راز لرزه‌های پی‌درپی سانتورینی فاش شد؛ کشف منبع پنهان زمین‌لرزه‌های هزارگانه

زمین‌لرزه‌های سانتورینی و راز دایک‌های ماگما

جزیرهٔ سانتورینی در یونان، با تاریخچه‌ای غنی از فعالیت‌های لرزه‌ای و آتشفشانی، در اوایل سال ۲۰۲۵ شاهد موجی غیرمعمول از زمین‌لرزه‌ها بود. بیش از ۲۵ هزار زمین‌لرزه طی دو ماه ثبت شد و نگرانی‌ها دربارهٔ فوران‌های احتمالی یا زلزلهٔ شدید را برانگیخت. در تازه‌ترین پژوهش، ساینس دانشمندان با استفاده از هوش مصنوعی و روش‌های نوین یادگیری ماشین، عامل این رخداد را نه گسل‌های معمول، بلکه حرکت افقی ورقه‌های ماگما در اعماق زمین شناسایی کردند. این کشف، درک ما را از دینامیک آتشفشان‌های فعال متحول ساخته و ابزارهای جدیدی برای پیش‌بینی خطرات زمین‌شناسی فراهم می‌آورد.

بخش اول: پیش‌زمینه سانتورینی و تاریخچه لرزه‌ها

سانتورینی، ملقب به “مروارید دریای اژه”، نه تنها یک مقصد توریستی زیباست، بلکه یک سیستم آتشفشانی پویا و پرخطر محسوب می‌شود. این جزیره بخشی از قوس هلنی است؛ یک قوس آتشفشانی فعال که در منطقهٔ فرورانش (Subduction Zone) میان صفحهٔ تکتونیکی آفریقا و صفحهٔ اوراسیا شکل گرفته است. این مرز زمین‌ساختی یکی از فعال‌ترین و خطرناک‌ترین مناطق لرزه‌خیز در کل اروپا محسوب می‌شود.

فوران مینوسی (حدود ۳۶۰۰ سال پیش)

تاریخ سانتورینی با فوران عظیم مینوسی (Minoan Eruption) گره خورده است. این فوران که تخمین زده می‌شود دارای شاخص شدت فوران آتشفشانی (VEI) در حدود ۶ یا حتی ۷ بوده، منجر به فروپاشی بخش عظیمی از کالدرا (دهانهٔ آتشفشان) شد و موجی عظیم (سونامی) ایجاد کرد که تأثیرات عمیقی بر تمدن مینوسی در جزیره کرت و مدیترانه شرقی گذاشت. این رویداد به عنوان یکی از بزرگترین فوران‌های آتشفشانی در تاریخ ثبت شده انسان شناخته می‌شود.

زلزله‌های تاریخی و مدرن

فعالیت‌های لرزه‌ای بخشی طبیعی از ماهیت این منطقه است. بزرگترین زلزلهٔ مدرن ثبت شده در این حوزه، زلزلهٔ ۷٫۷ ریشتری سال ۱۹۵۶ بود که باعث آسیب‌های جدی به زیرساخت‌ها و تلفاتی در جزایر اطراف شد. این سوابق تاریخی نشان می‌دهد که سانتورینی توانایی تولید زلزله‌های بسیار بزرگ، چه ناشی از حرکت صفحات و چه ناشی از فعالیت‌های ماگمایی، را دارد.

بخش دوم: بحران لرزه‌ای ۲۰۲۵

در اوایل سال ۲۰۲۵، فعالیت‌های لرزه‌ای در منطقهٔ سانتورینی به شکل بی‌سابقه‌ای افزایش یافت. این دوره از فعالیت‌های لرزه‌ای که از ژانویه تا مارس ۲۰۲۵ به طول انجامید، یک خوشه‌ لرزه‌ای شدید (Seismic Swarm) را به نمایش گذاشت.

آمار فعالیت‌ها

• تعداد کل رویدادها: بیش از ۲۵,۰۰۰ زمین‌لرزه در یک دورهٔ زمانی دو ماهه.
• محدودهٔ زمانی: ژانویه تا مارس ۲۰۲۵.
• موقعیت کانونی: منطقهٔ میان جزیرهٔ سانتورینی و جزیرهٔ کوچک‌تر آمورگوس، در شرق کالدرا.
• بزرگی‌ها: اگرچه بیشتر این لرزه‌ها کوچک و غیرقابل احساس بودند، صدها مورد آن توسط ساکنان محلی احساس شد و بزرگی برخی از آن‌ها به طور رسمی بیش از ۴٫۵ ریشتر گزارش گردید.

