2.6: Каскадна зона субдукції
- Page ID
- 38688
«Тоді були спалахи блискавки, гуркіт, і розгул грому, і великий землетрус. Це був такий сильний землетрус, що ніколи не було такого, як він, з тих пір, як на Землі почався людський рід».
Книга Одкровення 16:18
«Землетрус сказав: «Ну, я розірву землю». Грім сказав: «Ось чому я кажу, що ми будемо супутниками, бо я піду по всьому світу і налякаю їх...» Тож [Грім] почав бігати, стрибнув на дерева і зламав їх. Землетрус залишився на місці, щоб слухати його біг. Тоді він сказав йому: «Тепер слухайте, я почну бігати». Він похитав землю. Він розірвав його і розбив на шматки. Всі дерева тряслися; деякі впали».
Юрок легенда, розказана Цкеркром Еспіу, записана А.Л. Кробером
1. Відкриття під морем
Це кінець літа 1989 року. Кріс Голдфінгер та Брюс Еппельгейт, аспіранти Університету штату Орегон, і технік з електроніки Кевін Редман з Williamson and Associates, знаходяться в науковій лабораторії дослідницького корабля OSU Wecoma, дивлячись на телевізійний монітор на бічному скануванні гідролокатора, прийняті як Wecoma круїзи над основою континентального схилу вздовж зони субдукції Каскадія біля центрального Орегону. Корабель буксирує «рибу», інструмент, що ковзає на тисячі футів під поверхнею моря і випромінює звукові сигнали, які відлунюються від морського дна до риби, а потім передаються в лабораторію на борту корабля. На екрані відео ці знімки виглядають як аерофотознімки, демонструючи дно океану в чорно-білому кольорі з небувалою чіткістю і деталізацією. Але ці «фотографії» створюються з відбитих звукових хвиль, а не відбитого світла. Досвід схожий на те, що ви перебуваєте на повітряній кулі, повільно дрейфуючи по небу, і дивиться вниз на досі невидимий пейзаж. Це кінець літа 1989 року,
Раптом Голдфінгер бачить провину. Перетинаючи екран по прямій лінії, він компенсує ударом прослизання каналу морського дна і зсуву, і він прягає морське дно в низький пагорб. Зображення несправного каналу на відеоекрані дивно схоже на людину з гітарою, тому природно воно стає відомим як «Елвіс» (рис. 4-1). На жаль, це ім'я не прилипає, і воно офіційно названо Wecoma Fault для корабля, який знайшов його.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4916/fig4-1.jpg)
Пізніше дослідницький підводний човен Елвін спускався б до чорно-чорної основи континентального схилу, а вчені в переповненій кабіні підводного човна знайдуть зону розлому в відблиску фар підводного і вибірку її. Скелі сильно стрижені, з лінійними канавками, доказом того, що це місце, де скеля шліфується об скелю.
Використовуючи знімки гідролокатора з бічним скануванням та топографічну зйомку морського дна Національною адміністрацією океанічних та атмосферних досліджень (NOAA), Голдфінгер знайде щонайменше дев'ять з цих розломів на узбережжі Вашингтона та Орегону, вирізаючи як плиту Хуан де Фука, так і сусідній північноамериканський континентальний ухил. Він і Мері Маккей з Гавайського університету знайдуть активні складки, пристебнуті вгору, як Juan de Fuca плити їздить під північноамериканським континентом (рис. 4-2). Їх висновок: нижня частина північноамериканського континенту, близька до зони субдукції, всюди роздавлюється і деформується в розломи і складки, як сніг на передній частині відвалу снігоприбиральної машини. Джерело руйнування: набагато більший розлом, раніше прихований, який нахиляється м'яко на землю під цією сильно деформованою зоною, про що свідчить сейсмічний профіль відображення, подібний до тих, які придбані нафтовою промисловістю (рис. 4-2).
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4918/fig4-2big-e1494285346200.jpg)
У океанографічних експедиціях, що перетинають основу континентального схилу, повільно потрапляє один із великих розломів землетрусу у світі (рис. 4-3), розлом, який несе північноамериканський континент на спині, коли він подрібнює глибоководний осад плити Хуан де Фука під ним. Протягом трьох десятиліть після першого виявлення того, що Каскадія є зоною активної субдукції, сам розлом можна було розглядати лише за профілями сейсмічного відображення (рис. 4-2) та відносно грубими зондуваннями глибини. За допомогою нової технології, розробленої NOAA, розлом може бути зображений біля основи континентального схилу від острова Ванкувер до північної Каліфорнії. На західній стороні розлому знаходиться широка покрита осадами рівнина плити Хуан де Фука, позначена лише довгими звивистими каналами, вирізаними насиченими піском течіями, що протікають по морському дну (рис. 4-4). Ця рівнина тягнеться на захід до хребта Хуан-де-Фука (рис. 2-4, 4-5), де нова океанічна кора утворюється вулканами на розломах уздовж осі хребта.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4922/Fig.-4-3a-4-3aDaisyB.ss_.hi_res.label_sm.jpg)
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4924/Fig.-4-3b-sliprate.color_.jpg)
На схід від розлому субдукційної зони континентальний схил піднімається у вигляді порізаної гірської стіни, зі складчастими хребтами, піднятими вгору, де сходяться плити (рис. 4-4, 4-5). Нижня частина континентального блоку розрізана західно-північно-західним трендовими розломами ударно-ковзання (рис. 4-1, 4-3а, б), що утворилися через те, що плита Хуан де Фука перетинає Північну Америку навскоси, а Північна Америка деформується, як стопка книг на полиці. На малюнку 4-3a показано розлом банку Дейзі на захід від Ньюпорта, показуючи структури, подібні до тих, що утворилися розломами ударно-ковзання в Каліфорнії. Якщо відомі віку осадових шарів, то може бути визначена швидкість ударно-ковзання по розлому (рис. 4-3б). Зсуви біля південного Орегону, також пов'язані з субдукцією, становлять десятки миль поперек. Біля Вашингтона континентальний схил висічений у великих підводних каньйоні, включаючи каньйон Асторія біля узбережжя північного Орегону, на захід від гирла річки Колумбія (рис. 4-4). На північ від каньйону Асторія знаходиться ще один каньйон, потім інший і інший, врізаний глибоко в схил біля Вашингтона (рис. 4-5). На вершині схилу знаходиться континентальний шельф, рівна поверхня, вирізана під час нижніх рівнів моря льодовикового періоду. На схід від цього, нарешті, знаходиться сама берегова лінія (рис. 4-5).
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4926/Fig.-4-4.-N-OR-offshore-folds-808x1024.png)
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4928/Fig.-4-5.-Cascadia-DEM.png)
Ці підводні каньйони не піддавалися розмиванню проточною водою, як є каньйони на суші, тому що континентальний схил ніколи не був вище рівня моря. Вони були скорочені протягом останніх кількох сотень тисяч років, в плейстоцені, суспензіями води і піску, принесених до моря річкою Колумбія, роздутою паводковою водою від танення крижаних покривів в Британській Колумбії і Скелястих горах, а також іншими великими річками, що зливають танення льодовиків в Пьюгет-Саунд і навколишні гори і протікають на захід через теперішню протоку Хуан де Фука і вниз по широкій долині на південь від Олімпійських гір на південному заході Вашингтона. Каламутна і піщана вода була важчою за чисту морську воду, тому бурхливо збивала по континентальному схилу, як великі снігові лавини, вирізаючи підводні каньйони в процесі (рис. 4-6). Лавини проїхали сотні миль, далеко на рівнину Безодні Хуан де Фука. Коли течії остаточно припинилися, осад осідав у вигляді каламутних, піщаних і грязьових відкладень, названих на честь каламутної води, яка їх несла.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4930/Fig.-4-6.png)
За десять тисяч років після плейстоцену повені річки Колумбія були меншими, більше схожими на сьогодні, і вони більше не мають енергії для створення осадових лавин, які вирізали підводні каньйони і відклали товсті турбідітові шари в плейстоцені. Однак Ганс Нельсон і Гері Гріггс, коли вони були аспірантами ОГУ, які працювали під керівництвом професора ЛаВерна Кульма, виявили більш тонкі турбідітові шари, відкладені в плейстоценових каналах, навіть далеко на безодні рівнині. Вкрапленням серед цих каламутних є шар попелу, що осідає на суші в результаті катаклізмічного виверження гори. Мазама утворила кратерне озеро 7,700 років тому (рис. 4-7), потім вмивається в річку Колумбія своїми притоками і виведена в море. Ці каламути явно не були пов'язані з таненням плейстоценових льодовиків, так як же вони могли утворитися?
