45° с.ш. 124° з.д. / 45° с.ш. 124° з.д. / 45; -124Зона субдукции Каскадия представляет собой разлом протяженностью 960 км (600 миль) на границе конвергентной плиты , примерно в 100–200 км (70–100 миль) от побережья Тихого океана, который простирается от северного острова Ванкувер в Канаде до Северной Калифорнии в Соединенных Штатах . Он способен вызывать землетрясения магнитудой 9,0+ и цунами , которые могут достигать 30 м (98 футов). Департамент по чрезвычайным ситуациям штата Орегон оценивает, что тряска будет длиться 5–7 минут вдоль побережья, причем сила и интенсивность будут уменьшаться по мере удаления от эпицентра. [1] Это очень длинная, наклонная зона субдукции , где плиты Explorer , Juan de Fuca и Gorda движутся на восток и скользят под гораздо более крупную в основном континентальную Североамериканскую плиту . Зона варьируется по ширине и лежит вдали от берега, начинаясь около мыса Мендосино , Северная Калифорния, проходя через Орегон и Вашингтон и заканчиваясь примерно на острове Ванкувер в Британской Колумбии . [2]
Плиты Explorer, Juan de Fuca и Gorda являются некоторыми из остатков огромной древней плиты Farallon , которая сейчас в основном погружена под Североамериканскую плиту. Сама Североамериканская плита медленно движется в юго-западном направлении, скользя по более мелким плитам, а также по огромной океанической Тихоокеанской плите (которая движется в северо-западном направлении) в других местах, таких как разлом Сан-Андреас в центральной и южной Калифорнии.
Тектонические процессы, активные в регионе зоны субдукции Каскадия, включают аккрецию , субдукцию , глубокие землетрясения и активный вулканизм Каскадных гор . Этот вулканизм включал такие известные извержения, как извержение горы Мазама ( Крейтерное озеро ) около 7500 лет назад, массива горы Мигер ( впадина реки Бридж ) около 2350 лет назад и горы Сент-Хеленс в 1980 году. [3] Основные города, пострадавшие от возмущения в этой зоне субдукции, включают Ванкувер и Викторию , Британская Колумбия; Сиэтл , Вашингтон; и Портленд , Орегон.
Нет никаких современных письменных записей о землетрясении в Каскадии 1700 года . Устно передаваемые легенды из района полуострова Олимпик рассказывают об эпической битве между громовой птицей и китом . В 2005 году сейсмолог Рут Людвин приступила к сбору и анализу анекдотов из различных групп коренных народов . В сообщениях народов Хуу-ай-ахт , [4] Маках , [4] Хох , [5] Квилет , [6 ] [5] Юрок , [6] и Дувамиш [6] упоминались землетрясения и наводнения с соленой водой. Этот сбор данных позволил исследователям установить предполагаемый диапазон дат для события; середина пришлась на 1701 год. [4]
Однажды во время отлива в марте 1986 года палеогеолог Брайан Этуотер копал вдоль залива Неа с помощью nejiri gama , небольшой ручной мотыги. Под верхним слоем песка он обнаружил особое растение — стрелу , — которое росло в слое болотной почвы. Эта находка была доказательством того, что земля внезапно опустилась ниже уровня моря, в результате чего соленая вода убила растительность. Событие произошло так быстро, что верхний слой песка запечатал воздух, тем самым сохранив многовековые растения. [7]
В 1987 году Этуотер организовал еще одну экспедицию по реке Копалис с доктором Дэвидом Ямагучи, который тогда изучал извержения вулкана Сент-Хеленс . [7] Пара наткнулась на участок « леса призраков », так называемого из-за мертвых серых пней, оставшихся стоять после того, как внезапное наводнение соленой водой убило их сотни лет назад. [5] Первоначально считалось, что они медленно умирали из-за постепенного повышения уровня моря, [2] более тщательное обследование дало другую историю: земля резко упала на два метра во время землетрясения. [5] Первоначально протестировав ель с помощью датирования годичных колец , они обнаружили, что пни были слишком сгнившими, чтобы подсчитать все внешние кольца. Однако, исследовав пни западного красного кедра и сравнив их с живыми образцами в нескольких метрах от берега, они смогли приблизительно определить год их смерти. Были кольца вплоть до 1699 года, что указывало на то, что инцидент произошел вскоре после этого. Образцы корней подтвердили их вывод, сузив временные рамки до зимы 1699-1700 годов. [4] [7]
