انهيار أرضي تحت الماء

الانهيارات الأرضية تحت سطح البحر هي انهيارات بحرية تنقل الرواسب عبر الجرف القاري إلى أعماق المحيط . يبدأ الانهيار الأرضي تحت سطح البحر عندما يتجاوز الإجهاد الهابط (الجاذبية وعوامل أخرى) مقاومة مادة قاع البحر، مما يتسبب في تحركات على طول سطح تمزق واحد أو أكثر، يتراوح بين المقعر والمستوي. تحدث الانهيارات الأرضية تحت سطح البحر في بيئات متنوعة، بما في ذلك مستويات منخفضة تصل إلى درجة واحدة، ويمكن أن تُسبب أضرارًا جسيمة في الأرواح والممتلكات. وقد أُحرزت مؤخرًا تطورات في فهم طبيعة وعمليات الانهيارات الأرضية تحت سطح البحر من خلال استخدام السونار الجانبي وتقنيات رسم خرائط قاع البحر الأخرى. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

تتعدد أسباب الانهيارات الأرضية تحت سطح البحر، والتي ترتبط بالخصائص الجيولوجية لمواد الانهيار والعوامل البيئية المتغيرة التي تؤثر على البيئة البحرية. تشمل الأسباب الشائعة للانهيارات الأرضية ما يلي: 1) وجود طبقات جيولوجية ضعيفة، 2) الضغط الزائد الناتج عن التراكم السريع للرواسب ، 3) الزلازل ، 4) أحمال أمواج العواصف والأعاصير ، 5) تفكك هيدرات الغاز ، 6) تسرب المياه الجوفية وارتفاع ضغط المياه المسامية، 7) التحميل الجليدي ، 8) نمو الجزر البركانية ، 9) زيادة الانحدار. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

توجد أنواع مختلفة من الانهيارات الأرضية تحت سطح البحر. جميع هذه الانهيارات متنافية، فالانزلاق الأرضي، على سبيل المثال، لا يمكن أن يكون سقوطًا. يمكن تمييز بعض أنواع الانهيارات الأرضية، كالانزلاقات الأرضية، من خلال شكلها المتدرج غير المنتظم، مما يدل على حركة طفيفة للكتلة المنهارة. تتحرك المواد المزاحة في الانزلاق الأرضي على منطقة رقيقة ذات إجهاد عالٍ. أما في التدفقات، فتبقى منطقة الانزلاق مكشوفة، وقد تترسب الكتلة المزاحة على بعد مئات الكيلومترات من منشأ الانزلاق. تنتقل الرواسب المزاحة في السقوط بشكل أساسي عبر الماء، ساقطةً ومرتدةً ومتدحرجة. على الرغم من تنوع الانهيارات الأرضية في البيئة البحرية، فإن الانزلاقات الأرضية وتدفقات الحطام والتيارات العكرة هي فقط التي تُسهم بشكل كبير في نقل الرواسب بفعل الجاذبية. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

كشفت التطورات الحديثة في مجال المسح الزلزالي ثلاثي الأبعاد عن صور مذهلة لانهيارات أرضية تحت سطح البحر قبالة سواحل أنغولا وبروناي ، تُظهر بالتفصيل حجم الكتل المنقولة وكيفية تحركها على طول قاع البحر. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

كان يُعتقد في البداية أن الانهيارات الأرضية تحت سطح البحر في الرواسب المتماسكة تتطور بشكل منهجي ومتسلسل نحو الأسفل، من الانزلاق إلى تدفق الحطام ثم إلى تيارات العكارة ، وذلك من خلال التفكك التدريجي واحتجاز الماء. إلا أنه يُعتقد الآن أن هذا النموذج قد يكون تبسيطًا مفرطًا، إذ أن بعض الانهيارات الأرضية تقطع مئات الكيلومترات دون أي تحول ملحوظ إلى تيارات عكارة، كما هو موضح في الشكل 3، بينما تتحول انهيارات أخرى تمامًا إلى تيارات عكارة بالقرب من مصدرها. ويرتبط هذا التباين في تطور الانهيارات الأرضية المختلفة تحت سطح البحر بتطور متجهات السرعة في الكتلة المزاحة. ويحدد الإجهاد الموضعي وخصائص الرواسب (وخاصة الكثافة) وشكل الكتلة المنهارة ما إذا كان الانزلاق سيتوقف على مسافة قصيرة على طول سطح التصدع أم سيتحول إلى تدفق يقطع مسافات طويلة. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تلعب الكثافة الأولية للرواسب دورًا محوريًا في تحريكها إلى تدفقات والمسافات التي تقطعها الانهيارات الأرضية. فإذا كانت الرواسب لينة وسائلة، فمن المرجح أن تقطع الانهيارات مسافات طويلة، ويزداد احتمال حدوث تدفق. أما إذا كانت الرواسب صلبة، فإن الانهيارات ستقطع مسافة قصيرة فقط، ويقل احتمال حدوث تدفق. علاوة على ذلك، قد تعتمد قدرة الرواسب على التدفق على كمية الطاقة المنتقلة إليها أثناء الانهيار. غالبًا ما تكون الانهيارات الأرضية الكبيرة على الهوامش القارية معقدة، وقد تظهر مكونات الانهيارات الأرضية، وتدفقات الحطام، والتيارات العكرة عند فحص بقايا انهيار أرضي تحت سطح البحر. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 7 ] [ 14 ]}