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4931/Fig.-4-7-turbidite-core-Mazama-Ash.png)
Джон Адамс був запрошеним гостем на засіданні Академії наук штату Орегон в 1987, обговорюючи зміну парадигми великих землетрусів на північному заході Тихого океану (обговорюється у Вступі). Після зустрічі Адамс відвідав основну лабораторію в OSU, щоб вивчити ядра, які студенти Кульма взяли багато років до того, щоб перевірити свою гіпотезу про те, що ці каламути були спровоковані великими землетрусами.
Адамс виявив, що три ядра, взяті по довжині глибоководного каналу Каскадія, містили тринадцять каламутів, відкладених з моменту виверження Мазама золи (рис. 4-7). Інші ядра з підводного каньйону Хуан де Фука, нижче впадання декількох підводних каньйонів, що різьблять континентальний схил біля Вашингтона, мали таку ж кількість турбідитів над Мазама-Яшем, як і в цих каньйоні вище за течією від місця злиття (вставка, рис. 4-5). Якби каламути у верхніх каньйоні були відкладені місцевими подіями, обмеженими індивідуальним потоком, каньйон Хуан-де-Фука повинен був містити набагато більшу кількість каламутниць, оскільки всі вони зібралися б нижче за течією повз злиття. Це переконало Адамса, що каламути не були спровоковані місцевою подією в межах одного каньйону, а регіональною подією, яка вплинула на весь офшор Вашингтона та Орегону на південь, як підводний каньйон Rogue River (який також мав тринадцять каламут над Мазама Аш).
Кріс Голдфінгер і Ганс Нельсон продовжили вивчення каламутних речовин, збираючи додаткові ядра і піддаючи їх радіовуглецевому датуванню. Вони датували оболонки мікроскопічних організмів в межах шарів дрібнозернистого осаду, що спускався в каньйони, глиною, яка переривалася кожним турбідитом (рис. 4-8). Як і в інших палеосейсмологічних роботах, вони не могли дати безпосередньо турбідит, і, отже, землетрус, який його породив. Турбідит буде датуватися лише як молодший за один дрібнозернистий осадовий шар і старше іншого.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4933/Fig.-4-8.-turbidite-core.png)
Тому що тринадцять каламутів накопичилися в 7,700 років з моменту виверження гори. Мазама в більшості підводних каналів (деякі канали мали менше шарів турбідитів), Адамс зміг визначити середній інтервал рецидивів каскадійських каламутних як близько шестисот років. Голдфінгер і Нельсон змогли підтвердити цей інтервал рецидивів, використовуючи велику кількість отриманих ними радіовуглецевих дат і, крім того, дати старші каламути ще десять тисяч років тому. Подібно до того, як послідовні тринадцять каламутниць накопичилися з часу Мазама Аш, вісімнадцять каламутних (рис. 4-9) були відкладені за останні десять тисяч років, інтервал рецидивів більше п'ятисот п'ятдесяти років. Наявність тринадцяти пост-мазамських каламутен у каньйоні Хуан-де-Фука, Каскадія, Віллапа, Грей, Асторія та Розбійник продемонструвала Голдфінгеру та Нельсону, що всі калабідити були відкладені подіями, які вплинули найбільше, якщо не на всіх, зони субдукції Каскадії. Єдиним тригером, який мав сенс, був землетрус зони субдукції, що зачіпає весь офшор Вашингтона та Орегону.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4934/Fig.-4-9.-Cascadia-turbidites.png)
Рисунок 4-9 визначає землетруси Каскадії, які сталися за останні 10 000 років на основі доказів турбідитів, проілюстрованих на малюнках 4-6, 4-7 та 4-8. З малюнка 4-9 зрозуміло, що повторення землетрусу не є періодичним, а це означає, що історія землетрусу не має значення для прогнозування наступного, за винятком дуже загального способу. Інтервали повторення землетрусів варіюються від 200 років до більш ніж тисячі років. Крім того, землетруси змінювалися за магнітудою, з найбільшими подіями 5900 і 8800 років тому, значно більшими, ніж землетрус магнітудою 9, датований 1700 н.е. (рис. 4-9) і більш детально описаний нижче.
2. Землетруси в лиманах
![]() Малюнок 4-10а. Niawiakum лиман в Willapa Bay, Вашингтон, під час дуже відливу, показуючи коріння прибережного лісу, потопленого раптовим осіданням під час землетрусів у 1700 році нашої ери і близько 1600 років тому. Фото Брайана Етуотер, USGS. б. той же вплив досліджував палеосейсмолог Джим МакКалпін. Ліс схожий на живий ліс у фоновому режимі. Фото Роберта Єйтса. | ![]() Малюнок 4-10б. У цьому крупному вигляді експозиції Niawiakum триста річний грунт позначений лопаткою лопати. Зверніть увагу на відкритий корінь дерева біля правого краю фотографії. Болото, схоже на те, що вгорі картини, було переповнене океаном, а зверху відклалася сіра глина з скам'янілостями. Фото Брайана Етуотер, USGS. |
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4938/Fig.-4-11.-Copalis-R.-ghost-forest-1024x699.png)
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4939/figure_4-12-484x1024.jpg)
Саме в бухтах і лиманах уздовж берегової лінії найбільш переконливі докази великих землетрусів знайшли Брайан Етуотер і його американські та канадські колеги, як зазначено у Вступі (рис. 4-10а, б, 4-11). Від Порт-Альберні, в кінці глибокого фіорду на західному узбережжі острова Ванкувер, до річки Шікс на півдні штату Орегон, а також у багатьох бухтах і лиманах між ними (рис. 4-12), відклади свідчать про раптові падіння рівня суші. Виявлено, що болота та ліси перекриті безпосередньо сірою глиною з морськими мікрокопалин (рис. 4-10), що Атвотер міг пояснити лише раптовим просіданням берегової лінії. Деякі з цих крапель, здавалося, супроводжувалися великими хвилями з моря, які осідали пісок на болотних відкладеннях (рис. 8-12). Остання з цих хвиль вдарила близько трьохсот років тому. Поясненням Атватера стало катастрофічне пояснення: великі землетруси на зоні субдукції.
Вчені з Японії, Англії та Нової Зеландії, включаючи фахівців з екології боліт і лиманів, критично вивчили ці докази, щоб шукати дефекти гіпотези землетрусу Атвотера та шукати інше, менш апокаліптичне, пояснення. Вони не змогли знайти підтримку несейсмічного пояснення жодного з семи болотних ґрунтів, похованих у затоці Віллапа на південному заході Вашингтона. Для деяких похованих болотних відкладень докази неоднозначні. Вони можуть мати інші походження, такі як гігантські тихоокеанські бурі або зміни конфігурації самого лиману. Але всі незабаром погодилися, що поховання боліт, яке відбулося триста шістнадцятьсот років тому, як мінімум, було викликано раптовими зануреннями узбережжя в момент двох великих каскадийских землетрусів (рис. 4-10 і 4-11). Пізніше інші поховання також будуть звинувачені в землетрусах.
3. Погані новини
Нові відкриття йшли врозріз з давньою думкою, що зона субдукції Каскадія не була сейсмічною небезпекою. Більшість зон субдукції по всьому світу похитнулися частими землетрусами, деякі магнітудою 9 або більше. Але не Каскадія, яка була такою ж сейсмічно тихою, як Канзас. Спочатку вважалося, що очевидна відсутність зафіксованих землетрусів може бути тому, що плита Хуан де Фука більше не підпорядковується під Північною Америкою. Виверження гори. Сент-Хеленс 18 травня 1980 року була драматичною демонстрацією того, що субдукція все ще триває.
Тоді було висловлено припущення, що відсутність зафіксованих землетрусів пояснюється відносно невеликою кількістю сейсмографів на північному заході Тихого океану. Але за останні тридцять років Вашингтонський університет, USGS та Геологічна служба Канади розгорнули розгалужену мережу сейсмографів по всьому регіону. Ця складна мережа зафіксувала багато землетрусів у континентальній корі та всередині підпорядкованої плити Хуана де Фука, але майже жодного точно на самій зоні субдукції (рис. 4-13, зліва). Чи достатньо чутлива наземна сейсмічна мережа, щоб фіксувати менші землетруси в зоні субдукції?
