У берегов Вашингтона столбы пузырей поднимаются с морского дна, словно свидетельство лежащего внизу спящего дракона. Но эти пузырьки - метан, который выжимается из осадка и поднимается вверх по воде. Места, где они появляются, дают важные подсказки о том, что произойдет во время крупного морского землетрясения.
Исследование, проведенное Вашингтонским университетом и Университетом штата Орегон, недавно было опубликовано в Журнале геофизических исследований: Solid Earth.
Первый крупномасштабный анализ этих газовых выбросов вдоль побережья Вашингтона обнаружил более 1 700 пузырьковых шлейфов, в основном сгруппированных в полосе с севера на юг примерно в 30 милях (50 км) от побережья. Анализ лежащей в основе геологии показывает, почему здесь возникают пузыри: газ и жидкость поднимаются по разломам, образованным движением геологических плит, которые вызывают сильные землетрясения на северо-западе Тихого океана.
«Мы обнаружили первые источники метана на окраине Вашингтона в 2009 году и думали, что нам повезло их найти, но с тех пор их число только что выросло в геометрической прогрессии», - сказал ведущий автор Пол Джонсон, профессор UW. океанографии.
«Эти вентиляционные отверстия немного эфемерны», - добавил Джонсон. «Иногда они меняются местами с приливами и могут немного перемещаться по морскому дну. Но они, как правило, встречаются группами в радиусе примерно трех футбольных полей. увидишь одно активное отверстие и вернешься в то же место, а его нет. Они ненадежны, как гейзеры в Йеллоустоне."
Авторы проанализировали данные нескольких исследовательских экспедиций за последнее десятилетие, в которых используются современные гидроакустические технологии для картирования морского дна, а также для создания гидролокационных изображений пузырьков газа в вышележащей воде. Их новые результаты показывают более 1778 шлейфов метановых пузырей, исходящих из вод у побережья штата Вашингтон, сгруппированных в 491 кластер.
«Если бы вы могли пройти по морскому дну от острова Ванкувер до реки Колумбия, вы бы никогда не скрылись из виду пузырчатого шлейфа», - сказал Джонсон.
Отложения у побережья Вашингтона образуются, когда океаническая плита Хуан-де-Фука погружается под Североамериканскую континентальную плиту, соскребая материал с океанской коры. Затем эти отложения нагреваются, деформируются и прижимаются к жесткой Североамериканской плите. Сжатие вытесняет как жидкость, так и газообразный метан, который выходит из морского дна в виде пузырьков.
Пузырьковые столбы чаще всего располагаются на границе между плоским континентальным шельфом и крутосклонным участком, где морское дно опускается до абиссальных глубин открытого океана. Это резкое изменение наклона также является тектонической границей между океанической и континентальной плитами.
«Несмотря на то, что на краю есть несколько шлейфов метана со всех глубин, подавляющее большинство недавно наблюдаемых участков метановых шлейфов расположены на обращенной к морю стороне континентального шельфа, на глубине около 160 метров», - сказал Джонсон..
Предыдущее исследование, проведенное UW, показало, что нагревание морской воды может привести к выбросу замороженного метана в этом регионе, но дальнейший анализ показал, что метановые пузыри у северо-западного побережья Тихого океана возникают из мест, которые существовали сотни лет, и не связаны с глобальным потеплением, сказал Джонсон.
Напротив, эти выбросы газа являются долгоживущей природной особенностью, и их распространенность способствует тому, что район континентального шельфа является таким продуктивным районом рыболовства. Метан из-под морского дна обеспечивает пищу для бактерий, которые затем производят большое количество бактериальной пленки. Затем этот биологический материал питает всю экологическую цепочку жизни, которая увеличивает популяцию рыб в этих водах.
«Если вы посмотрите в Интернете, где спутниковые транспондеры показывают, где находится рыболовный флот, вы можете увидеть скопления рыбацких лодок вокруг этих горячих точек выброса метана», - сказал Джонсон.
Чтобы понять, почему здесь возникают метановые пузыри, авторы использовали архивные геологические изыскания, проведенные нефтегазовыми компаниями в 1970-х и 1980-х годах. Исследования, теперь общедоступные, показывают зоны разломов в отложениях, где газ и жидкость мигрируют вверх, пока не выходят из-под морского дна.
«Сейсмические исследования в районах с выбросом метана показывают, что край континентального шельфа отклоняется на запад во время сильного землетрясения силой 9 баллов», - сказал Джонсон. «Разломы на этой тектонической границе обеспечивают проницаемые пути для газообразного метана и теплой жидкости, которые выходят из глубины отложений».
Расположение этих разломов потенциально может дать новое понимание опасности землетрясений в зоне субдукции Каскадия, которая в последний раз разорвалась более 300 лет назад. Если движение морского дна во время землетрясения в зоне субдукции происходит ближе к берегу, и основная составляющая этого движения происходит на мелководье, это вызовет меньшее цунами, чем если бы движение морского дна происходило полностью на большой глубине.
«Если наша гипотеза окажется верной, то это будет иметь серьезные последствия для того, как работает эта зона субдукции», - сказал Джонсон.