تتمثل المخاطر الرئيسية المرتبطة بالانهيارات الأرضية تحت سطح البحر في التدمير المباشر للبنية التحتية والتسونامي .

يمكن أن تُخلّف الانهيارات الأرضية آثارًا اقتصادية بالغة على البنية التحتية، مثل انقطاع كابلات الاتصالات البحرية المصنوعة من الألياف الضوئية وخطوط الأنابيب، وإلحاق الضرر بمنصات الحفر البحرية ، وقد تمتد هذه الانهيارات حتى على منحدرات بزاوية ميل لا تتجاوز درجة واحدة. ومن الأمثلة على ذلك انهيار غراند بانكس عام 1929، حيث تسبب الانهيار الأرضي والتيارات العكرة الناتجة عنه في قطع سلسلة من الكابلات البحرية لمسافة تصل إلى 600  كيلومتر تقريبًا من نقطة بداية الانهيار. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 5 ]} وتفاقمت الأضرار التي لحقت بالبنية التحتية عندما ضرب إعصار كاميل دلتا نهر المسيسيبي عام 1969، مُسببًا انهيارًا أرضيًا ألحق أضرارًا بالغة بالعديد من منصات الحفر البحرية. ^{[ 2 ]}

تشكل الانهيارات الأرضية تحت سطح البحر خطرًا كبيرًا عند تسببها في حدوث تسونامي. ورغم تنوع أنواع الانهيارات الأرضية التي قد تُسبب تسونامي، إلا أن جميع موجات التسونامي الناتجة تتشابه في خصائصها، مثل ارتفاع الأمواج بشكل كبير بالقرب من موقع التسونامي، ولكنها تتلاشى بسرعة أكبر مقارنةً بالتسونامي الناتج عن الزلازل. ومن الأمثلة على ذلك تسونامي الانهيار الأرضي الذي ضرب بابوا غينيا الجديدة  في 17 يوليو/تموز 1998، حيث اجتاحت أمواجٌ يصل ارتفاعها إلى 15 مترًا امتدادًا ساحليًا بطول 20  كيلومترًا، مما أسفر عن مقتل 2200 شخص، ومع ذلك، لم يُشكل التسونامي خطرًا كبيرًا على مسافات أبعد. ويعود ذلك إلى صغر مساحة مصدر معظم موجات التسونامي الناتجة عن الانهيارات الأرضية نسبيًا (مقارنةً بالمساحة المتأثرة بالزلازل الكبيرة)، مما يُؤدي إلى توليد موجات ذات أطوال موجية أقصر. وتتأثر هذه الموجات بشكل كبير بالتضخيم الساحلي (الذي يُضخم التأثير المحلي) والتخميد الشعاعي (الذي يُقلل من التأثير البعيد). ^{[ 3 ] [ 15 ]}