За останнє десятиліття ВМС США відкрили доступ до гідрофонних масивів, які він створив для моніторингу ворожих підводних човнів, записуючи звукові хвилі від своїх двигунів. Ці гідрофонні масиви фіксують не тільки шум підводного двигуна, але також фіксують вулканічну активність у центрах поширення морського дна, китів - і землетруси. Дослідження Боба Дзяка та його колег з NOAA показують, що масиви SOSUS розкривають безпрецедентні подробиці про сейсмічність розкидання хребта Хуан де Фука та інші особливості морського дна. Але навіть на тих рівнях прослуховування зона субдукції залишається тихою (рис. 4-13, праворуч). Чому?
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4941/fig.-4-14.seismicity-e1494284213498.jpg)
Довгий час вважалося (можливо, «сподівався» краще слово), що відсутність землетрусів означало, що слизька зона субдукції плавно ковзає під континентом. Субдукція без землетрусів все ще пропонувалася в статті у великому науковому журналі ще в 1979 році. Але в 1980 році, як згадувалося в попередньому розділі, Джим Севідж з USGS і його колеги почали повторні вимірювання мереж геодезичних орієнтирів навколо Сіетла, в Олімпійському національному парку (рис. 3-19, 3-20), і Ханфордської ядерної резервації. Їх висновок: ці мережі показують, що кора повільно деформується таким чином, що найкраще пояснюється накопиченням пружного деформації в корі, як приклади на малюнках 3-2 і 3-3. Очевидне джерело цього штаму: зона субдукції Каскадія. Причина того, що на зоні субдукції не було землетрусів, зловісна: зона субдукції заблокована. Повністю заблокований! Якщо це так, то деформація повинна в кінцевому підсумку нарощуватися вздовж розлому зони субдукції, невблаганно, на 1.6 дюйма на рік, поки в кінцевому підсумку зона субдукції не розірветься в сильному землетрусі.
Приблизно в той же час (як уже повідомлялося у Вступі) Джон Адамс, тоді з Корнельського університету, вивчав відродження орієнтирів шосе і виявив, що прибережні райони Орегону та Вашингтона повільно нахиляються на схід. Через кілька років Хітон і Канаморі показали, що геофізична обстановка Каскадії подібна до південної Чилі, де в 1960 році стався найбільший землетрус двадцятого століття. Невдовзі після цього, у 1986 році, Брайан Атуотер веслував до лиману річки Ніавіакум у своїй байдарці і виявив занурені болота та ліси затоки Віллапа (розташований на малюнку 4-10).
Близько десяти років, починаючи з кінця 1970-х років, серед вчених вирував аргумент про те, чи представляє зона субдукції Каскадія загрозу землетрусу, спричинену великою економічною та політичною проблемою: чи безпечно будувати та експлуатувати атомні електростанції в західному Вашингтоні та Орегоні та на півночі Каліфорнія? Прихильники гіпотези великого землетрусу очолювали вчені USGS, під впливом геодезистів, таких як Джим Севідж, які повторно досліджували орієнтири, а пізніше геологи, такі як Брайан Етуотер. Як описано у Вступі, лише в 1987 році суперечка була остаточно вирішена на засіданні Академії наук Орегону в Монмуті, штат Орегон, де було визнано, що зміна парадигми відбулася, принаймні серед вчених. Більшість провідних дослідників землетрусу в Каскадії погодилися на цій зустрічі, що зона субдукції Каскадія дійсно становить велику загрозу землетрусу. Коли відбувається зміна парадигми, особливо для теми, яка має такий вплив на суспільство, вчені беруть на себе нову місію: інформувати широку громадськість про наслідки та наслідки цього нового відкриття. Ця книга є частиною цієї місії
Незважаючи на те, що існувала загальна згода про те, що в зоні субдукції Каскадія відбуватимуться величезні землетруси, почалася нова дискусія щодо того, наскільки великим буде очікуваний землетрус. Це було б магнітудою 8 або 9? Ця різниця не є, як деякі припустили, аналогом того, щоб бути враженим трактором-причепом або компактним автомобілем!
Хоча існує згода про те, що відсутність сейсмічності на зоні субдукції не може бути використано як доказ відсутності землетрусів в зоні субдукції, виникає питання: чому Каскадії бракує будь-якої сейсмічності на самій зоні субдукції? На малюнку 4-13 видно, що північний і південний кінці зони субдукції в плитах Explorer і Gorda мають сейсмічність, ймовірно, через деформацію внутрішньої плити. Крім того, південний кінець зони субдукції був вражений землетрусом магнітудою 7,1 25 квітня 1992 року. Лише центральній частині між південним островом Ванкувер та північною Каліфорнією бракує сейсмічності на зоні субдукції. Іван Вонг, сейсмолог-консультант з орегонським корінням, вивчив цю проблему і вказав, що єдина частина зони субдукції, якій не вистачає землетрусів, містить величезну плиту базальтової кори товщиною багато кілометрів під назвою Силеція. Ця товста плита служить ізолятором проти високих температур молодої вхідної кори плити Хуан де Фука. Ось чому в цій частині Каскадії немає землетрусів на зоні субдукції? Ця проблема потребує подальшої роботи, і я повертаюся до неї пізніше в розділі.
4. Миттєвий катастрофи чи десятиліття терору?
Після відкриття Атвотера в затоці Віллапа інші вчені виявили докази боліт, похованих раптовим осіданням, що супроводжують землетруси в Південному Слау біля затоки Кус на півдні Орегону, на річці Салмон поблизу міста Лінкольн, штат Орегон, в затоці Нехалем та затоці Нетартс в північному Орегоні, в гирлі Копаліс Річка у Вашингтоні, а також в Порт-Алберні і Юклулет на тихоокеанському узбережжі острова Ванкувер (рис. 4-12). Вуглець із заглиблених ґрунтів і з утоплених стовбурів дерев був відправлений в радіовуглецеві лабораторії для датування. Результат: наймолодше болотне поховання відбулося близько трьохсот років тому майже на всіх ділянках вздовж зони субдукції Каскадія від Британської Колумбії до південного Орегону. Якби це було спричинено одним землетрусом, як свідчить подібність у радіовуглецевих століттях, що землетрус мав би магнітуду моменту (M w) 9, близьку до розміру великого землетрусу на Алясці 1964 року. Це буде одним з найбільших коли-небудь записаних.
Поширена приказка серед геологів - те, що сталося, може статися. Якби землетрус триста років тому був магнітудою 9, наступний землетрус зони субдукції також міг би бути 9. Якби це сталося, як би вплинуло на наше суспільство?
Усі західні штати Вашингтон та Орегон, південно-західна Британська Колумбія та округи Дель-Норте та Гумбольдт на північному узбережжі штату Каліфорнія будуть спустошені землетрусом магнітудою 9, так що бригадам реагування на надзвичайні ситуації доведеться приїжджати з внутрішніх міст або з центральної та південної Каліфорнії. Інтенсивне струшування від події величини 9 триватиме дві-три хвилини або довше; подія магнітуди 8 мала б сильне струшування приблизно половину цього часу. Будівля може пережити сильне струшування тривалістю хвилини, але не два-три рази довше. Для порівняння, сильне струшування для землетрусів Кобе та Нортріджа тривало менше тридцяти секунд. Деякі з тремтіння під час цих менших землетрусів були такими ж сильними, як очікувалося для великого землетрусу в зоні субдукції; це просто не тривало так довго.
Це тремтіння спричинить зсуви по всьому узбережжю хребту, Олімпійських горах та острові Ванкувер, у Пьюгет-Саунді та долині Вілламетт, і навіть на континентальному схилі, де зсуви можуть викликати цунамі. Навіть для події магнітудою 8 великі піщані бари, такі як у Лонг-Біч, Вашингтон, або в гирлі затоки Сілетц, штат Орегон, можуть стати нестабільними, як і низькі острови в приливних течіях нижньої річки Колумбія. Тихоокеанське узбережжя буде постійно падати, як показано на малюнках 4-10 та 4-11, аж від двох до чотирьох футів, затоплюючи низинні райони, такі як Кус-Бей, Якіна Бей, Затока Сілец, Затока Тілламук, Кеннон-Біч, Приморський та Асторія, Орегон, і Лонг-Біч та Гавань Грейс у Вашингтоні.
Сейсмічні морські хвилі, або цунамі, може бути високо, як тридцять до сорока футів з магнітудою 9 землетрусу, але менше половини, що з 8. Через п'ятнадцять-тридцять хвилин після того, як помер основнийшок, вдарить перша з декількох хвиль цунамі. У деяких випадках вода спочатку кинеться до моря, оголюючи морське дно, ніколи раніше не розглядалося як суха земля, але через короткий час стіна води кинеться вглиб країни, підмітаючи пісок з бар'єрних бар'єрів усередині країни, переважних пляжних будинків та бутиків та ресторанів на березі затоки на відстані кількох кварталів від моря . Ці руйнівні хвилі повторювалися б кілька разів.