Как и в случае с стрелой, берега реки Копалис покрыты слоем болота, за которым следует слой песка. Джоди Буржуа и ее команда продемонстрировали, что песчаный покров возник в результате цунами, а не штормового нагона. [5]
В 1995 году международная группа под руководством Алана Нельсона из Геологической службы США (USGS) подтвердила эти выводы, проведя 85 новых образцов из остальной части Тихоокеанского Северо-Запада . По всему побережью Британской Колумбии, штата Вашингтон и Орегона произошло сильное землетрясение, а затем оно было занесено песком из-за последующего цунами. [7]
Еще один призрачный лес был обнаружен Гордоном Джейкоби, дендрохронологом из Колумбийского университета, на глубине 60 футов (18 м) под водой в озере Вашингтон . В отличие от других деревьев, эти пострадали от оползня, а не от провала в разломе во время отдельного события около 900 г. н. э. [6]
В 1960-х годах нефтяные компании обнаружили подземные разломы в заливе Пьюджет-Саунд . Считалось, что они неактивны до 1990-х годов. [6]
В 1980-х годах геофизики Том Хитон и Хироо Канамори из Калтеха сравнили в целом спокойную Каскадию с более активными зонами субдукции в других местах Огненного кольца . Они обнаружили сходство с разломами в Чили, на Аляске и в японском Нанкайском прогибе , местах, известных своими мегавзрывными землетрясениями , — вывод, который был встречен скептически другими геофизиками того времени. [7]
Исследование 1996 года, опубликованное сейсмологом Кендзи Сатаке , дополнило исследование Атуотера и др. свидетельствами цунами по всему Тихому океану. [4] Японские летописи, которые регистрируют стихийные бедствия примерно с 600 г. н. э., [2] сообщают о шестнадцатифутовом цунами, которое обрушилось на побережье острова Хонсю во время Гэнроку . [7] [4] Поскольку не было зафиксировано ни одного землетрясения, которое могло бы его вызвать, ученые окрестили его «сиротским цунами». [2] Переводя японский календарь , Сатаке обнаружил, что инцидент произошел около полуночи 27–28 января 1700 года, через десять часов после землетрясения. Таким образом, первоначальное землетрясение магнитудой 9,0 на северо-западе Тихого океана произошло около 9 вечера по тихоокеанскому стандартному времени 26 января 1700 года. [2]
Зона субдукции Каскадия (CSZ) — это 1000-километровый (620 миль) падающий разлом , который тянется от Северного острова Ванкувер до мыса Мендосино в северной Калифорнии. Он разделяет плиты Хуан-де-Фука и Североамериканскую. Новая плита Хуан-де-Фука создана в открытом море вдоль хребта Хуан-де-Фука . [8] [9]
Плита Хуан де Фука движется в сторону и в конечном итоге заталкивается под континент (Североамериканская плита). Зона разделяет плиту Хуан де Фука , плиту Эксплорер , плиту Горда и Североамериканскую плиту . Здесь океаническая кора Тихого океана погружается под континент в течение примерно 200 миллионов лет, и в настоящее время это происходит со скоростью примерно 40 мм/ год . [8] [9]
На глубинах менее 30 км (19 миль) или около того зона Каскадия блокируется трением, в то время как напряжение медленно нарастает по мере действия сил субдукции, пока сила трения разлома не будет превышена, и породы не начнут проскальзывать мимо друг друга вдоль разлома в результате мегавзрывного землетрясения . Ниже 30 км (19 миль) интерфейс плит демонстрирует эпизодические дрожания и скольжения .