این افزایش ناگهانی و حجم بالای لرزه‌ها، جامعهٔ علمی و مقامات محلی را در وضعیت اضطراری قرار داد. هراس عمومی از یک فوران آتشفشانی قریب‌الوقوع یا یک زلزلهٔ بزرگ (مانند زلزلهٔ ۱۹۵۶) باعث شد نهادهای امدادی، سازمان‌های زمین‌شناسی یونان و اروپا در بالاترین سطح آماده‌باش قرار گیرند.

بخش سوم: استفاده از هوش مصنوعی در تحلیل لرزه‌ها

پایش زلزله‌های متوالی با این شدت نیازمند قدرت پردازشی و تحلیلی فراتر از روش‌های سنتی بود. تیم پژوهشگران بین‌المللی، به رهبری متخصصان در اروپا، از ابزارهای پیشرفتهٔ هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشین (ML) برای تحلیل مجموعه داده‌های عظیم استفاده کردند.

رویکرد یادگیری ماشین

• داده‌های ورودی: داده‌های خام سنسورهای لرزه‌نگاری (Seismometers) شامل زمان رسیدن امواج P و S، فرکانس و دامنهٔ نوسانات برای هر رویداد.
• الگوریتم‌های ML: از شبکه‌های عصبی کانولوشنی (CNNs) و الگوریتم‌های خوشه‌بندی پیشرفته برای تفکیک سیگنال‌های نویزی و شناسایی دقیق کانون (Hypocenter) هر یک از ۲۵,۰۰۰ رویداد بهره گرفته شد.
• مزیت: این روش به دانشمندان اجازه داد تا نقشه‌های سه بعدی بسیار دقیقی از توزیع لرزه‌ها در اعماق زمین ترسیم کنند، فراتر از توانایی تفکیک‌پذیری روش‌های دستی.

دکتر استیون هیکس از کالج دانشگاهی لندن (UCL) در این باره توضیح داد: “هر زمین‌لرزه مانند یک «تنش‌سنج مجازی» عمل کرده و تغییرات تنش زیرسطحی را آشکار ساخته است. الگوریتم‌های ما توانستند الگوهای تکراری بسیار ظریفی را شناسایی کنند که در تحلیل‌های معمولی قابل مشاهده نبودند. این الگوها نشان دادند که منشأ تنش، چیزی کاملاً متفاوت از لغزش‌های معمول گسل است.”

بخش چهارم: حذف فرضیه لغزش گسل

در مناطق مرز صفحات، اولین فرضیه برای هر خوشه‌ لرزه‌ای، لغزش در امتداد گسل‌های شناخته شده است. با این حال، تحلیل دقیق الگوهای فضایی و زمانی (Space-Time Pattern Analysis) این فرضیه را رد کرد.

شواهد علیه گسل‌های سنتی

1. عمق کانونی: بیشتر لرزه‌ها در عمق نسبتاً ثابتی در حدود ۱۰ تا ۱۵ کیلومتری متمرکز شده بودند، اما الگوی افقی پراکندگی آن‌ها نشان‌دهندهٔ تمرکز بر روی یک صفحهٔ گسلی عمودی یا مایل نبود.
2. فقدان شکست‌های خطی: اگر لغزش گسل عامل بود، انتظار می‌رفت خوشه‌ها یک مسیر خطی یا خمیده را دنبال کنند. اما داده‌ها یک شبکهٔ متراکم از نقاط کانونی را نشان دادند که به صورت یک “نوار” یا “ورقه” افقی در زیر سطح قرار داشتند.
3. معماری لرزه‌ها: نوع شکست‌ها و مکانیسم‌های کانونی (Focal Mechanisms) که توسط هوش مصنوعی استخراج شد، با شکست‌های ناشی از تنش برشی (Shear Stress) مرتبط با لغزش‌های معمول سازگار نبود.

این تحلیل‌ها دانشمندان را به سمت یک سازوکار ناهنجار هدایت کرد: حرکت سیال یا نیمه‌جامد در زیر ساختار آتشفشانی.