Основним шоком слідували б підземні поштовхи, деякі з величинами більше 7, великі землетруси самі по собі. Ці поштовхи продовжуватимуться зі зменшувальною швидкістю протягом багатьох років. Для землетрусу магнітудою 8, підземні поштовхи вплинуть на обмежену частину Тихоокеанського північного заходу, можливо, дві-триста миль завдовжки, але для події магнітудою 9 весь північний захід від острова Ванкувер до північної Каліфорнії буде похитнутий.
Оскільки землетрус магнітудою 9 спустошить таку велику площу, це матиме катастрофічні наслідки для економіки Північно-Заходу, здатність уряду обслуговувати людей та здатність страхових компаній оплачувати свої вимоги. Економічні наслідки події величини 8 були б великими, але не такими катаклізматичними, як ті, що мають величину 9, оскільки буде порушена набагато менша площа. Якщо землетрус магнітудою 8 виник на захід від гирла річки Колумбія, це сильно пошкодило б столичну область Портленда, але мало б менший вплив на міста Пьюгет-Саунд або південну долину Вілламетт. Команди реагування на надзвичайні ситуації з цих районів можуть прийти на допомогу Портленду та сусіднім громадам в Орегоні та Вашингтоні. Було б менше збитків, менше страхових випадків, менше руйнівних наслідків для загальної економіки Сполучених Штатів і Канади, ніж від землетрусу магнітудою 9. Я повертаюся до впливу на суспільство в наступному розділі.
Діаграма, що ілюструє накопичення та вивільнення деформації в наступному великому землетрусі Каскадія, показана на малюнку 4-14.
Елемент відео був виключений з цієї версії тексту. Ви можете подивитися його онлайн тут: http://pb.libretexts.org/earry/?p=226
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4943/figure_4-14.jpg)
Як ми дізнаємося, чи був останній землетрус магнітудою 8 або 9? Радіовуглецеві дати можуть забезпечити точність протягом декількох десятиліть, що не є доказом того, що всі болота та лимани були поховані одночасно від острова Ванкувер до південного Орегону. На південному заході Японії зона субдукції Нанкай розбилася двома землетрусами магнітудою 8, один у 1944 році, тоді як Японія була в муках Другої світової війни, і один у 1946 році, коли країна намагалася відновити після закінчення війни. Якби ці землетруси не були зафіксовані історично, радіовуглецеве датування не могло б надати доказів того, що це були два окремих землетрусу; цифри могли б так само ймовірно задокументувати один великий землетрус, а не два, які насправді відбулися. Гері Карвер з Державного університету Гумбольдта вказує на дилему: один гігантський землетрус («миттєвий катастрофи») проти низки менших («десятиліття терору») близько трьохсот років тому.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4945/Fig.-4-15-e1494284506250-633x1024.png)
Датування з деревом може наблизитися до справжньої дати, ніж радіовуглецеве датування може (рис. 4-15. Гордон Джейкобі з Колумбійського університету та Дейв Ямагучі з Вашингтонського університету порівняли схему зростання кілець дерев, вбитих в декількох лиманах на південному заході Вашингтона. Варіації моделей росту дерев з року в рік, пов'язані з незвичайними вологими сезонами або посухою роками, дозволили цим вченим використовувати радіовуглецеві датування, щоб зробити висновок, що дерева в чотирьох з цих лиманів були затоплені деякий час між серпнем 1699 і травнем 1700 року, що є вагомим доказом того, що лимани були знизився при цьому землетрусом магнітудою більше 8. Однак на той час ці кореляції не були розширені на північ до острова Ванкувер або на південь до Каліфорнії, що посилило б випадок одного землетрусу магнітудою 9.
Кліфтон Мітчелл і Рей Велдон з Університету штату Орегон вивчали повторні вирівнювання шосе США 101 вздовж узбережжя від міста Кресент-Сіті, штат Каліфорнія, до Неа Бей, штат Вашингтон, скориставшись більш точним нівелюючим опитуванням, проведеним після того, як Джон Адамс опублікував свої результати. Вони виявили, що протягом останніх п'ятдесяти років південний Орегон, гирло річки Колумбія та північний захід Вашингтона піднімалися приблизно на дюйм або більше кожні десять років (рис. 4-16, карта з лівого боку). Але центральне узбережжя Орегону навколо Ньюпорта та район навколо гавані Грейс, штат Вашингтон, навряд чи піднімають настрій взагалі. Це припустило їм, що лише деякі частини зони субдукції Каскадія нарощують пружні деформації. Уявіть собі нерегулярні зависання або сильні точки (звані асферіями) уздовж зони субдукції, які концентрують всю напругу і локалізують підйом, розділені іншими регіонами, де деформація не накопичується. Зони мало або взагалі не напружуються навколо гавані Ньюпорт і Грейс могли б припинити розрив, не даючи йому зсунути наступну асперсію на північ чи південь. Ця лінія міркувань підтримувала гіпотезу «десятиліття терору» кількох менших землетрусів, а не одного гумористичного.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4922/Fig.-4-3a-4-3aDaisyB.ss_.hi_res.label_sm.jpg)
Але Рой Хіндман і Келін Ван з Тихоокеанського центру науки про Землю в Сідні, B., стверджували, що землетрус, швидше за все, буде 9, а не 8. Використовуючи оцінки температури в корі на острові Ванкувер та на шельфі, вони розрахували, які частини зони субдукції будуть застрягли, а які частини вільно ковзають через більш високу температуру на більшій глибині. Вони також вимірювали зміни ліній вирівнювання на острові Ванкувер та протоці Джорджія. Вони порівняли свої дані про вирівнювання з підняттям землі щодо рівня моря, скориставшись тим, що вони могли використовувати три берегові лінії: обидві сторони острова Ванкувер та материкове узбережжя на північний захід від Ванкувера. Hyndman і Wang розрахували, де буде крихко-пластичний перехід, разом з більш глибокою перехідною зоною, яка буде крихкою при швидкому деформації і пластичною при повільному деформації (наприклад, Silly Putty). Це можна побачити на малюнку 2-1, за винятком того, що крихко-пластичний перехід був би вздовж самого розлому зони субдукції. Їх модель передбачала, що наступний великий землетрус розірве всю зону субдукції від Канади до Каліфорнії, магнітудою 9, а не 8 (рис. 4-16, права карта).
Кріс Голдфінгер давно був прихильником гіпотези меншого землетрусу. Однак його вивчення голоценових каламутів переконало його в зворотному. У підводному каньйоні Rogue River біля південного штату Орегон знаходиться така ж кількість каламутниць, як і в підводних каньйоні біля берегів Вашингтона, які забезпечили підтримку землетрусу магнітудою 9 балів. Однак подальше датування каламутів показало, що деякі каламути були обмежені південною частиною зони субдукції, що свідчить про те, що деякі землетруси зони субдукції були обмежені південною частиною зони субдукції. Це означає, що інтервал повторення, оцінений для землетрусів у зоні субдукції в південному Орегоні та північній Каліфорнії, був би коротшим, ніж для землетрусів магнітудою 9, що розривають всю зону субдукції. Голдфінгер припускає, що середній інтервал повторення для менших південних землетрусів Каскадії вже перевищив історичний рекорд.
Додаткові докази останнього землетрусу надійшли з Японії.
5. Японське цунамі з Каскадії: детективна історія
Складність з'ясування максимального розміру землетрусу Каскадія, звичайно, полягає у відсутності місцевих історичних записів у той час, коли останній великий землетрус зони субдукції обрушився на північний захід Тихого океану. Але є останній шанс. Припустимо, землетрус спричинив цунамі, яке було зафіксовано десь ще навколо Тихоокеанського краю, де люди вели облік. Це веде нас до Японії, першої країни на Тихоокеанському Вогняному кільці, яка розвинула цивілізацію, яка вела письмові записи.
