Землетрясения Мегаупора и последующие цунами, возникающие в зонах субдукции, таких как Каскадия - остров Ванкувер, Канада, в северной Калифорнии - являются одними из самых серьезных стихийных бедствий в мире. Теперь группа геологов считает, что ключ к пониманию некоторых из этих разрушительных событий может лежать в глубоком, постепенном медленном проскальзывании под зонами субдукции. Эта информация может помочь в планировании будущих землетрясений в этом районе.
«То, что мы обнаружили, было довольно неожиданным», - сказала Кирсти А. Маккензи, докторант геолого-геофизических исследований, штат Пенсильвания.
В отличие от более крупных и неглубоких землетрясений меганапора, которые движутся и выделяют энергию в том же направлении, что и плиты, энергия медленных землетрясений может перемещаться в других направлениях, в первую очередь вниз.
Зоны субдукции возникают, когда две земные плиты встречаются и одна перемещается под другую. Обычно это создает линию разлома и на некотором расстоянии линию вулканов. Каскадия типична тем, что тектонические плиты встречаются у побережья Тихого океана, а Каскадные горы, вулканический хребет, включающий горы Сент-Хеленс, Маунт-Худ и Маунт-Рейнир, формируются на востоке.
По данным исследователей, землетрясение силой 9 баллов произошло в Каскадии в 1700 году, и с тех пор там не было ни одного крупного землетрясения. Скорее медленно сдвигающие землетрясения, события, которые происходят глубже и перемещаются на очень короткие расстояния с очень медленной скоростью, происходят постоянно.
«Обычно, когда происходит землетрясение, мы обнаруживаем, что движение происходит в направлении, противоположном тому, как двигались плиты, накапливая этот дефицит скольжения», - сказал Кевин П. Ферлонг, профессор геолого-геофизических исследований Пенсильванского университета. «Для этих медленных землетрясений направление движения прямо вниз в направлении силы тяжести, а не в направлении движения плит».
Исследователи обнаружили, что районы Новой Зеландии, определенные другими геологами, медленно смещаются так же, как это делает Каскадия.
«Но есть зоны субдукции, в которых нет этих медленных проскальзываний, поэтому у нас нет прямых измерений того, как движется более глубокая часть погружающейся плиты», - сказал Ферлонг. «На Суматре более мелководная сейсмическая зона, как и ожидалось, движется в направлении движения плит, но даже несмотря на то, что здесь нет медленных проскальзываний, более глубокое движение плит по-прежнему, по-видимому, в основном контролируется гравитацией».
Землетрясения с медленным скольжением происходят на большей глубине, чем землетрясения, вызывающие серьезные разрушения и сотрясающие землю события, и исследователи проанализировали, как это глубокое скольжение может повлиять на время и поведение более крупных, разрушительных землетрясений с меганапором.
«Медленные землетрясения происходят в течение нескольких недель, так что это не просто одно событие», - сказал Маккензи. «Это как рой событий».
По данным исследователей, в южной части Каскадии общее движение плит составляет около дюйма в год, а на севере у острова Ванкувер - около 1,5 дюймов.
«Мы не знаем, сколько из этих 30 миллиметров (1 дюйм) в год накапливается, чтобы быть высвобожденным в результате следующего сильного землетрясения, или какое движение будет вызвано каким-то ненаблюдаемым процессом», - сказал Маккензи.. «Эти медленные сдвиги подают сигналы, которые мы видим. Мы можем наблюдать медленные сдвиги, идущие с востока на запад, а не в направлении движения плит».
Замедленные сдвиги в Каскадии происходят каждые один-два года, но геологи задаются вопросом, не будет ли одно из них тем, что спровоцирует следующее мощное землетрясение.
Исследователи измеряют движение поверхности, используя постоянные GPS-станции с высоким разрешением на поверхности. Результатом является ступенчатая картина нагрузки и проскальзывания во время медленных проскальзываний. События видны на поверхности, хотя геологи знают, что они происходят на глубине около 22 миль. Они сообщают о своих результатах по геохимии, геофизике, геосистемам.
«Причина, по которой мы так мало знаем о медленных землетрясениях, заключается в том, что они были обнаружены всего около 20 лет назад», - сказал Ферлонг. «Потребовалось пять лет, чтобы понять, что это такое, а затем нам понадобился достаточно точный GPS, чтобы фактически измерить движение на поверхности Земли. Затем нам пришлось использовать моделирование, чтобы преобразовать скольжение на поверхности в скольжение под поверхностью на пластине. сама граница, которая больше."
Исследователи считают, что понимание последствий медленных землетрясений в регионе на этих более глубоких глубинах позволит им понять, что может вызвать следующее мощное землетрясение в этом районе. Инженеры хотят знать, насколько сильным будет сотрясение при землетрясении, но они также хотят знать, в каком направлении будут действовать силы. Если разница в направлении медленных событий указывает на потенциальное изменение поведения в крупном событии, эта информация будет полезна при планировании.
«Более того, мы не знаем, что вызывает сильное землетрясение в этой ситуации», - сказал Маккензи. «Каждый раз, когда мы добавляем новые данные о физике проблемы, она становится важной составляющей. Раньше все думали, что события однонаправлены, но они могут отличаться на 40 или 50 градусов».
В то время как медленные события в Каскадии проливают свет на потенциальные мегаземлетрясения в этом районе и цунами, которые они могут вызвать, Ферлонг считает, что другие зоны субдукции также могут иметь аналогичные модели.
«Я бы сказал, что это (различия в направлении движения) происходит на Аляске, в Чили, на Суматре», - сказал Ферлонг. «Только в немногих мы видим доказательства этого, но это может быть универсальный процесс, который был упущен. Каскадия демонстрирует это из-за медленных сдвигов, но это может иметь фундаментальное значение для зон субдукции».
Кроме того, над этим проектом работал Мэтью В. Херман, доцент кафедры геологии Калифорнийского государственного университета в Бейкерсфилде.
Национальный научный фонд поддержал эту работу.