بخش پنجم: مسیر و منبع ماگما

کشف اصلی پژوهش این بود که این هزاران زمین‌لرزه توسط ورقه‌های ماگمایی ایجاد شده‌اند که در اعماق زمین به صورت افقی حرکت می‌کردند. این ورقه‌ها که در زمین‌شناسی به آن‌ها دایک (Dyke) گفته می‌شود، شکاف‌هایی هستند که ماگما مذاب در آن‌ها نفوذ کرده و سنگ‌ها را از هم جدا می‌کند.

سیستم ماگمایی مشترک

تحقیقات نشان داد که منبع این دایک‌های ماگما، مخزن زیرزمینی اصلی است که کل سیستم آتشفشانی منطقه را تغذیه می‌کند. این مخزن مشترک، آتشفشان فعال سانتورینی و همچنین آتشفشان زیرآبی خاموش کولومبو (که در فاصله چند کیلومتری شمال سانتورینی قرار دارد) را پشتیبانی می‌کند.

حجم جابه‌جایی

بر اساس مدل‌سازی‌های تنش و تغییر حجم در فضای زیرسطحی که از طریق تجزیه و تحلیل لرزه‌ای به دست آمد، دانشمندان تخمین زدند که حجم کلی ماگمایی که در این دوره جابه‌جا شده است، به طرز شگفت‌آوری زیاد بوده است.

برآورد حجم: این حجم معادل پر کردن ۲۰۰,۰۰۰ استخر المپیک (با ابعاد استاندارد) تخمین زده شد.

با وجود این جابه‌جایی عظیم ماگما، نکتهٔ حیاتی این بود که این حرکت هنوز به سطحی که فشار کافی برای وقوع فوران سطحی ایجاد کند، نرسیده بود. این وضعیت نشان می‌دهد که سیستم در حال “تنفس” و توزیع مجدد فشار در زیر زمین است، نه اینکه مستقیماً برای فوران آماده شود.

بخش ششم: ماهیت حرکت ماگما

حرکت ماگما در این مقیاس و عمق، یک فرآیند پیچیده و غیریکنواخت بود که به طور مستقیم محرک خوشه‌های لرزه‌ای بود.

فرآیند موجی (Propagating Wave)

آنتونی لومکس، نویسندهٔ اصلی پژوهش، توضیح داد که ماگما به صورت یک جریان روان و مداوم حرکت نکرده است. بلکه حرکت آن دارای ماهیتی موجی یا تپشی (Pulsatile) بوده است:

1. گسترش شکاف: ماگما با فشار به پیشروی خود ادامه داده، شکاف‌های جدیدی (دایک‌های جدید) را در سنگ‌های اطراف ایجاد کرده است. این فرایند، به دلیل باز شدن ناگهانی شکاف‌ها و رهاسازی انرژی الاستیک سنگ‌ها، زلزله‌های با بزرگی متوسط را به وجود آورده است.
2. بسته‌شدن و بازسازی: پس از یک موج پیشروی، ممکن است بخشی از فشار آزاد شده و دایک موقتاً پایدار شود یا حتی در برخی نقاط به دلیل تنش‌های متقابل بسته شود. این تپش‌ها و فشار و کاهش فشار متوالی، یک الگوی گسترده از تنش را در کل منطقه ایجاد کرده و سبب تحریک لرزه‌های اطراف (Triggered Earthquakes) شده است.

لرزه‌خیزی وسیع نه تنها به دلیل تزریق ماگما، بلکه به دلیل فشارهایی است که این حرکت تپشی بر گسل‌های قدیمی و ساختارهای سست زمین اطراف وارد می‌کند.

بخش هفتم: اهمیت روش جدید

این پژوهش نه تنها راز بحران ۲۰۲۵ را آشکار کرد، بلکه روش‌شناسی مورد استفاده را به عنوان یک استاندارد جدید برای پایش مناطق آتشفشانی معرفی نمود.

مزایای تکیه بر داده‌های لرزه‌سنجی

روش‌های سنتی برای پایش فوران‌ها معمولاً به تغییر شکل سطح زمین (اندازه‌گیری شده توسط GPS یا تداخل‌سنجی راداری- InSAR) و همچنین اندازه‌گیری تغییرات گازهای خروجی متکی هستند. با این حال، این روش‌ها در شرایط خاصی محدودیت دارند:

• مناطق زیر دریا: در مناطقی مانند کولومبو یا کالدراهای زیر آب، استقرار سنسورهای GPS یا ماهواره‌ای برای پایش تغییر شکل سطح، دشوار یا پرهزینه است.
• دسترسی زمینی: در مناطقی با پوشش گیاهی ضخیم یا زیر آب، دسترسی به سطح زمین محدود است.

