاية، لكن تحليل مكانها يكشف عن وجود صدع.
وقد حاولت بي بي سي الاتصال بشركة "نيكس جيو" للتعليق على ما جاء بالتقرير، لكنها لم تتلق أي رد.
لكن فهم الأصوات التي تصدر من جوف الأرض ليس بالأمر الهين. وفي جنوب انجلترا، شارك عالم آخر في فريق تحقيقات بقضية أخرى تتضمن عمليات التنقيب عن النفط وسط المزارع الخضراء الخلابة بمقاطعة سَري.
إذ قاد ستيفن هيكس، عالم الزلازل بجامعة إمبريال كوليدج لندن، فريق التحقيقات للكشف عن مصدر سلسلة من الهزات الأرضية الخفيفة في مقاطعة سري، كان أكثرها قوة الزلزال الذي ضرب المنطقة في فبراير وبلغت شدته 3.1 درجة. وعلى الرغم من أنه لم يسبب أضرارا، إلا أنه كان أمرا غير معتاد في المنطقة، ولا تشهد المملكة المتحدة سوى زلزالين أو ثلاثة سنويا.
وأثارت أعمال الحفر التي تجريها شركة "يو كيه أويل أند غاز" لاستخراج النفط بالقرب من المنطقة، مخاوف سكان سري من وقوع هزات أرضية في حال اختراق معدات الحفر للفوالق في المنطقة. ونظمت تظاهرات في موقع الحفر، ولجأ البعض للعلماء للكشف عن مدى تأثير عمليات الحفر على المنطقة.
ويستعين هيكس بصندوق صغير في غلاف أسود، لتحويل الإشارات القياسية إلى إشارات رقمية، ثم تحويلها إلى سرعة أو أمتار في الثانية. وأراني الخطوط التي تظهر على مخطط بياني لموجات الهزات الأرضية وقت حدوثها تقريبا. ولا تدل الهزات الأرضية على وجود زلزال إلا إذا ظهرت الموجات بانتظام على عدد من شاشات أجهزة رصد الزلازل.
وتبلغ تكلفة هذه المعدات 10 آلاف جنيه إسترليني وتمتلكها هيئة المسح الجيولوجي البريطانية. ويراقب هيكس وفريقه الإشارات منذ صيف 2018، لكنه حتى الآن لم يجد أدلة تثبت تورط شركة استخراج النفط.
ولاحظ هيكس أن نحو 90 في المئة من الهزات الأرضية خفيفة تقل شدتها عن درجة واحدة، وتحدث عند عمق 2.5 كيلومترات، بينما لم تتجاوز معدات الحفر عمق 800 كليومتر. ويقول هيكس إن هذه السلسلة العشوائية من الهزات الأرضية تصادف أن تزامنت مع عمليات الحفر.
ويقول هيكس إن الكتل الصخرية في هذه الحالة، تحركت بمحاذاة بعضها بعضا على طول الفالق، ويرى أن هذه الهزات الأرضية لم يسببها النشاط البشري، لكنها مثيرة للاهتمام، لأنها نادرا ما تُسجل بهذا الوضوح عند هذا العمق بالمملكة المتحدة.
ونشر هيكس النتائج المبدئية للتحقيق عبر الانترنت، والتي ذكر فيها أنهم لم يجدوا أدلة تؤكد ارتباط هذه الهزات الأرضية بالأنشطة البشرية.
ومن الواضح أن المخاوف قد زادت في الآونة الآخيرة من ارتباط الهزات الأرضية بالأنشطة البشرية، ولا سيما في حالة وجود عمليات حفر أو أنشطة استغلال الطاقة الحرارية الجوفية بالقرب من مكان الزلازل.
ويقول جيمس فيردون، من جامعة بريستول، إن أجهزة مراقبة الهزات الأرضية قد أصبحت أكثر تطورا من أي وقت مضى، وقد تستعين بها الشركات لرصد التصدعات والتشققات التي تحدث أثناء الحفر بوضوح. ويضيف: "إن هذه الأجهزة ستنتج آلاف البيانات التي قد نستخدمها لتقييم مخاطر وقوع الزلازل بالتفصيل".
وأشار بحث نُشر مطلع العام الحالي إلى أن مراقبة الهزات الأرضية الخفيفة تسهم في الحد من الزلازل الناتجة عن ضخ السوائل أثناء الحفر في مشروعات توليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الجوفية. وفي هذه الدراسة خفص العمال معدل ضخ السوائل بعد رصد هزات أرضية خفيفة، ويرى الباحثون أن هذا أسهم في درء مخاطر وقوع زلازل قوية.
ويحذر البعض من الحفر بالقرب من المناطق المعمورة لأنها قد تسبب عواقب وخيمة، حتى لو كانت احتمالات التسبب في وقوع زلزال قوي ضئيلة. وقد يساعد محققو الزلازل في تقييم مخاطر وقوع زلزال قوى أثناء الحفر، وليس بعده، وقرع ناقوس الخطر إذا أصبح الحفر يمثل تهديدا للمنطقة. ولعل الاستماع إلى أصوات باطن الأرض قد يساعد الحكومات والشركات في الاستعداد للزلازل قبل وقوعها.