Ширина зоны субдукции Каскадия меняется по ее длине в зависимости от угла погруженной океанической плиты, которая нагревается по мере того, как она заталкивается глубже под континент. По мере того, как край плиты опускается и становится более горячим и расплавленным, погружающаяся порода в конечном итоге теряет способность сохранять механическое напряжение; могут возникнуть землетрясения . На диаграмме Хайндмана и Вана (не показана, щелкните ссылку ниже) «заблокированная» зона накапливает энергию для землетрясения, а «переходная» зона, хотя и несколько пластична, вероятно, может разорваться. [10]
Зона субдукции Каскадия проходит от тройных стыков на ее северном и южном концах. На севере, чуть ниже Хайда-Гвайи , она пересекает разлом Королевы Шарлотты и хребет Эксплорер . На юге, недалеко от мыса Мендосино в Калифорнии, она пересекает разлом Сан-Андреас и зону разлома Мендосино в тройном стыке Мендосино .
Зоны субдукции испытывают различные типы землетрясений (или сейсмичности); включая медленные землетрясения , мегавзрывные землетрясения , межплитные землетрясения и внутриплитные землетрясения . В отличие от других зон субдукции на Земле, Каскадия в настоящее время испытывает низкие уровни сейсмичности и не генерировала мегавзрывных землетрясений с 26 января 1700 года. Несмотря на низкие уровни сейсмичности по сравнению с другими зонами субдукции, в Каскадии происходят различные типы землетрясений, которые регистрируются сейсмическими и геодезическими приборами, такими как сейсмометры и приемники GNSS .
Дрожь, тип медленного смещения по сбросу , происходит почти по всей длине Каскадии [11] с регулярными интервалами в 13–16 месяцев. [12] Дрожь происходит глубже на интерфейсе субдукции, чем заблокированная область, где происходят мегавзрывные землетрясения. Глубина дрожи вдоль интерфейса субдукции в Каскадии колеблется от 28 км до 45 км, [13] и движение настолько медленное, что оно не ощущается на поверхности людьми или животными, но его можно измерить геодезически . Самая высокая плотность дрожи в Каскадии происходит от северного Вашингтона до южного острова Ванкувер и в северной Калифорнии. [13] Дрожь в Каскадии отслеживается полуавтоматической системой обнаружения дрожи Тихоокеанской северо-западной сейсмической сети . [13]
Большинство межплитовых землетрясений , или землетрясений, которые происходят вблизи границ тектонических плит, вблизи зоны субдукции Каскадия, происходят в преддуге преобладающей Североамериканской плиты в Вашингтоне, к западу от Каскадной вулканической дуги и к востоку от места, где происходит толчок. [13] Эти землетрясения иногда называют коровыми землетрясениями, и они способны нанести значительный ущерб из-за их относительно небольшой глубины. Разрушительное межплитовое землетрясение магнитудой 7 произошло на разломе Сиэтла около 900–930 гг. н. э. [14] , что вызвало 3-метровый подъем и 4-5-метровое цунами. [15] Значительное количество преддуговых межплитовых землетрясений также происходит в северной Калифорнии. [13] Гораздо меньшая межплитовая сейсмичность происходит в Орегоне по сравнению с Вашингтоном и северной Калифорнией, хотя в Орегоне вулканическая активность выше , чем в соседних штатах. [16]
Внутриплитовые землетрясения, часто связанные с напряжениями внутри погружающейся плиты в конвергентных краях , чаще всего происходят в северной Каскадии вдоль западного побережья острова Ванкувер и в заливе Пьюджет-Саунд, а также в южной Каскадии в пределах погружающейся плиты Горда , недалеко от тройного сочленения Мендосино у берегов северной Калифорнии. Землетрясение в Олимпии 1949 года было разрушительным внутриплитовым землетрясением магнитудой 6,7, которое произошло на глубине 52 км и привело к 8 смертям. Другим заметным внутриплитовым землетрясением в районе залива Пьюджет-Саунд было землетрясение магнитудой 6,8 2001 года в Нискуолли . Внутриплитовые землетрясения в Каскадии происходят в областях, где погружающаяся плита имеет высокую кривизну . [13] Большая часть сейсмичности, происходящей у побережья северной Калифорнии, обусловлена внутриплитовой деформацией в пределах плиты Горда . Подобно распределению межплитовых землетрясений в Каскадии, внутриплитовые землетрясения редки в Орегоне, а самым сильным землетрясением с момента образования штата было землетрясение Скоттс-Миллс магнитудой 5,6 в 1993 году , землетрясение с косым скольжением . [13] [17]