روش جدید، که تنها بر داده‌های لرزه‌سنج‌ها تکیه دارد، قابلیت پیش‌بینی دقیق‌تر فوران‌ها و زمین‌لرزه‌های بزرگ را از طریق درک بهتر دینامیک زیرسطحی ارائه می‌دهد. این روش به دانشمندان اجازه می‌دهد تا حرکت واقعی ماگما را با دقت بالا ردیابی کنند، بدون نیاز به ابزارهای سطح زمین.

بخش هشتم: پیامدهای علمی و مدیریتی

کشف حرکت افقی دایک‌های ماگما دیدگاه‌های بنیادی ما را دربارهٔ دینامیک آتشفشان‌ها، به ویژه در سیستم‌های پیچیده‌ای مانند قوس‌های فرورانشی، متحول می‌سازد.

دیدگاه‌های علمی نوین

در گذشته، بسیاری از مدل‌های آتشفشانی بر حرکت عمودی ماگما به سمت یک مخزن سطحی تمرکز داشتند. این پژوهش نشان می‌دهد که سیستم‌های ماگمایی زیرزمینی می‌توانند فشار را از طریق توزیع افقی در شبکه‌ای پیچیده از دایک‌ها، برای مدت‌های طولانی تخلیه کنند. این مکانیسم “تخلیه افقی” می‌تواند توضیح دهد که چرا برخی آتشفشان‌ها دوره‌های طولانی پیش‌لرزه را بدون وقوع فوران سپری می‌کنند.

آمادگی و مدیریت بحران

این اطلاعات برای مدیریت خطرات آینده در سانتورینی حیاتی است:

1. هشدار زودهنگام: اگر خوشه‌های لرزه‌ای با این ویژگی‌ها (عمق ثابت، الگوی موجی، شدت بالا) مجدداً مشاهده شوند، می‌توان فوراً سیستم هشدار را فعال کرد، زیرا این نشان‌دهندهٔ جابه‌جایی عمدهٔ ماگما است.
2. سیاست‌گذاری تخلیه: درک اینکه تنش‌ها ناشی از دایک‌های افقی هستند به مقامات کمک می‌کند تا تمرکز پایش را بر مناطقی که فشار ناشی از این دایک‌ها بیشترین تأثیر را بر آن‌ها می‌گذارد، معطوف کنند، نه صرفاً بر دهانهٔ اصلی آتشفشان.

بخش نهم: مقایسه با سایر مناطق لرزه‌خیز دنیا

سیستم‌های آتشفشانی فعال در سراسر جهان از مکانیسم‌های مشابهی برای مدیریت فشار داخلی خود استفاده می‌کنند. حادثهٔ سانتورینی ۲۰۲۵ نقطهٔ عطفی برای مقایسه با سایر مناطق بود.

ایسلند و هاوایی

رویدادهای مشابهی در نقاط داغ (Hotspots) و مناطق فعال دیگر ثبت شده است:

• ایسلند: در طول فوران‌های اخیر در شبه‌جزیرهٔ ریکیانس، لرزه‌های شدیدتری با بزرگی‌های بالاتر از ۵ ریشتر مشاهده شد که مستقیماً ناشی از تزریق ماگما به دایک‌های افقی یا کم‌عمق بود. در این مناطق، حرکت افقی ماگما یکی از رایج‌ترین علل لرزه‌خیزی‌های گسترده است.
• هاوایی (کیلاوه‌آ): فعالیت‌های زلزله‌ای ناشی از حرکت ماگما در زیر دامنه‌های آتشفشانی نیز به صورت افقی گزارش شده است، هرچند اغلب با فعالیت فورانی همراه بوده است.

نتیجه‌گیری تطبیقی

این مقایسه‌ها نشان می‌دهند که حرکت افقی ماگما یک پدیدهٔ محلی نیست، بلکه یک پاسخ جهانی سیستم‌های ماگمایی به افزایش فشار است. این امر تأکید می‌کند که استراتژی‌های پایش نباید صرفاً بر اساس مدل‌های گسلی سنتی شکل گیرند، بلکه باید تطبیق‌پذیر با ساختار زمین‌ساختی و دینامیک ماگمایی هر منطقه باشند.

این پژوهش در ژورنال Science انتشار یافته است.

