Риск, создаваемый сильными землетрясениями в сейсмической зоне Нового Мадрида на Среднем Западе для таких городов, как Мемфис и Сент-Луис, намного ниже, чем считалось ранее, согласно новому исследованию, в котором использовались спутники Глобальной системы позиционирования (GPS) для отслеживать движения грунта в сейсмической зоне.
Результаты, опубликованные в выпуске журнала Science от 23 апреля, предполагают, что национальные карты сейсмической опасности, подготовленные Геологической службой США для определения надлежащего уровня сейсмостойкости конструкции, должны быть пересмотрены, чтобы отразить более низкие оценки сейсмоопасности района. Оценки высокой опасности могут в будущем привести к увеличению затрат на новое строительство.
«Там существует опасность землетрясения - она не равна нулю, - но она намного ниже, чем указано на картах», - говорит Сет Стейн, профессор геологических наук Северо-Западного университета, руководивший исследованием. «Текущая карта опасностей показывает, что некоторые районы Среднего Запада более опасны, чем Лос-Анджелес или Сан-Франциско. Большинство геологов сказали бы, что это маловероятно, и именно это показывают наши новые данные».
До сих пор предполагалось, что сильные землетрясения, подобные тем, что произошли в районе Нового Мадрида в 1811 и 1812 годах, были событиями магнитудой 8, которые должны повторяться каждые 500-1000 лет. По словам Штейна, поскольку карты опасностей использовали эту модель, предполагаемая сейсмическая опасность в средней части континента довольно высока, в некотором смысле выше, чем в Калифорнии. Прогнозируемое пиковое движение грунта для NMSZ превышает таковое в Лос-Анджелесе, а площадь пикового движения грунта, предсказанная в NMSZ, больше, чем для Лос-Анджелеса или Сан-Франциско.
Иная картина вырисовывается из нового исследования, которое было проведено геологами из Северо-Западного университета, Университета Миссури, Университета Майами и Государственного университета Гранд-Вэлли при финансировании НАСА и технической поддержке консорциума Университета NAVSTAR., национальный консорциум университетов, поддерживающих исследования GPS. Используя GPS, крошечные перемещения сети геодезических маркеров в Миссури, Теннесси, Иллинойсе, Арканзасе и Кентукки отслеживались с 1991 года с точностью менее дюйма..
«Результаты показывают незначительное движение или его полное отсутствие в сейсмической зоне», - сказал Тимоти Диксон, профессор морской геологии и геофизики в Университете Майами, чья группа обрабатывала данные GPS. «Участки GPS по всей восточной части Северной Америки также почти не показывают движения в сейсмической зоне».
Наблюдаемое малое или нулевое движение означает, что потребуется очень много времени, чтобы накопить напряжение, необходимое для возникновения сильных землетрясений.
«Для будущего землетрясения магнитудой 8 потребуется более 2500 лет, а для будущего землетрясения магнитудой 7 потребуется не менее 1000 лет», - сказал Штейн. По его словам, поскольку землетрясения магнитудой 7 в 10 раз меньше, чем землетрясения магнитудой 8, самые сильные землетрясения в зоне Нового Мадрида либо в 10 раз слабее, чем предполагалось на картах опасностей, либо будут происходить гораздо реже.
Исследование также включает новый анализ истории землетрясений в этом районе, который согласуется с данными GPS. В 1950-х годах сейсмологи заметили, что в данной местности время между землетрясениями данной силы примерно в 10 раз больше, чем интервал между землетрясениями на одну магнитуду меньше.
"С 1816 года в зоне Нового Мадрида происходят землетрясения с магнитудой более 5 примерно каждые 10 лет, а землетрясения магнитудой более 6 - примерно каждые 100 лет", - сказал Эндрю Ньюман, аспирант Северо-Запада и ведущий автор. на новом исследовании.«Таким образом, землетрясения магнитудой 7 должны происходить примерно каждые 1000 лет, а землетрясения магнитудой 8 - примерно через 10 000 лет».
Ранее проведенные исследования показали, что землетрясения, подобные тем, что произошли в 1811 и 1812 годах, происходили примерно в 900 и 1300 годах нашей эры, сказал Джозеф Энгельн, профессор геологических наук Университета Миссури.
Хотя эти землетрясения считаются землетрясениями магнитудой 8, сказал Энгельн, который также был автором исследования, «данные GPS и история землетрясений, а также тот факт, что между ними было около 500 лет, делают вполне вероятно, что более ранние землетрясения были намного слабее, вероятно, магнитудой 7.
Новые результаты показывают, что оценки сейсмической опасности в этом районе, такие как карта сейсмической опасности, должны быть уменьшены, сказал Штейн. «Важно оценить, как эти новые идеи могут изменить оценки ожидаемого ущерба зданию и финансовых потерь от будущих землетрясений. Такие оценки, по его словам, зависят не только от размеров ожидаемых землетрясений, но и от особенностей строительства зданий и местной геологии.
Результаты GPS дают новый важный взгляд не только на опасность землетрясений на Среднем Западе, но и на фундаментальную загадку того, почему землетрясения вообще происходят в этом регионе, сказал Стейн..
«Сейсмическая зона Нового Мадрида находится в центре Североамериканской плиты», - сказал Штейн. «Легко увидеть, как происходят землетрясения вдоль разлома Сан-Андреас, это граница между движущимися Тихоокеанской и Североамериканской плитами. Но трудно понять, почему они происходят внутри плиты». По его словам, данные GPS показывают, что Североамериканская плита удивительно жесткая. «В среднем части восточной части Северной Америки смещаются относительно друг друга менее чем на 1/25 дюйма в год. Каким-то образом это крошечное движение накапливается в течение геологического времени и вызывает сильные землетрясения».
Одна интригующая возможность заключается в том, что большие землетрясения в Новом Мадриде могут никогда больше не повториться. На эту возможность, по словам Штейна, указывают наблюдения GPS, которые показывают, что сегодня практически не происходит никакого движения, а также тот факт, что район Нового Мадрида очень плоский.
«Со временем движения разломов обычно создают впечатляющую топографию, как это видно на западе США», - сказал Стейн. «Сейсмическая зона Нового Мадрида может быть недолговечной особенностью, которая возникла менее 10 000 лет назад и теперь отключается серией небольших землетрясений. Нам предстоит многое узнать о Новом Мадриде, но это вполне возможно."
Другими авторами исследования, опубликованного в журнале Science, являются Джон Вебер из Государственного университета Гранд-Вэлли и Айлин Мао из Университета Майами.