Елемент відео був виключений з цієї версії тексту. Ви можете подивитися його онлайн тут: http://pb.libretexts.org/earry/?p=226 |
![]() Малюнок 4-17. (Вгорі) Хвильові фронти цунамі, що супроводжують чилійський землетрус 1960 року (Mw 9.5) за годинами, коли цунамі перетнув Тихий океан. (Внизу) Припливи калібрувальних рекордів 1960 цунамі, зафіксовані в Міяко, Японія, за годинами. Від К.Сатаке, Токійський університет. |
У травні 1960 року землетрус магнітудою моменту 9,5, найбільший землетрус ХХ століття, обрушився на узбережжі південної частини Чилі. Цей землетрус спричинив велике цунамі, яке подорожувало на північний захід через Тихий океан і вразило Японію через двадцять дві години, спричинивши сто сорок смертей та велику кількість шкоди (рис. 4-17). Каскадія ближче до Японії, ніж Чилі, і якщо землетрус магнітудою 9 розірвав зону субдукції Каскадія, в Японії могло бути зафіксовано цунамі. Висота хвилі цунамі може дати свідчення про те, чи була величина 9 або лише 8.
Південно-західна частина Японії, ближче до стародавньої цивілізації Китаю, розвивалася першою, а її перший місцевий землетрус в зоні субдукції був зафіксований в 684 році н.е. Записи землетрусів, цунамі (цунамі походить від японських ієрогліфів для «гавані хвилі»), і виверження вулканів зберігалися в храмах і селах, головним чином на південному заході Японії до 1192 року н.е., коли уряд був перенесений в рибальське село Камакура на Токійській затоці, залишивши імператор в ізольованому пишності далеко на захід, в Кіото. У 1603 році правителі Токугава перенесли адміністративну столицю далі на північ до Едо, ще одного невеликого форпосту, який стане сучасною столицею Токіо. До цього часу все тихоокеанське узбережжя Хонсю, яке стоїть перед Каскадією, було заселено, а письмові записи велися по всій Японії.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4950/4-14-300x246.jpg)
У той час японці не обов'язково встановлювали зв'язок між землетрусами і цунамі, але складання цих древніх записів японськими вченими та істориками в останні роки показує, що більшість цунамі, зафіксованих з найдавніших часів, були пов'язані з великими землетрусами зони субдукції. які часто вражали Японські домашні острови. Але кілька цунамі не супроводжували місцевий землетрус. Японські слідчі змогли співвіднести більшість цих загадкових «сирітських» цунамі з землетрусами в зоні субдукції в Південній Америці, де зберігалися місцеві записи. Землетруси в Перу в 1586 і 1687 роках н.е., перед землетрусом Каскадія, і в Чилі в 1730 і 1751 роках н.е., після події, спричинили цунамі, які були зафіксовані в Японії.
Але Кенджі Сатаке, потім в Мічиганському університеті, а тепер і в Токійському університеті, знайшов записи, написані класичною японською мовою для одного цунамі, які не могли бути співвіднесені з місцевим японським землетрусом і не мали видимого джерела в інших зонах субдукції навколо Тихого океану, де зберігалися записи, включаючи Південну і Центральну Америку і півострів Камчатка на північ від Японії. 27 та 28 січня 1700 року н.е., це цунамі викликало хвилі висотою до дев'яти футів, які були зафіксовані на шести різних прибережних ділянках на головному острові Хонсю (рис. 4-19) з крайньої півночі, поблизу Хоккайдо, до півострова Кії на південь від Кіото, все ще імперської столиці Японії. Будинки були пошкоджені, а рисові поля і склади були затоплені. Розподіл місць запису вздовж більшої частини тихоокеанського узбережжя Хонсю виключив місцеве джерело цунамі, наприклад, зсув підводного човна або виверження вулкана. Це стало називатися «сиротою» цунамі, цунамі без джерела землетрусу.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4952/Fig.-4-19-e1495046162937-1024x627.png)
На конференції з землетрусу в Маршаллі, штат Каліфорнія, у вересні 1994 року Сатаке обідав з Аланом Нельсоном з USGS. Нельсон хвилювався про те, чи були поховані болота в затоці Кус, штат Орегон, були знищені землетрусами або якимись іншими засобами. Він пояснив Сатаке, що затихлі болота вздовж північно-західного узбережжя від острова Ванкувер до південного Орегону були радіовуглецевими датами близько трьохсот років. Ці дати не могли бути закріплені ближче, ніж за кілька десятиліть близько 1700 року н.е., через обмеження радіовуглецевих та дерево-кільцевих методів датування (рис. 4-15). Чи могло японське цунамі того року бути результатом великого землетрусу в Каскадії?
По-перше, Сатаке та його японські колеги повинні були виключити всі інші зони субдукції навколо Тихоокеанського краю, які, як і Каскадія, не були заселені людьми, що ведуть облік в 1700 році н.е., наприклад, Аляска і Алеутські острови. Але великий землетрус на Алясці 1964 року М 9.2, другий за величиною землетрус двадцятого століття, спричинив лише дуже невелике цунамі в Японії, хоча, як буде видно з глави 9, він спричинив руйнівне цунамі на північному заході Тихого океану. Це було пов'язано з орієнтацією Алеутської зони субдукції, яка паралельна Японії, а не перпендикулярна їй, так що найбільші цунамі були висунуті на південь і південний схід, подалі від Японії. Іншою можливістю була зона субдукції Камчатко-Курильських островів, але дослідники і торговці були там ще в 1680-х роках, і знову орієнтація зони субдукції була паралельна Японії. За процесом ліквідації цей пішов Каскадія.
Чи могло цунамі бути викликано місцевим тайфуном? Рекорди за день цунамі показують, що центральна Японія мала сонячну або похмуру погоду і не відвідувалася штормом. Крім того, навіть гігантська «буря століття» повинна була спричинити більш локалізоване поширення цунамі, ніж спостерігалося. Монстр-тайфун міг вразити всі місця запису, але не всі одночасно. Вона прокотилася б уздовж узбережжя з півдня на північ, або з півночі на південь. Крім того, більшість тайфунів в Японії страйкують протягом літніх місяців, і це було б найбільш незвично в січні.
Сатаке знав, як швидко подорожують цунамі у відкритому океані, про швидкість комерційного реактивного лайнера. Відкинувши цунамі через Тихий океан до берегової лінії Каскадії, він підрахував, що якби землетрус, що породив цунамі, прийшов з Каскадії, він би вдарив близько 9 вечора 26 січня 1700 року. Комп'ютерна модель Сатаке цунамі Каскадія на шляху до Японії показана на малюнку 4-18. Крім того, його комп'ютерна модель показала, що зафіксовані в Японії висоти хвиль цунамі повинні були прийти від землетрусу магнітудою 9. Крім того, існував лише один набір хвиль цунамі (момент катастрофи), а не декілька, як це було б, якби зона субдукції Каскадія була розірвана низкою менших землетрусів протягом декількох років (десятиліття терору).
6. Корінні американці робили спостереження, врешті-решт
Чи може бути підтвердження в усних традиціях корінних американців, які жили уздовж узбережжя в той час? Гаррі Роджерс з Тихоокеанського центру науки про Землю в Сідні, до н.е., знайшов в провінційних архівах у Вікторії традицію, що землетрус вразив затоку Пачена на західній стороні острова Ванкувер під час зимової ночі. Наступного ранку було виявлено, що село на чолі затоки зникло. Це узгоджується з розрахунковим часом Сатаке землетрусу на основі японського цунамі. Традиції Чинук включали згадки про струшування грунту. Племена Мака, Тілламук і Кус мають історії про затоплення прибережних поселень «приливними хвилями» або цунамі.
Дружина Гері Карвера, Дебора Карвер, зібрала історії, записані на початку ХХ століття від Wiyot, Yurok, Tolowa і Chetco груп, що живуть на узбережжі північної Каліфорнії та Південного Орегону (див. Усна історія Юрок на початку цієї глави). Багато з цих історій розповідають про сильне струшування від великого землетрусу уздовж щонайменше двохсот миль берегової лінії, після чого слідують численні підземні поштовхи, розрідження відкладень, осідання прибережних регіонів і цунамі, які тривали кілька годин. Шість з цих історій вказували на те, що землетрус стався вночі. Землетрус і цунамі зруйнували багато сіл і потонули багато людей, що живуть там. Різьбяр повідомив, що однією з цілей Юрок «Стрибаючого танцю» був ремонт або повторне вирівнювання Землі після землетрусу.