بخش دهم: آینده پایش لرزه‌ها

بحران سانتورینی ۲۰۲۵ نمونهٔ برجسته‌ای از همگرایی موفقیت‌آمیز علوم زمین و علوم داده مدرن بود.

انقلاب هوش مصنوعی در لرزه‌شناسی

فناوری هوش مصنوعی و الگوریتم‌های یادگیری ماشین، به ویژه در زمینهٔ خوشه‌بندی و شناسایی الگوهای کوچک، راه را برای پایش بلادرنگ (Real-time) خوشه‌های لرزه‌ای هموار کرده است. این تحول چند پیامد عمده دارد:

1. سرعت تشخیص: توانایی پردازش و طبقه‌بندی هزاران رویداد در عرض چند ساعت به جای هفته‌ها.
2. تفکیک منبع: تمایز قائل شدن بین زلزله‌های ناشی از گسل‌های تنشی و زلزله‌های ناشی از نفوذ ماگما.
3. مدل‌سازی پویا: به‌روزرسانی مداوم مدل‌های زمین‌شناسی با داده‌های جدید، که امکان شبیه‌سازی بهتر سناریوهای آینده را فراهم می‌کند.

این تحولات نه تنها برای یونان بلکه برای هزاران نفر در مناطقی مانند اندونزی، ژاپن، آمریکای جنوبی و غرب ایالات متحده که در معرض خطر آتشفشانی قرار دارند، نویدبخش است و می‌تواند نقش حیاتی در نجات جان انسان‌ها در بحران‌های آینده ایفا کند.

سوالات متداول (FAQ):

1. عامل اصلی زمین‌لرزه‌های اخیر سانتورینی چه بود؟
   عامل اصلی، حرکت افقی ورقه‌های ماگما از نوع دایک در اعماق زمین (بیش از ۱۰ کیلومتر) بود که باعث ایجاد تنش و لرزش گسترده شد.
2. چگونه عامل زلزله‌ها شناسایی شد؟
   عامل زلزله‌ها با استفاده از تحلیل داده‌های عظیم لرزه‌نگاری (بیش از ۲۵,۰۰۰ رویداد) به کمک الگوریتم‌های پیشرفتهٔ یادگیری ماشین و هوش مصنوعی شناسایی شد.
3. حجم ماگمای جابه‌جا شده چقدر بود؟
   حجم ماگمای حرکت‌کرده به طور تخمینی معادل پر کردن ۲۰۰,۰۰۰ استخر المپیک برآورد شده است.
4. دایک چیست؟
   دایک (Dyke) یک ساختار نفوذی آتش‌فشانی است؛ به عبارت دیگر، ورقه یا دیواره‌ای از ماگمای سرد شده که در سنگ‌های اطراف شکاف ایجاد کرده و در امتداد آن نفوذ کرده است.
5. آیا این رویداد به فوران آتشفشان منجر شد؟
   خیر. اگرچه حجم ماگمای جابه‌جا شده بسیار زیاد بود، اما فشار ماگما برای رسیدن به سطح و وقوع فوران کافی نبوده است.
6. اهمیت روش جدید چیست؟
   اهمیت این روش در توانایی آن برای پیش‌بینی دقیق‌تر فوران‌ها و زمین‌لرزه‌های بزرگ با اتکا صرف به داده‌های لرزه‌سنج‌هاست، به ویژه در مناطق زیر آب یا دسترسی دشوار.
7. آیا خطر بزرگی برای سانتورینی وجود دارد؟
   بله، سانتورینی به دلیل قرارگیری بر روی قوس هلنی یک منطقه فعال آتشفشانی و لرزه‌خیز است و این رویداد بر اهمیت پایش دائمی آن تأکید می‌کند.
8. شباهت با سایر مناطق دنیا چیست؟
   مشابهت اصلی با رویدادهایی در ایسلند و هاوایی در این است که حرکت افقی ماگما می‌تواند محرک اصلی خوشه‌های لرزه‌ای گسترده باشد.
9. قوس هلنی کجاست؟
   قوس هلنی یک مرز زمین‌ساختی فعال است که در منطقهٔ دریای اژه، محل فرورانش صفحهٔ آفریقا زیر صفحهٔ اوراسیا شکل گرفته است.
10. آیا مردم محلی این لرزه‌ها را احساس کردند؟
    بله، صدها مورد از این زمین‌لرزه‌ها که بزرگی برخی از آن‌ها بیش از ۴٫۵ ریشتر بود، به طور واضح توسط ساکنان محلی احساس شد.