Мегавзрывные землетрясения являются самыми мощными из известных землетрясений и могут превышать магнитуду 9,0, что высвобождает в 1000 раз больше энергии, чем магнитуда 7,0 и в 1 миллион раз больше энергии, чем магнитуда 5,0. [18] [19] [20] Они происходят, когда в «запертой» зоне разлома накапливается достаточно энергии (напряжения), чтобы вызвать разрыв. Магнитуда мегавзрывного землетрясения пропорциональна длине разрыва вдоль разлома. Зона субдукции Каскадия, которая образует границу между плитами Хуан-де-Фука и Североамериканской, представляет собой очень длинный наклонный разлом, который тянется от середины острова Ванкувер до Северной Калифорнии. [18]
Из-за большой длины разлома зона субдукции Каскадия способна производить очень сильные землетрясения, если разрыв происходит по всей ее длине. Термические и деформационные исследования показывают, что область в 60 километрах (около 40 миль) вниз по падению (на восток) от фронта деформации (где начинается деформация плиты) полностью заблокирована (плиты не движутся мимо друг друга). Далее вниз по падению происходит переход от полностью заблокированного к асейсмическому скольжению . [18]
В 1999 году группа сайтов Continuous Global Positioning System зарегистрировала кратковременное изменение направления движения примерно на 2 сантиметра (0,8 дюйма) на площади 50 на 300 километров (около 30 на 200 миль). Движение было эквивалентно землетрясению магнитудой 6,7. [21] Движение не вызвало землетрясения и было обнаружено только как тихие, не землетрясение сейсмические сигнатуры. [22]
В 2004 году исследование, проведенное Геологическим обществом Америки, проанализировало потенциал проседания земли вдоль зоны субдукции Каскадия. Оно постулировало, что несколько городов на западном побережье острова Ванкувер, такие как Тофино и Юклулет , подвержены риску внезапного, вызванного землетрясением, проседания на 1–2 м. [23]
Исследования прошлых следов землетрясений как на северном разломе Сан-Андреас , так и на южной зоне субдукции Каскадия указывают на корреляцию во времени, которая может быть доказательством того, что землетрясения в зоне субдукции Каскадия могли спровоцировать большинство крупных землетрясений на севере Сан-Андреаса в течение по крайней мере последних 3000 лет или около того. Доказательства также показывают направление разрыва, идущее с севера на юг в каждом из этих коррелированных по времени событий. Однако землетрясение в Сан-Франциско 1906 года, по-видимому, было серьезным исключением из этой корреляции, поскольку ему не предшествовало крупное землетрясение в Каскадии. [24]
Последнее известное сильное землетрясение на северо-западе было землетрясение в Каскадии 1700 года , 324 года назад. Геологические данные указывают на то, что сильные землетрясения (> магнитуды 8,0) могли спорадически происходить по крайней мере семь раз за последние 3500 лет, что предполагает время повторения около 500 лет. [7] [4] [5] Данные керна морского дна указывают на то, что за последние 10 000 лет в зоне субдукции Каскадия произошло сорок одно землетрясение, что предполагает общий средний интервал повторения землетрясений всего в 243 года. [2] Из этих 41, девятнадцать привели к «полному разрыву края», при котором весь разлом открывается. [7] Для сравнения, в подобных зонах субдукции в мире такие землетрясения обычно происходят каждые 100–200 лет; более длительный интервал здесь может указывать на необычно большое накопление напряжения и последующее необычно большое сейсмическое скольжение. [27]
Также имеются данные о сопровождении цунами каждым землетрясением. Одной из весомых линий доказательств этих землетрясений является сходящаяся по времени ископаемая порча от цунами на северо-западе Тихого океана и исторические японские записи о цунами. [28]
Ожидается, что следующий разрыв зоны субдукции Каскадия может вызвать широкомасштабные разрушения по всему северо-западу Тихого океана . [29]
До 1980-х годов ученые считали, что зона субдукции не генерирует землетрясения, как другие зоны субдукции по всему миру, но исследования Брайана Этуотера и Кенджи Сатаке связали воедино свидетельства большого цунами на побережье Вашингтона с документацией о сиротском цунами в Японии (цунами без сопутствующего землетрясения). Две части головоломки были связаны, и затем они поняли, что зона субдукции была более опасной, чем предполагалось ранее.