Історія, яка випливає з інтерв'ю, записаного А.Л. Кробером у своїй книзі «Міфи Юрка»:
І звідти [Землетрус і грім] пішли на південь - вони спочатку пішли на південь і затопили землю - кожен трохи, поки буде землетрус, потім ще один землетрус і ще одне землетрус - і тоді вода заповнила б ці [депресивні] місця - «Це те, що люди будуть процвітати», - сказав Землетрус. «Бо вони не мали б існування, якби не було нічого для істот [моря], щоб жити. Бо саме там вони отримають те, що вони будуть існувати, коли ця прерія стане водою, ця ділянка, яка була прерією: там буде океан». - «Так, це правда. Це правда. Саме так вони будуть вщухати», - сказав Грім. «Тепер йдіть на північ». Тоді вони разом пішли на північ і зробили те ж саме: вони продовжували топити землю. Земля знову землетрус, землетрус і землетрус. І вода текла всюди.
Ця історія говорила про землю, яка занурилася в океан під час землетрусу - саме те, що Брайан Етуотер, Алан Нельсон та чоловік Дебори Гері зробили висновок з вивчення болотних відкладень на узбережжі Тихого океану. Крім того, Гері Карвер вивчив місце просідання в північній Каліфорнії і зробив висновок, що осідання відбулося після опадання листя і до появи нового зростання на деревах; тобто, ймовірно, протягом зими.
Елемент відео був виключений з цієї версії тексту. Ви можете подивитися його онлайн тут: http://pb.libretexts.org/earry/?p=226
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4954/figure_4-20-1024x727.jpg)
Рік Мінор припустив, що землетруси в зоні субдукції Cascadia можуть пояснити дивність археології корінних американців вздовж узбережжя. Рівень моря стрімко піднімався з дванадцяти тисяч до п'яти тисяч років тому, так як льодовикові покриви розтанули, а потім стабілізувалися близько до теперішнього рівня чотири-п'ять тисяч років тому. Але є дуже мало археологічних доказів для корінних американців поселення вздовж узбережжя до близько двох тисяч років тому. Чи може відставання в поселенні бути наслідком різкого просідання прибережних районів та великих цунамі, що супроводжують минулі землетруси в зоні субдукції? Чи були корінні американці більше стурбовані землетрусом і цунамі небезпеками, ніж ми сьогодні? Мінор описав один корінний американський сайт, який покритий піском, відкладеним цунамі (рис. 4-20).
7. М 8 або М 9? Де ми стоїмо?
Учасники наукової конференції, що відбулася в Приморському, штат Орегон, в червні 2000 року були запитані їх думки щодо М 9 проти М 8 для землетрусу 1700. Голосування було переважним за землетрус М 9, що свідчить про те, що відбулася чергова зміна парадигми. Свідчення японського цунамі 1700 року н.е. та постійна кількість пост-мазамських каламутен з підводних каналів з південного Орегону до Вашингтона підтвердили тектонічну модель Хиндмана і Ванга і перенесли день.
Однак це не означає, що всі попередні землетруси, зафіксовані в лиманах, також були М 9. Етуотер та його колега, Ейлін Хемфілл-Хейлі, виявили, що деякі палеосейсмічні ділянки в бухті Віллапа зафіксували утоплення прибережного лісу, тоді як інші зафіксували утоплення болотних трав, що свідчить про меншу просідання (рис. 4-21). Якби болотні трави, а не ліси потонули, чи це вказувало б на менший землетрус, ближче до М 8? Отже, незважаючи на те, що вчені погоджуються, що землетрус 1700 року був М 9, більш ранніми, і за висновком, наступний, який є основною причиною цього, може бути меншим. Особливо це стосується тієї частини зони субдукції біля узбережжя північної Каліфорнії.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4956/Page_082_Figure_1-1.jpg)
8. Північна Каліфорнія:
Це не той самий південь від кордону
Зона субдукції в північній Каліфорнії відрізняється від решти Каскадії. Поруч з Орегоном і Вашингтоном він лежить біля основи континентального схилу, але в північній Каліфорнії він повертає на південний схід і кутами вгору по континентальному схилу, прямуючи до Потрійного з'єднання плит Північної Америки, Тихого океану та Горда під селом Петролія (рис. 2-4, 4-22).
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4958/Page_083_Figure_1-1-799x1024.jpg)
Південний кінець зони субдукції, очевидно, розірвався під час квітня 25, 1992, Мис Мендочіно Землетрус М 7.1, єдина частина зони субдукції, яка зламалася в землетрусі в епоху сейсмографа. Цей землетрус завдав шкоди 64 мільйони доларів; 202 будівлі були зруйновані, 356 людей отримали поранення, хоча ніхто не загинув. Пошкодження були обмежені, оскільки зони високої інтенсивності VII-IX були навколо невеликих сіл на схід від мису Мендочіно. Більші міста Еврика і Арката були далі, і інтенсивність там була нижчою.
Основний шок, зона неглибоких афтершоків та спостереження GPS до і після землетрусу припускають, що землетрус спричинив від десяти до шістнадцяти футів ковзання на східно-зануреній площині розлому з головним шоком на глибині близько шести миль. Не було поверхневого розриву на березі, хоча п'ятнадцятимильна ділянка берегової лінії була піднята на один-п'ять футів, вбиваючи припливно-басейн спільноти барнаклів, мідій, морських їжаків та коралових водоростей (рис. 4-23). Кілька видів доказів, включаючи старі морські тераси, підняті доісторичними землетрусами та порівняння ковзання в 1992 році з довгостроковою швидкістю конвергенції між Гордою та Північноамериканськими плитами, дають інтервал повторення землетрусів типу 1992-го року в кілька сотень років, можливо, настільки ж низько, як один сто п'ятдесят - двісті років. Однак доісторичні голоценові тераси були підняті на довшій ділянці пляжу, ніж підняття 1992 року, припускаючи, що старі землетруси були більшими.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4959/Fig.-4-23.jpg)
Цей інтервал повторення приблизно вдвічі менше, ніж інтервал повторення землетрусів Каскадії в Орегоні та Вашингтоні на основі похованих боліт, а землетрус М 7.1 невеликий порівняно з землетрусом М 8 або М 9, який чекає решта Каскадії. Чи повинна ця частина зони субдукції очікувати землетрусів в діапазоні M 7.0 до 7.5, а не монстр подія Сатаке передбачається в 1700 році н.е. Для розуміння ми повертаємось на південний захід Японії, де частина зони субдукції Нанкай виходить на берег на півострові Ідзу, так само, як зона субдукції Каскадія прямує до узбережжя на мисі Мендочіно. Довгий історичний запис в Японії показує, що великі землетруси відбуваються на сухопутній частині зони субдукції Нанкай на півострові Ідзу з інтервалом від сімдесяти до вісімдесяти років, тоді як більш типова частина зони субдукції уражається землетрусами М 8 або більше кожні сто п'ятдесят. років. Деякі землетруси Izu - M 6.5 до M 7.1, і, крім того, деякі великі події М 8 розриваються по півострову, а також вздовж зони субдукції біля основи континентального схилу. Це може пояснити короткий інтервал рецидивів поблизу мису Мендочіно, а також відсутність трисотрічного похованого болота на деяких ділянках затоки Гумбольдт. Деякі землетруси Мендочіно були б місцевими, як подія 1992 року, а деякі розірвали б всю зону субдукції, як подія 1700. Однак на даний момент це всього лише здогадка.
Більш короткий інтервал рецидивів землетрусів, що піднімають підйом морських терас біля мису Мендочіно, підтверджується інтервалом рецидивів на основі мутнітів у підводних каналах Тринідад, Вугор та Мендосіно, який становить 133, 75 та 34 роки відповідно. Землетруси вражають там частіше, і вони більш змінні у часі повернення. Це може бути пов'язано з землетрусами на розломі Сан-Андреас на південь від мису Мендочіно або земними землетрусами на активних розломах біля узбережжя (рис. 4-22). Розломи земної кори розглядаються далі в главі 6.
Землетрус 1992 року відрізнявся від очікуваної поведінки землетрусу в зоні субдукції далі на північ по-іншому: берегова лінія була піднята, а не знижена. Пояснення цьому видно на малюнку 4-15. Зона субдукції набагато ближче до берегової лінії в північній Каліфорнії, ніж далі на північ, і, таким чином, вона знаходиться в районі, де було б прогнозовано підняття, а не осідання. А як щодо затихлих боліт в затоці Гумбольдт (рис. 4-13)? Ці болотні поховання пов'язані з місцевими розломами земної кори, а не зоною субдукції (розглянуто далі в главі 6).
