В зоне субдукции Каскадия у побережья Тихоокеанского Северо-Запада есть все условия для возникновения мощных землетрясений - и, согласно геологическим данным, в этом регионе должно произойти следующее «большое землетрясение».
Новое исследование, проведенное Техасским университетом в Остине, показало, что возникновение этих сильных разрушительных землетрясений и связанных с ними разрушительных цунами может быть связано с плотными отложениями на больших участках зоны субдукции. В частности, они обнаружили, что большие разрушительные землетрясения могут иметь больше шансов произойти у берегов Вашингтона и северного Орегона, чем южнее вдоль зоны субдукции, хотя любое крупное землетрясение повлияет на окрестности.
«Мы наблюдали очень плотные отложения на шельфе Вашингтона и северного Орегона, которые могут поддерживать разрушение при землетрясении на большом расстоянии и вблизи траншеи, что увеличивает опасность как землетрясения, так и цунами», - сказал ведущий автор Шуошо Хан, постдокторант. в Институте геофизики Техасского университета (UTIG). UTIG - исследовательское подразделение Школы наук о Земле Джексона.
Выводы, опубликованные в журнале Nature Geoscience 20 ноября, важны для понимания факторов, влияющих на возникновение землетрясений и цунами в Каскадии и других зонах субдукции по всему миру. Исследователи из Колумбийского университета и Университета штата Пенсильвания также внесли свой вклад в исследование.
Зоны субдукции - это области, где одна тектоническая плита погружается или «погружается» под другую плиту. Самые сильные землетрясения в мире происходят на стыке двух плит. В некоторых зонах субдукции, таких как Каскадия, Суматра и восточная Аляска, толстый слой отложений покрывает погружающуюся океаническую плиту. Некоторая часть осадка соскабливается во время субдукции и накапливается на верхней плите, образуя толстый клин материала, а остальная часть осадка перемещается вниз вместе с нижней плитой.
На то, как напряжение накапливается и высвобождается на границе раздела плит, большое влияние оказывает степень уплотнения как осадочного клина, так и осадка между плитами. Чтобы понять уплотнение отложений вдоль Каскадии, Хан и ее сотрудники провели сейсмическую съемку у побережья Вашингтона и Орегона, которая позволила исследователям увидеть до четырех миль слоев отложений, перекрывающих зону субдукции. Это было достигнуто с помощью сейсмических кос длиной почти пять миль, научного инструмента, используемого для изображения морского дна с помощью звуковых волн.
«Такого рода морские сейсмические исследования с использованием длинных кос предоставляют научному сообществу лучшие инструменты для эффективного исследования зон субдукции с высоким разрешением», - говорит соавтор Сюзанна Карботт, профессор-исследователь Колумбийского университета.
Объединив сейсмические данные с измерениями образцов отложений, ранее извлеченных из этого региона с помощью океанского бурения, они обнаружили, что, хотя толщина поступающих отложений одинакова у берегов Вашингтона и Орегона, уплотнение сильно различается. У побережья Вашингтона и северного Орегона, где почти все отложения слипаются с верхней пластиной и включаются в клин, отложения были плотно спрессованы вместе без большого количества воды в поровом пространстве между зернами осадка - расположение, которое может делают плиты более склонными к слипанию друг с другом и создают высокое напряжение, которое может быть высвобождено в виде сильного землетрясения. В свою очередь, уплотненные отложения могут повысить способность сильных землетрясений вызывать сильные цунами, потому что отложения способны слипаться и двигаться вместе во время землетрясений. Это может повысить их способность перемещать огромное количество вышележащей морской воды.
«Эта комбинация накопления большего напряжения и способности его распространяться дальше важна как для возникновения сильных землетрясений, так и для распространения на очень малую глубину», - сказал Натан Бэнгс, старший научный сотрудник UTIG и исследовательской компании. -автор.
Распространение землетрясений на небольшие глубины является причиной сильных цунами, подобных тому, которое последовало за землетрясением магнитудой 9,0, обрушившимся на Тохоку, Япония, в 2011 году.
Напротив, у побережья центрального Орегона толстый слой погружающихся отложений менее плотный, с водой в поровом пространстве между зернами. Такое расположение предотвращает сильное слипание плит и позволяет им разрываться с меньшим накопленным напряжением, вызывая, таким образом, меньшие землетрясения.
Зона субдукции Каскадия вызывает сильное землетрясение примерно каждые 200-530 лет. А поскольку последнее сильное землетрясение произошло в 1700 году, ученые ожидают, что в будущем произойдет сильное землетрясение, хотя точно определить время невозможно. Результаты исследования могут помочь ученым лучше понять особенности, которые делают некоторые области зон субдукции лучшими инкубаторами землетрясений, чем другие.
«Результаты согласуются с существующими ограничениями на поведение землетрясений, предлагают объяснение различий в структурном стиле вдоль границы и могут дать подсказки о склонности к неглубоким землетрясениям в разных регионах», - сказал соавтор Демиан. Саффер, профессор Пенсильванского государственного университета.
Исследование финансировалось Национальным научным фондом.