Геологи объяснили происхождение смертельно опасного разлома в Сиэтле
Магнитные свидетельства указывают на то, что опасная зона разлома в Сиэтле, возможно, возникла из-за того, что край континента раскололся пополам более 50 миллионов лет назад, предлагая потенциальное новое геологическое объяснение образования разлома, сообщает «scitechdaily».
Зона разлома в Сиэтле состоит из ряда неглубоких разломов, пересекающих низменность Пьюджет-Саунд, что создает риск разрушительных землетрясений для более чем четырех миллионов жителей этого района.
Недавнее исследование предлагает свежий взгляд на первоначальное формирование системы разломов, направленное на улучшение прогнозирования и понимания потенциальных опасностей для этого густонаселенного района.
Разлом Сиэтл сегодня активен из-за сил, действующих на регион из-за продолжающейся тектонической деформации как на западе, так и на юге, но так было не всегда. Вашингтон в эоцене выглядел иначе, чем сегодня, с береговой линией далеко к востоку от того места, где сегодня находится Сиэтл, и цепью вулканических островов, усеивающих горизонт у берега.
Исследование предполагает, что около 55 миллионов лет назад эта цепь островов была притянута к континенту. Когда он врезался в Северо-Американскую плиту, часть его поднялась вверх и пересекла кору, в то время как остальная часть была затянута под нее. Между этими двумя частями кора должна была быть сильно напряжена и разорвана. Эта древняя зона разрыва заложила геологическую основу для современного Сиэтлского разлома, утверждают авторы исследования.
«Это было полной неожиданностью», — сказала Меган Андерсон, геофизик из Вашингтонской геологической службы и ведущий автор исследования. «Это было не то, к чему мы стремились изначально, но наши результаты предсказывают крупный древний разлом там, где сегодня находится разлом Сиэтла».
Северо-запад Тихого океана находится недалеко от зоны субдукции Каскадия, где плотная океаническая кора затягивается под континент. В 1700 году примерно 1000-километровый разрыв зоны субдукции вызвал массивное землетрясение магнитудой от 8,7 до 9,2; Небольшие землетрясения сотрясали регион на протяжении 1900-х годов и, совсем недавно, во время землетрясения в Нискуалли в 2001 году.
Разлом Сиэтла произошел в 923-924 гг. н.э., основываясь на устных преданиях местных коренных народов и геологических свидетельствах вдоль береговой линии Пьюджет-Саунд.
Несмотря на сейсмическую активность региона, ученые начали всерьез изучать зону разлома в Сиэтле только в 1990-х годах.
«Существует гораздо больше неопределенности в отношении разлома в Сиэтле, чем, например, в отношении разлома Сан-Андреас», — считают исследователи. «Разлом в Сиэтле может вызвать землетрясение магнитудой 7,2, и мы хотим быть к этому готовы. Нам еще многое предстоит узнать, чтобы инженеры-геологи могли лучше моделировать землетрясения и понимать потенциальные риски для наших сообществ».
Предыдущая работа по определению геометрии Сиэтлского разлома на глубине основывалась в основном на сейсмических данных, которые представляют собой звуковые волны, проходящие через подземные слои горных пород и отражающиеся ими.
Данные выявили разломы и геологические структуры, которые сейсмологи и геологи интерпретировали по-разному. Они знали, что в этом регионе находится крупная зона разлома, но ученые предложили различные способы соединения частей разлома, насколько глубоко он простирается и насколько круто он прорезает коренную породу.
Авторы решили проверить существующие гипотезы о геометрии зоны разлома, нанеся на карту коренные породы глубиной в несколько километров на западе штата Вашингтон и создав более полную картину геологической структуры региона. Гравитационные и магнитные поля варьируются по всей поверхности Земли в зависимости от плотности и состава горных пород, поэтому Андерсон собрала эти данные для западного Вашингтона и соединил их с сейсмическими данными. Исследователи также собрали образцы горных пород из геологических формаций, которые соответствуют различным частям древнего разлома и горной системы.
Исследователи использовали компьютерные модели, чтобы увидеть, какая из гипотез совпадает с гравитационными, магнитными и сейсмическими данными. Данные о гравитации не показали сложной картины, но магнитные данные выявили ключевой секрет сейсмических данных, упущенных из виду: глубоко в коре коренная порода постоянно чередуется между большей и меньшей магнитностью, что позволяет предположить наклонные слои изменяющегося типа породы. А в виде карты объекты по обе стороны от зоны разлома в Сиэтле расположены под углом друг к другу; к северу от зоны разлома в Сиэтле структуры расположены под углом северо-северо-запад, в то время как на юге они ориентированы на северо-северо-восток.
Эти странные ориентации заставили специалистов задуматься. Они намекали на древний горный хребет, но, чтобы проверить это, Андерсон нужно было сопоставить данные карты с более глубокими породами. Чтобы связать карту с известной, более глубокой геологией коренных пород, ученые смоделировали вертикальный профиль горных пород под землей и обнаружили, что некоторые из этих структур погружаются под землю в разных ориентациях.
Андерсон наткнулась на новое возможное объяснение ранней истории зоны разлома в Сиэтле и того, почему она вновь активизировалась сегодня.
Данные свидетельствуют о том, что около 55 миллионов лет назад, когда зона субдукции втянула в себя ряд океанических островов, северная половина островной цепи была субдуцирована, но южная половина была добавлена к верхней части коры, или обдуцирована. За пару миллионов лет, когда острова были затоплены, они сжались в складчатый горный пояс с топографией, похожей на сегодняшние горы Голубого хребта в Аппалачах.
По мере того, как это прогрессировало, разрывной разлом становился все длиннее и длиннее. И эта «разорванная» область идеально перекрывается с современной зоной разлома Сиэтла.
Интенсивный разрыв должен был прекратиться после того, как острова превратились в континент, но ущерб был нанесен. Зона интенсивного разрыва создала фрагментированную, ослабленную кору, создав геологическую основу для современной зоны разлома Сиэтла.
Помимо возможного объяснения того, почему существует зона разлома, результаты исследования о геометрии более древних разломов и геологических структур Вашингтона предоставляют ценные сведения о коренных породах под бассейном Сиэтла и внутри него. Этот бассейн заполнен километрами более рыхлых осадочных пород, которые усиливают сейсмическое сотрясение грунта, и новые данные могут помочь ученым создать более точные модели будущих землетрясений в этом районе.
«Эту скрытую тектоническую историю было очень интересно обнаружить, и теперь она обеспечит прекрасную основу для того, чтобы вернуться к ответам на наши первоначальные вопросы об активной геометрии разлома для разлома в Сиэтле и других разломов в западном Вашингтоне», — сказала Андерсон.