9. Інтервали повторення і наступний землетрус зони субдукції
Atwater і Hemphill-Haley проаналізували запис землетрусу, що охоплює 3,500 років в бухті Віллапа на південному заході Вашингтона, ідентифікуючи сім землетрусів, включаючи подію 1700 р. н.е. Як показано на малюнках 4-9 і 4-21, ці землетруси вражали з нерегулярними інтервалами. На сайті Redtail події S, U і W вражали протягом п'ятисотрічного інтервалу, тоді як близько дев'ятсот років минуло між подією S та попередньою подією N. У лимані річки Шістки в південному Орегоні, на північ від мису Бланко (розташований на малюнку 4-12), Харві Келсі, Ейлін Хемфілл-Хейлі та їх колеги знайшли докази одинадцяти землетрусів за останні 5,500 років, з різницею в часі між подіями від сімдесяти років до дев'ятсот років. Голдфінгер виявив каламути, спровоковані тринадцятьма землетрусами з моменту виверження Мазама попелу 7,700 років тому і вісімнадцять землетрусів з початку голоцену близько десяти тисяч років тому. Найкоротший час між пост-мазамскими каламутами становить 215 років, а найдовший - майже п'ятнадцять сотень років.
Середній інтервал рецидивів у затоці Віллапа та річці Шікс становить 500-540 років, але незрозуміло, чи існує кореляція один до одного між землетрусами на двох ділянках. Келсі та його колеги припустили, що землетрус дві тисячі років тому на річці Шікс не вистачає аналога в бухті Віллапа. Середній інтервал рецидивів на основі постмазамских мурашок становить шістсот років, а для всього голоцену - 550-560 років. На озері Бредлі, на північ від річки Шікс, інтервал рецидивів становить близько 440 років. Але Алан Нельсон з USGS та його колеги виявили, що два родовища, пов'язані з землетрусом на озері Бредлі, були розділені лише сорок років, що свідчить про те, що озеро Бредлі постраждало від менших землетрусів на півночі та півдні.
Ці дослідження виявляють палеосейсмічний запис, який не має аналогів ніде в світі. Але поки окремі землетруси більш тісно датуються радіовуглецем, про все, що можна сказати в даний час, це те, що на північ від Каліфорнії, кількість землетрусів приблизно однакова для всіх досліджуваних послідовностей землетрусів, і що повторення часу для окремих землетрусів дуже мінливі. Поки ми далекі від можливості передбачити, скільки часу буде до наступного землетрусу. Одна з ідей полягає в тому, що чим довше час з моменту останнього землетрусу, тим більшим буде наступний. Якби наступний Великий стався завтра, трохи більше ніж на півдорозі через середній інтервал повторення, землетрус був би меншим, ніж подія 1700, оскільки накопичилося б менше напруги. Пропозиція, що це може бути так, можна зробити висновок із запису Willapa Bay на сайті Redtail (рис. 4-21). Події N і W супроводжувалися тривалими періодами без землетрусів, а послідували землетруси (Події S і Y відповідно) зафіксували максимальне осідання, лісове поховання, а не болотне поховання. Це здається чудовою ідеєю, за винятком того, що чилійський землетрус 1960 року, найбільшому з двадцятого століття, передували великі землетруси в 1835 і 1837 роках, менш ніж на сто тридцять років раніше. Також незрозуміло, що менше вертикальне просідання означає менший землетрус. Наявність такої ж кількості каламутниць в каналах нижче підводних каньйонів від Вашингтона до південного Орегону говорить про те, що всі ці події дуже великі, близькі до величини 9.
10. Землетруси зони субдукції, які не землетруси
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4961/Fig.-4-24-300x177.jpg)
Херб Драгерт з Тихоокеанського центру науки про Землю в Сідні, до н.е., перевіряв записи GPS накопичення тектонічних деформацій на півдні острова Ванкувер, коли він зловив те, що виявилося помилкою в одному з вимірювань. Починаючи з 1992 року, Тихоокеанський центр науки про Землю та Тихоокеанський північно-західний геодезичний масив (PANGA) GPS-мережі фіксували повільне накопичення пружної деформації в Північноамериканській плиті, оскільки океанічна плита Хуан де Фука рухається на північний схід під нею. GPS-станції на півдні острова Ванкувер та північно-західному Вашингтоні демонстрували скорочення геодезичних базових ліній між ними та станцією в Пентіктоні, до н.е., у стабільній Північній Америці на схід. У його попередніх перевірках станції робили саме це, але цього разу базова лінія йшла у зворотному напрямку, на південний захід, а не на північний схід, розширюючись, а не скорочуючись. Драгерт визначив, що всі станції на півдні острова Ванкувер і на північному заході Вашингтона роблять те ж саме, подовжуючи свої базові лінії. Після того, як він визнав, що є свідком чогось реального, розширення зупинилося, і базова лінія до Пентіктону знову почала скорочуватися. Драгерт спостерігав повільний землетрус на початку 1997 року, визначений як землетрус, який не землетрус, в даному випадку рух по зоні субдукції не супроводжується сильним струсом (рис. 4-24).
Меган Міллер, Тім Мельбурн та їхні колеги з Університету Центрального Вашингтона в Елленсбурзі почали розглядати весь набір даних, починаючи з того моменту, коли мережа PANGA вперше запрацювала в 1992 році. Мережа зафіксувала повільний землетрус в середині 1992 року і записує їх з тих пір з інтервалом близько чотирнадцяти з половиною місяців. Якби штам був випущений раптово під час звичайного землетрусу, він мав би момент магнітудою 6,7, приблизно розміром з руйнівний Нортрідж, штат Каліфорнія, землетрус 1994 року. Але оскільки штам вивільнявся повільно протягом двох-чотирьох тижнів, ніхто нічого не відчував. Майкл Брудзінскі з Університету Майамі, штат Огайо, визначив, що тривалість цих неструсних землетрусів варіюється від місця до місця. У західному Орегоні тривалість становить 19 місяців, а в самому південному Орегоні і північній Каліфорнії - близько десяти місяців. Район з найдовшим часом між подіями тремору лежить над товстою плитою земної кори базальту, відомої як Siletzia.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4964/Fig.-4-25-IRIS.jpg)
Спочатку вважалося, що сейсмографна мережа теж нічого не виявила. Але Гаррі Роджерс з Тихоокеанського центру науки про Землю, працюючи з Драгертом, виявив, що повільні землетруси супроводжуються дивним сейсмічним сигналом меншої частоти, ніж звичайні землетруси (рис. 4-18). Ці сигнали нагадують вулканічний тремор, а не ковзають на розломі, і Роджерс підозрює, що вони пов'язані з рідинами, що рухаються в більш глибокій частині зони субдукції. Він зміг розташувати ці сейсмічні події на зоні субдукції на глибині п'ятнадцять-двадцять вісім миль. Вони знаходяться в тих же місцях, де GPS-станції зафіксували повільні землетруси, хоча сейсмічний сигнал може поширюватися далі на північний захід до острова Ванкувер, поза досяжністю детального покриття GPS. Зараз вони відомі як епізодичний тремор і ковзання (ETS), і вони були ідентифіковані в інших зонах субдукції по всьому світу, включаючи південний захід Японії та південну Мексику. Порівняння сейсмічного тремору зі звичайними землетрусами схоже на порівняння вашого шлунка гарчання з розбиванням палиці або відправленням петарди.
Таких подій ETS було достатньо, щоб знайти їх «епіцентри» на карті, показаній тут на малюнку 4-25. Західна межа подій ETS відносно різка, і зараз вважається, що це відповідає східній межі замкненої зони, незалежно від будь-яких оцінок, заснованих на низхідній проекції температури. Східна межа замкненої зони знаходиться трохи на схід від берегової лінії в штаті Орегон і включає трохи ширшу частину вашингтонського узбережжя.
Малюнок 4-26 - це поперечний переріз зони субдукції Cascadia, поділеної відповідно до її очікуваної реакції на деформацію. Корисно порівняти цю цифру з малюнком 2-1, що показує зростаючу міцність гірських порід зі збільшенням глибини. Найзахідніший підрозділ знаходиться найближче до «траншеї» і слабка, рухається ковзанням без супроводу землетрусів. Наступний регіон має найвищу міцність. В даний час він не має землетрусів на ньому взагалі, і, як очікується, звільнить свій штам у гігантських землетрусах субдукційної зони. Наступна зона на схід характеризується ETS, з повільними землетрусами, ймовірно, під впливом високого тиску рідини. Ще далі на схід знаходиться зона стабільного ковзання, під крихко-пластичним переходом, який простягається на схід під вулканічною дугою.
