Одним из самых страшных кошмаров для многих жителей Тихоокеанского Северо-Запада является сильное землетрясение вдоль прибрежной зоны субдукции Каскадия, которое вызовет разрушительные и, вероятно, смертельные толчки в прибрежных районах Вашингтона, Орегона, Британской Колумбии и северной Калифорнии.
В последний раз это произошло в 1700 году, до того, как появились сейсмические инструменты, чтобы зафиксировать это событие. Итак, что произойдет, когда он разорвется в следующий раз, в значительной степени неизвестно.
Исследовательский проект Вашингтонского университета, который будет представлен 24 октября на ежегодном собрании Геологического общества Америки в Сиэтле, моделирует 50 различных вариантов развития землетрясения магнитудой 9,0 в зоне субдукции Каскадия.
«Было всего несколько подробных симуляций землетрясения магнитудой 9 в Каскадии, и было трудно понять, показывали ли они весь диапазон», - сказала Эрин Вирт, руководившая проектом в качестве постдокторанта Университета Вашингтона. исследователь в области наук о Земле и космосе. «С помощью всего лишь нескольких симуляций вы не знали, видите ли вы лучший, худший или средний сценарий. Этот проект действительно позволил нам быть более уверенными в том, что мы видим весь спектр возможности."
У берегов Орегона и Вашингтона океаническая плита Хуан-де-Фука медленно перемещается под Североамериканскую плиту. Геологические подсказки показывают, что в последний раз оно сотрясалось и вызывало сильное землетрясение в 1700 году, и что это происходит примерно раз в 500 лет. Это может произойти в любой день.
Проект Вирта провел моделирование с использованием различных комбинаций трех ключевых факторов: эпицентра землетрясения; как далеко вглубь земли разорвется землетрясение; и какие участки разлома вызовут самые сильные сотрясения.
Результаты показывают, что интенсивность толчков в Сиэтле может быть меньше, если эпицентр находится достаточно близко под городом. С этой начальной точки сейсмические волны будут исходить от Сиэтла, посылая самые сильные толчки в направлении движения разрыва.
«Удивительно, но Сиэтл испытывает менее сильные толчки, если эпицентр находится чуть ниже оконечности северо-запада Вашингтона», - сказал Вирт. «Причина в том, что разрыв распространяется от Сиэтла, поэтому он больше всего затрагивает прибрежные районы. Но когда эпицентр находится довольно далеко от берега, разрыв перемещается вглубь суши, и все эти сильные сотрясения земли накапливаются на пути к Сиэтлу, чтобы сделать тряску в Сиэтле намного сильнее."
Исследования начались с установления факторов, в наибольшей степени влияющих на характер сотрясения земли во время землетрясения в Каскадии. Одним из них, конечно же, является эпицентр, или, точнее, «гипоцентр», определяющий начальную точку землетрясения в трехмерном пространстве.
Другой фактор, который они сочли важным, - это то, как далеко вглубь суши уходит разлом. Землетрясение магнитудой 9,0, вероятно, уступит место всей зоне субдукции с севера на юг, но неизвестно, насколько далеко на восток простирается область, вызывающая сотрясения, приближаясь к области под крупными городами, такими как Сиэтл и Портленд.
Третий фактор - это новая идея, касающаяся липкости зоны субдукции. Исследователи землетрясений осознали важность «липких точек» или областей между плитами, которые могут захватывать и вызывать больше сотрясений. Это все еще область текущих исследований, но сравнение различных сейсмических станций во время землетрясения в Чили в 2010 г. и землетрясения в Тохоку в 2011 г. показывает, что некоторые части разлома вызвали более сильные толчки, чем другие.
Вирт смоделировал землетрясение магнитудой 9,0, примерно в середине диапазона оценок магнитуды землетрясения 1700 года. В ее 50 симуляциях использовались переменные, охватывающие реалистичные значения глубины проскальзывания, а гипоцентры и липкие точки располагались случайным образом. Моделирование с высоким разрешением проводилось на суперкомпьютерах Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории и Техасского университета в Остине.
В целом, результаты подтверждают, что больше всего пострадают прибрежные районы, а районы в заполненных наносами бассейнах, таких как центр Сиэтла, сотрясутся сильнее, чем твердые скалистые вершины гор. Но в рамках этих общих рамок картина может сильно различаться; в зависимости от сценария интенсивность тряски может варьироваться в 10 раз. Но ни одна из картинок не радужна.
«Мы обнаруживаем значительное усиление сотрясения грунта в бассейне Сиэтла», - сказал соавтор Арт Франкель, сейсмолог Геологической службы США и член факультета Университета Вашингтона. «Средняя продолжительность сильных толчков в Сиэтле составляет около 100 секунд, что примерно в четыре раза больше, чем после землетрясения в Нисквалли в 2001 году».
Исследование было проведено в рамках проекта M9, финансируемого Национальным научным фондом, чтобы выяснить, как может выглядеть землетрясение силой 9 баллов на северо-западе Тихого океана и как люди могут к нему подготовиться. Геологическая служба США рецензирует две публикации, и инженеры уже используют результаты моделирования, чтобы оценить, как высокие здания в Сиэтле могут реагировать на предсказанную модель сотрясения.
Как новый сотрудник Геологической службы США, Вирт теперь будет использовать геологические подсказки, чтобы сузить возможные сценарии землетрясений.
"Мы определили, какие параметры мы считаем важными", сказал Вирт. «Я думаю, что есть будущее в использовании геологических данных для ограничения этих параметров и, возможно, для улучшения нашей оценки сейсмической опасности на северо-западе Тихого океана».