يعتمد حجم موجات التسونامي الناتجة عن الانهيارات الأرضية على كلٍ من التفاصيل الجيولوجية للانهيار (مثل رقم فرود ^{[ 16 ]} ) والافتراضات المتعلقة بديناميكا الموائع في النموذج المستخدم لمحاكاة توليد التسونامي، ولذلك فهي تنطوي على هامش كبير من عدم اليقين. عمومًا، تتلاشى موجات التسونامي الناتجة عن الانهيارات الأرضية بسرعة أكبر مع المسافة مقارنةً بموجات التسونامي الناتجة عن الزلازل ^{[ 17 ]} ، إذ تميل الأولى، التي غالبًا ما تتخذ بنية ثنائية القطب عند المصدر ^{[ 18 ]} ، إلى الانتشار شعاعيًا ولها طول موجي أقصر (معدل فقدان الموجة للطاقة يتناسب عكسيًا مع طولها الموجي، أي كلما زاد طول الموجة، قلّ فقدانها للطاقة) ^{[ 19 ]} ، بينما تتشتت الأخيرة بشكل طفيف أثناء انتشارها عموديًا على صدع المصدر ^{[ 20 ]} . ويُعقّد اختبار صحة نموذج تسونامي معين ندرة الانهيارات العملاقة ^{[ 21 ] .}

تُشير نتائج حديثة إلى أن طبيعة التسونامي تعتمد على حجم وسرعة وتسارع وطول وسماكة الانهيار الأرضي المُسبب له. يُعدّ الحجم والتسارع الأولي العاملين الرئيسيين اللذين يُحددان ما إذا كان الانهيار الأرضي سيُؤدي إلى تسونامي. كما قد يُؤدي التباطؤ المفاجئ للانهيار الأرضي إلى أمواج أكبر. ويؤثر طول الانهيار على كلٍ من طول الموجة وأقصى ارتفاع لها. كما يُؤثر زمن انتقال الانهيار أو مسافة امتداده على طول موجة التسونامي الناتجة. في معظم الحالات، تكون الانهيارات الأرضية تحت سطح البحر دون المستوى الحرج بشكل ملحوظ، أي أن رقم فرود (نسبة سرعة الانهيار إلى انتشار الموجة) أقل بكثير من واحد. وهذا يُشير إلى أن التسونامي سيتحرك بعيدًا عن الانهيار المُسبب للموجة، مما يمنع تراكمها. تميل الانهيارات في المياه الضحلة إلى إنتاج تسونامي أكبر لأن الموجة تكون أكثر خطورة نظرًا لانخفاض سرعة انتشارها هناك. علاوة على ذلك، تكون المياه الضحلة عمومًا أقرب إلى الساحل، مما يعني وجود تخميد شعاعي أقل عند وصول التسونامي إلى الشاطئ. على النقيض من ذلك، تكون موجات التسونامي الناجمة عن الزلازل أكثر خطورة عندما يحدث انزياح قاع البحر في أعماق المحيط، حيث أن الموجة الأولى (الأقل تأثراً بالعمق) لها طول موجي أقصر وتتضخم عند انتقالها من المياه العميقة إلى المياه الضحلة. ^{[ 3 ] [ 15 ]}

يمكن أن تكون آثار الانهيار الأرضي تحت سطح البحر على البنية التحتية مكلفة، ويمكن أن يكون التسونامي الناتج عن الانهيار الأرضي مدمرًا ومميتًا.

• انهيار ستوريغا ، النرويج، حوالي 3500 كيلومتر ^مكعب (840 ميل ^مكعب ) ، منذ حوالي 8000 عام، أثر كارثي على سكان العصر الحجري الوسيط الساحليين المعاصرين  
• انهيار أغولاس ، حوالي 20000 كم ³ (4800 ميل ³ ) ، قبالة جنوب إفريقيا، ما بعد العصر البليوسيني ، وهو الأكبر الذي تم وصفه حتى الآن ^{[ 22 ] [ 23 ].}  
• انهيار حطام رواتوريا ، قبالة الجزيرة الشمالية لنيوزيلندا، بحجم حوالي 3000  كم ^{مكعب ، منذ 42000 سنة [ 24 ] [ 25 ]}
• كانت الانهيارات الطينية الكارثية شائعة على الجوانب المغمورة للبراكين الجزرية في المحيط مثل جزر هاواي وجزر الرأس الأخضر. ^{[ 12 ]}

• مسرد التضاريس
• ميجاتسونامي
• أوليستوستروم
• علم المحيطات الفيزيائي
• الصفائح التكتونية

• ويليامز، سارة سي بي (16 فبراير 2016). "تقرير إخباري: نظرة سريعة على الانهيارات الأرضية تحت الماء" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 113 ( 7): 1675-1678 . Bibcode : 2016PNAS..113.1675W . doi : 10.1073/pnas.1524012113 . PMC 4763740. PMID 26884637 .  

• جامعة أريزونا (2003)، هاواي، تاريخ الاطلاع: 2 أبريل 2007، تاريخ الأرشفة: 15 يونيو 2017، أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).