В 2009 году некоторые геологи предсказывали вероятность от 10% до 14%, что в зоне субдукции Каскадия в течение следующих 50 лет произойдет событие магнитудой 9,0 или выше. [30] В 2010 году исследования показали, что риск может достигать 37% для землетрясений магнитудой 8,0 или выше. [31] [32]
Геологи и инженеры-строители в целом определили, что регион Тихоокеанского Северо-Запада не очень хорошо подготовлен к такому колоссальному землетрясению. Ожидается, что землетрясение будет похоже на землетрясение и цунами в Тохоку 2011 года , поскольку разрыв, как ожидается, будет таким же длинным, как землетрясение и цунами в Индийском океане 2004 года . Возникшее цунами может достичь высоты около 30 метров (100 футов). [30] FEMA оценивает около 13 000 погибших в результате такого события, а еще 27 000 получат ранения, что сделает его самым смертоносным стихийным бедствием в истории Америки и Северной Америки. [2] [33] [34] FEMA также прогнозирует, что миллион человек будут перемещены, а еще 2,5 миллионам потребуются еда и вода. По оценкам, 1/3 работников служб общественной безопасности не отреагируют на катастрофу из-за обрушения инфраструктуры и желания обеспечить безопасность себе и своим близким. [2] Другие анализы предсказывают, что даже землетрясение магнитудой 6,7 в Сиэтле приведет к 7700 погибшим и раненым, ущербу в размере 33 миллиардов долларов, 39 000 зданий будут серьезно повреждены или разрушены и 130 одновременных пожаров. [6]
Каскадная вулканическая дуга — континентальная вулканическая дуга, которая простирается от северной Калифорнии до прибрежного полуострова Аляска . [35] Дуга состоит из серии стратовулканов четвертичного периода, которые выросли на ранее существовавших геологических материалах, которые варьировались от миоценовых вулканов до ледникового льда . [3] Каскадная вулканическая дуга расположена примерно в 100 км от побережья и образует цепь пиков с севера на юг, средняя высота которых составляет более 3000 м (10 000 футов). [3] Основные пики с юга на север включают:
Наиболее активные вулканы в цепи включают гору Сент-Хеленс, гору Бейкер, Лассен-Пик, гору Шаста и гору Худ. Гора Сент-Хеленс привлекла внимание всего мира, когда она катастрофически изверглась в 1980 году . [3] Сент-Хеленс продолжает грохочут, хотя и тише, время от времени выбрасывая паровые шлейфы и испытывая небольшие землетрясения, оба признака продолжающейся магматической активности. [3]
Большинство вулканов имеют главный, центральный жерло, из которого произошли последние извержения. Пики состоят из слоев затвердевшей андезитовой и дацитовой магмы и более кремнистого (и взрывчатого) риолита .
К вулканам, расположенным над зоной субдукции, относятся:
{{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )