آیا زلزله نیویورک با حذف یخچال‌ها مرتبط بود؟

مهدی زارع: زمین‌لرزه با بزرگای 4.8 در روز جمعه 5 آوریل 2024 (17 فروردین 1403) شدیدترین زمین‌لرزه نیوجرسی در بیش از 200 سال گذشته بود. از نظر تاریخی، دو زمین‌لرزه مهم نیویورک را لرزانده است: یکی در سال 1737 و دیگری در سال 1884 هر دو با بزرگای 5. سامانه گسله راماپو از جنوب شرقی نیویورک تا شرق پنسیلوانیا در کوه‌های آپالاش به‌ویژه در مزوزوئیک توسعه یافته‌اند. رشته‌کوه‌های آپالاش در شرقی‌ترین بخش کوه‌های راکی قرار دارند. بازشدن اقیانوس اطلس تقریبا 200 میلیون سال پیش رخ داده و بخشی از واکنش به این بازشدن میان‌اقیانوسی شکل‌گیری تغییر شکل در کوه‌های آپالاش و این گسل‌ها بوده است. این منطقه از شرق آمریکا در معرض فرونشست زمین نیز هست. پس از پمپاژ آب زیرزمینی، خاک می‌تواند فشرده شده و فرو بریزد و باعث فرو‌رفتن تدریجی سطح زمین شود. شهرهایی که بر روی زمین‌های باتلاقی یا پهنه‌های پر از زهکشی ساخته شده‌اند، به‌ویژه در برابر تراکم خاک آسیب‌پذیرتر هستند، نیروهای دیگر نیز می‌توانند بر حرکت عمودی سطح زمین اثر بگذارند: رسوبات دلتای رودخانه‌ها به‌ طور طبیعی تحت وزن خود فشرده می‌شوند. وزن یخچال‌های طبیعی عظیمی که زمانی تا نیوجرسی امتداد می‌یافت؛ پس از آخرین عصر یخ‌بندان حذف شده است. نوعی اثر الاکلنگی نیز باعث می‌شود تا بخش‌هایی به جبران برخاستگی ناشی از حذف یخچال‌ها، به‌تدریج دچار فرونشست شوند. باید توجه کرد که بسیاری از مناطق شهری بر روی خاک نرم و مستعد متراکم‌شدن ساخته شده‌اند. آیا زمین‌لرزه 5 آوریل 2024 تحت تأثیر یا با تحریک این جابه‌جایی سطحی در راستای گسل راماپو رخ داده است؟ مسئله‌ای است که قابل بررسی بیشتر است. زلزله‌های شرق رشته‌‌کوه‌های راکی عموما شدت کمتری در مقایسه با غرب دارند؛ اما به دلیل تفاوت‌های زمین‌شناخی، زمین‌لرزه‌های شرقی مناطقی را 10 برابر بزرگ‌تر از مناطق غربی با همان بزرگی تحت اثر قرار می‌دهند (سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده، usgs). در نیوجرسی گسل راماپو از کوه‌های آپالاش می‌گذرد. زمین‌لرزه‌ها در سواحل شرقی در مقایسه با ساحل غربی آمریکا نادرند؛ اما اتفاق می‌افتند. زمین‌لرزه‌های متوسطی بین نیویورک و ویلمینگتون، دلاور، حدود دو بار در قرن رخ می‌دهد و زمین‌لرزه‌های کوچک‌تر تقریبا هر دو تا سه سال یک بار در منطقه احساس می‌شود. به نظر می‌رسد که زمین‌لرزه 5 آوریل 2024 نیوجرسی به دلیل جنبایی بخش کوچکی از گسل راماپو رخ داده باشد. فرونشست زمین به دلیل برداشت آب‌های زیرزمینی همراه با افزایش سطح جهانی دریاها یک مشکل زیست‌محیطی جدی در منطقه ساحلی ایجاد می‌کند. برداشت آب زیرزمینی منجر به تغییر فشار سیال در لایه‌ها می‌شود که به نوبه خود باعث تراکم کشسان و غیرکشسان خاک می‌شود. اگر سطح آب دوباره بالا برود و تراکم غیرکشسان دائمی شود، تراکم الاستیک قابل بازیابی است. فرونشست ناشی از برداشت بیش از حد از آب‌های زیرزمینی در جنوب نیوجرسی حدود دو تا سه سانتی‌متر در نزدیکی محل چاه‌های تحت نظارت در 20 سال گذشته است. اگر روند فعلی افت سطح آب ادامه یابد، میانگین فرونشست در جنوب نیوجرسی در مجاورت برخی از چاه‌های نظارتی حدود سه سانتی‌متر در 20 سال آینده خواهد بود. آسیب‌پذیرترین مناطق بوستون تا 3.8 سانتی‌متر در هر دهه فرو می‌رود که براساس تجزیه و تحلیل داده‌های ماهواره‌ای از سال 2007 تا 2020، تا سال 2050 نزدیک به 10 سانتی‌متر فرونشست خواهند داشت.

نزدیک به 40 درصد از آمریکایی‌ها در امتداد سواحل زندگی می‌کنند. میانگین سطح جهانی دریاها از اوایل دهه 1990 حدود 3.3 میلی‌متر در سال بالا رفته و این سرعت در حال افزایش است. فرونشست محلی خطر افزایش سطح دریا را در برخی نقاط بدتر از دیگر نقاط می‌کند. علت اصلی فرونشست، کاهش آب‌های زیرزمینی است. لایه‌ای از سفره‌های زیرزمینی از نیوجرسی تا فلوریدا در امتداد ساحل شرقی آمریکا منبع چشمگیری از آب آشامیدنی، آبیاری و مصارف صنعتی فراهم می‌کند. این منطقه بارندگی منظم دارد؛ اما سرعت پمپاژ در سال‌های اخیر سریع‌تر از شارژ مجدد سفره‌هاست و سفره‌های زیرزمینی ممکن است صدها یا هزاران سال طول بکشد تا پس از پمپاژ آب، دوباره شارژ شوند؛ ضمنا سفره‌های سطحی می‌توانند در معرض آلودگی و نفوذ آب شور باشند. چند میلی‌متر فرورفتن در سال می‌تواند تدریجی به نظر برسد؛ اما اثرهای آن می‌تواند شدید باشد. شهرهای ساحل شرقی آمریکا آهسته؛ اما مطمئنا در حال فرورفتن هستند. بیش از نیمی از زیرساخت‌ها در شهرهایی مانند نورفولک و نیویورک با فرونشست در معرض تهدید هستند. بررسی‌های ناسا حرکت عمودی زمین به سمت بالا و پایین -همچنین به‌عنوان بالاآمدن و فرونشست- در سراسر منطقه شهری نیویورک را از سال 2016 تا 2023 را با تکنیک «InSAR» بررسی کردند که در آن دو یا چند مشاهده سه‌بعدی از یک منطقه را برای آشکار‌کردن حرکت سطح یا توپوگرافی ترکیب می‌کنند. بیشتر حرکتی که آنها مشاهده کردند، در مناطقی اتفاق افتاد که تغییرات قبلی در سطح زمین -مانند احیای زمین و ساخت محل‌های دفن زباله- باعث سست‌تر شدن زمین و تراکم‌پذیری بیشتر زمین در زیر ساختمان‌های بعدی شد. بخشی از این حرکت نیز ناشی از فرایندهای طبیعی است که قدمت آن به هزاران سال پیش تا آخرین عصر یخ‌بندان بازمی‌گردد. حدود 24 هزار سال پیش، یک ورقه یخی عظیم در بیشتر نواحی نیوانگلند گسترده شد و دیواری از یخ به ارتفاع بیش از هزارو 600 متر، منطقه آلبانی امروزی در شمال ایالت نیویورک را پوشانده بود. گوشته زمین، تا حدودی شبیه یک تشک خمیده، از آن زمان به آرامی در حال تنظیم مجدد در برابر حذف یخچال است. شهر نیویورک که در زمینی قرار دارد که درست خارج از لبه یخ قرار دارد، اکنون در حال فرورفتن است. دانشمندان دریافته‌اند که به‌ طور متوسط منطقه شهری نیویورک حدودا (1.6 میلی‌متر) در سال فرونشست می‌کند. شهرهایی مانند نیویورک که در مواجهه با افزایش سطح آب دریاها در دفاع از ساحل و زیرساخت‌ها سرمایه‌گذاری می‌کنند، می‌توانند از تخمین‌های با وضوح بالا از حرکت خشکی بهره‌مند شوند. شهر نیویورک با خطر طغیان سریع ناشی از افزایش سطح دریا، فرونشست و افزایش شدت توفان ناشی از علل طبیعی و انسانی مواجه است. اندازه‌گیری‌های ژئودتیکی میانگین نرخ فرونشست یک تا دو میلی‌متر در سال را در سراسر شهر نشان می‌دهد که با تغییر شکل منطقه‌ای پس از یخ‌بندان سازگار است. ژرفای سنگ بستر در شهر نیویورک متغیر است. لایه خاک روی لایه سنگ سخت تا ژرفای دو هزار‌متری ادامه دارد. زمین‌شناسی سطح شهر نیویورک یک زمین یخ‌بندان پیچیده است که دارای چندین واحد مختلف است که شامل رسوبات دریاچه‌ای سیلت، ماسه و خاک رس، مورن‌های یخچالی، آب‌شویه‌ها و خاکریزها، رسوبات ساحلی و رخ‌نمون‌های سنگ بستر است. فرونشست زمین و احتمالا لرزه‌خیزی کم تا متوسط، در محدوده شهر نیویورک به کاهش یخ‌بندان و تغییرات قرن بیستم در بارهای یخ و آب نسبت داده می‌شود که بخش عمده‌ای از ساحل شرقی ایالات متحده را نیز تحت اثر قرار داده است. بر روی تغییر شکل پس از یخ‌بندان، برخی از مناطق موضعی فرونشست بیشتر دارند. این مناطق ممکن است ناشی از پمپاژ یا شارژ آب زیرزمینی با سرعتی سریع‌تر از بازیابی فصلی، فرسایش سطحی و دیگر علل انسانی مانند ساخت‌وساز، حفاری و سکونت در ساختمان باشند.