![](https://geo.libretexts.org/@api/deki/files/4966/Fig.-4-26-e1494285154958.png)
Чи зменшує цей викид напруги на зону субдукції загрозу чергового землетрусу в зоні субдукції М 9? Драгерт вважає, що може бути навпаки: звільнення деформації в перехідній зоні між крихким руйнуванням і пластичним руйнуванням може посилити пружне напруження на більш дрібній частині зони субдукції, яка повністю заблокована. Цілком можливо, що наступному великому землетрусу в зоні субдукції може передувати повільний землетрус. Землетрусу в Чилі 1960 року, найбільшому з двадцятого століття, передував повільний землетрус. З цієї причини час події ETS - це час більшої стурбованості тим, що одна з цих подій може спричинити наступний великий землетрус зони субдукції. Всі нервують. В даний час це єдиний можливий «попередник», який ми маємо, і він може не бути попередником взагалі.
11. Резюме
Незважаючи на низьку сейсмічність, зона субдукції Каскадія була виявлена як велике сейсмічне джерело, здатне до землетрусу магнітудою 9. Останній землетрус був 9, заснований на моделюванні цунамі, яке вразило Японію в січні 1700 року. Корінні американці, які жили тут у 1700 році н.е., повідомили про землетрус у своїх усних традиціях, передаваних з покоління в покоління. Деякі з попередніх землетрусів, можливо, були меншими, оскільки осідання, що супроводжувало їх, було меншим, ніж просідання в 1700 році. Однак послідовна кількість утворених землетрусом каламутних речовин, виявлених у підводних каналах на плиті Хуан де Фука від Вашингтона до південного Орегону, стверджують величину 9 для більшості цих попередніх подій. Теоретичні моделі Роя Хиндмана та Келіна Ванга також вказують на величину 9. Голдфінгер показав, що принаймні два з попередніх землетрусів мали величини більше, ніж землетрус 1700.
У округах Дель-Норте і Гумбольдт на півночі Каліфорнії ситуація інша. Цей регіон не тільки має найвищу сейсмічність на Тихоокеанському північному заході, він також має найвищу сейсмічність у Каліфорнії, вищу, ніж уздовж розлому Сан-Андреас. Зона субдукції Каскадія в цьому регіоні була вражена землетрусом помірного розміру в 1992 році, що, оскільки вона була ближче до траншеї, вона підняла берегову лінію, а не знизила її, як це сталося далі на північ. Крім того, землетруси частіше повертаються в цьому районі, про що підтверджують підняті прибережні морські платформи та більш часта поява каламутів у підводних каналах.
Палеосейсмологічний запис з Каскадії є найбільш повністю задокументованим у світі, але запис не дозволяє нам точно прогнозувати час прибуття наступного землетрусу зони субдукції, а також не дозволяє прогнозувати, чи буде наступний землетрус 9 або більше або менше. Розпізнавання епізодичного тремору і ковзання демонструє, що зона субдукції активна, але її поточна активність складається з повільних подій ковзання, що супроводжуються землетрусним тремором. Це дозволяє розпізнати сухопутну межу цієї частини зони субдукції, а також говорить про те, що наступному великому землетрусу може передувати подія повільного ковзання, або ETS.
Однак нам ще є чому навчитися.
Пропозиції щодо подальшого читання
Етуотер, Б.Ф., і Е. Хемфілл-Хейлі. 1997 рік. Інтервали повторення великих землетрусів минулого 3500 року в північно-східній бухті Віллапа, Вашингтон. Професійний папір USGS 1576, 108 с.
Клаг, Дж. 1997. Докази великих землетрусів у зоні субдукції Каскадія. Огляди геофізики, т. 35, с. 439-60.
Клаг, Дж., Атуотер, К. Ван, М. Ван, і І. Вонг. 2000 р. Великий Каскадійський землетрус триста річниця. Матеріали конференції Геологічного товариства Америки Пенроуз, надруковані Департаментом геології та мінеральної промисловості штату Орегон, 131 стор.
Кларк, С.Х., і Г.А. Карвер. 1992 рік. Тектоніка пізнього голоцену та палеосейсмічність, південна зона субдукції Каскадії. Наука, т. 255, стор. 188-92.
Денглер, Л., Карвер, і Р.Макферсон. 1992 рік. Джерела сейсмічності Північного узбережжя. Каліфорнійська геологія, т. 45, стор. 40-53.
Денглер, Л., і К.Молі. 1999 р. Життя на хиткій землі: як пережити землетруси та цунамі на Північному узбережжі. Центр освіти землетрусів Гумбольдта, Державний університет Гумбольдта, 3-е видання, 24 стор. (Просте керівництво по захисту від землетрусів і цунамі). Безкоштовно. Веб-сайт: http://sorrel.humboldt.edu/~geodept/... /eqk_info.html
Голдфінгер, К., Нельсон, Джей Е. Джонсон, 2003 рік. Голоценові записи землетрусу з зони субдукції Каскадія та північного розлому Сан-Андреас на основі точного датування офшорних каламутних. Щорічні огляди наук про Землю та планети, v. 31, стор. 555-77.
Голдфінгер, К., Нельсон, К.Х., Джонсон, J.E., та ін., 2012, Історія подій турбідиту: Методи та наслідки для палеосейсмології голоценової зони субдукції Каскадія: США Geol. Опитування професор Документ 1661F, http://pubs.usgs.gov/pp/pp1661f/
Голдфінгер, К., Ікеда, Ю., і Йейтс, Р.С., 2013, Суперземлетруси, суперцикли та глобальна кластеризація землетрусів: Земля, т. 58, ні. 1, стор. 34-43.
Гомберг, Дж., і Каскадія 2007 і далі Робоча група, 2010, Повільні явища ковзання в Каскадії від 2007 і далі: Огляд: Бюлетень Геологічного товариства Америки, v. 122, p. 963-978.
Гор, Р., і Дж. Річардсон. 1998 рік. Каскадія: Життя у вогні. Національний географічний, т. 193, № 5, стор. 6-37
Хендерсон, Б., 2014, Наступне цунамі: життя на неспокійному узбережжі: OSU Press, Корвалліс, 322 с.
Хаутман, Н., Ешфорд, С., Мейсон, Б., Барбоза, А., Бетел, Дж., і Олсен, М., 2013, Терра, Орегон 9.0, доступний за адресою http://oregonstate.edu/terra/2013/05/oregon-9-0/.
Гиндман, Р.Д. 1995. Великі землетруси Тихоокеанського північного заходу. Американський науковий, т. 273, № 6, стор. 50-57. Написано для мирячого читача.
Келсі, Х.М., Р.К. Віттер, і Е. Хемфілл-Хейлі. 2002 рік. Пластинчасті землетруси і цунамі минулого 5500 року, лиман річки Шікс, південний Орегон. Бюлетень Геологічного товариства Америки, v. 114, с. 298-314.
Лінау, М., для глобальних чистих галузей. 2003 рік. Каскадія: Прихований вогонь. Годинне навчальне документальне відео, www.globalnetproductions.com
Маккрорі, П.А. 1996. Оцінка небезпеки несправностей, північна прибережна Каліфорнія. Звіт USGS відкритого файлу 96-656, 87 с.
Міллер, М.М., Мельбурн, Дж. Джонсон, і В.К. Самнер. 2002. Періодичні повільні землетруси з зони субдукції Каскадія. Наука, т. 295, с. 2423.
Мітчелл, К.Е., Вінсент, Р.Дж. Велдон, і М.А. Річардс. 1994 рік. Сучасна вертикальна деформація краю Каскадія, Тихоокеанський північний захід, США. Журнал геофізичних досліджень, т. 99, с. 12, 257-12, 277.
Оппенгеймер, Д., та ін. 1993 р. Мис Мендочіно, Каліфорнія, землетруси квітня 1992 року: субдукція на потрійному перехресті. Наука, v261, с. 433-38.
Роджерс, Г., і Г. Драгерт., 2003. Епізодичний тремор і ковзання по зоні субдукції Каскадії: балаканина мовчазного ковзання. Наука, т. 300, с. 1942-43.
Сатаке, К., Шимазакі, Ю. Цудзі, і К.Уеда. 1996. Час і розмір великого землетрусу в Каскадії виведені з японських записів цунамі січня 1700 року. Природа, т. 379, стор. 246-49.
Шульц, К., 2015, Дійсно великий: Нью-Йорк, 20 липня 2015 року, стор. 52-59.
Ван, К., Уеллс, С. Маззотті, Р.Д. Хиндман., і Т. Сагія. 2003 р. Переглянута дислокаційна модель міжсейсмічної деформації зони субдукції Каскадії. Журнал геофізичних досліджень v. 261, с. 433-38.