stringtranslate.com

Сейсмическая зона Нью-Мадрид

Сейсмическая зона Нью-Мадрид (СЗНМ), иногда называемая линией разлома Нью-Мадрид (или зоной разлома , или системой разломов ), является крупной сейсмической зоной и источником внутриплитовых землетрясений (землетрясений внутри тектонической плиты ) на юге и Среднем Западе США , простираясь на юго-запад от Нью-Мадрид, штат Миссури .

Система разломов Нью-Мадрид была ответственна за землетрясения Нью-Мадрид 1811–12 годов и имеет потенциал для возникновения крупных землетрясений в будущем. С 1812 года в этом районе часто регистрировались более мелкие землетрясения. [1]

Землетрясения, которые происходят в сейсмической зоне Нью-Мадрид, потенциально угрожают частям семи американских штатов: Иллинойс , Миссури , Арканзас , Кентукки , Теннесси и, в меньшей степени, Миссисипи и Индиана . [2]

Расположение

Сейсмическая зона протяженностью 150 миль (240 км), которая простирается на пять штатов, простирается на юг от Каира, Иллинойс ; через Гаити , Карутерсвилл и Нью-Мадрид в Миссури; через Блайтвилл в Маркед-Три в Арканзасе. Она также охватывает часть Западного Теннесси около озера Рилфут , простираясь на юго-восток до Дайерсбурга . Она находится к юго-западу от сейсмической зоны долины Уобаш .

Геология

Геологическая структура рифта Рилфут (USGS, 1996)

Разломы , ответственные за NMSZ, встроены в подземную геологическую структуру, известную как разлом Рилфут, который, вероятно, образовался в кембрийский период . [3] Разлом Рилфут был впервые описан Эрвином и МакГиннисом (1975) и, как полагают, относится к позднему докембрийскому периоду. [4] Разлом не смог разделить североамериканский континент, но он остался в виде авлакогена ( шрама или зоны слабости) глубоко под землей. [3] [5]

Эта относительная слабость важна, так как она позволила бы относительно небольшим силам сжатия с востока на запад, связанным с продолжающимся континентальным дрейфом Североамериканской плиты на запад , реактивировать старые разломы вокруг Нового Мадрида, делая этот район необычайно подверженным землетрясениям, несмотря на то, что он находится далеко от ближайшей границы тектонической плиты. [6]

Поскольку известно, что в Северной Америке встречаются и другие древние разломы, но не все они связаны с современными землетрясениями, могут работать и другие процессы, локально увеличивающие механическое напряжение в разломах Нью-Мадрид. [7] [8] Было высказано предположение, что некоторая форма нагрева в литосфере под этой областью делает глубокие породы более пластичными, что может концентрировать сжимающее напряжение в более мелкой подповерхностной области, где происходит разлом. [9] [10]

История

Землетрясения в сейсмических зонах Нью-Мадрид и долины Уобаш

В этой зоне произошло четыре крупнейших землетрясения в истории Северной Америки, с магнитудой момента, оцениваемой в 7 баллов или больше, все они произошли в течение 3-месячного периода с декабря 1811 года по февраль 1812 года. Многие из опубликованных отчетов описывают кумулятивные эффекты всех землетрясений (известные как последовательность Нового Мадрида), поэтому поиск индивидуальных эффектов каждого землетрясения может быть затруднен. Оценки магнитуды и эпицентры основаны на интерпретациях исторических отчетов и могут различаться.

Доисторические землетрясения

Поскольку скорости подъема, связанные с крупными землетрясениями в районе Нью-Мадрид, не могли происходить непрерывно в геологических масштабах времени без кардинального изменения местной топографии, исследования пришли к выводу, что сейсмическая активность там не могла продолжаться дольше 64 000 лет, что делает сейсмическую зону Нью-Мадрид молодой особенностью, или что землетрясения и связанные с ними подъемы мигрируют по этой области с течением времени, или что в районе НМСЗ короткие периоды активности перемежаются с длительными периодами покоя. [11]

Археологические исследования обнаружили на основе изучения песчаных ударов и почвенных горизонтов, что предыдущие серии очень крупных землетрясений произошли в NMSZ в недавней предыстории. На основе артефактов, найденных погребенными под отложениями песчаных ударов, и исследований углерода-14, предыдущие крупные землетрясения, такие как землетрясения 1811–12 годов, по-видимому, произошли около 1450 и 900 гг. н. э., [12] а также около 300 г. н. э. Также были найдены доказательства очевидной серии крупных землетрясений около 2350 г. до н. э. [13] Примерно в 80 километрах (50 миль) к юго-западу от ныне определенной NMSZ, но достаточно близко, чтобы быть связанными с разломом Рилфут, недалеко от Марианны, Арканзас , два набора признаков разжижения, указывающих на крупные землетрясения, были предварительно идентифицированы и датированы 3500 и 4800 гг. до н. э. Эти признаки были интерпретированы как вызванные группами крупных землетрясений, произошедших близко друг к другу. [14]

Дендрохронологические исследования (годичные кольца деревьев), проведенные на старейших лысых кипарисах , растущих в озере Рилфут, обнаружили свидетельства серии 1811–1812 годов в виде трещин, за которыми последовал быстрый рост после их затопления, тогда как керны, взятые из старых лысых кипарисов в затопленных землях Сент-Фрэнсис, показали замедленный рост в течение полувека, последовавшего за 1812 годом. Они были интерпретированы как четкие сигналы серии землетрясений 1811–1812 годов в годичных кольцах. Поскольку годичные кольца деревьев в озере Рилфут и затопленных землях Сент-Фрэнсис датируются 1682 и 1321 годами соответственно, Ван Арсдейл и др. интерпретируют отсутствие подобных сигналов в других местах хронологии как свидетельство против крупных землетрясений в Новом Мадриде между этими годами и 1811 годом. [15]

25 декабря 1699 г.

Первое известное письменное упоминание о землетрясении, ощущавшемся в NMSZ, было получено от французского миссионера, путешествовавшего по Миссисипи с группой исследователей. В 1 час дня на Рождество 1699 года, на месте, недалеко от современного местоположения Мемфиса, группа была напугана коротким периодом землетрясения. [16]

Великое землетрясение в Нью-Мадриде , гравюра на дереве XIX века из книги Девенса « Наш первый век » (1877)

Серия землетрясений 1811–1812 гг.

В Нью-Мадриде деревья были повалены, а берега реки обрушились. Это событие сотрясло окна и мебель в Вашингтоне, округ Колумбия, вызвало звон колоколов в Ричмонде, штат Вирджиния, выплеснуло колодезную воду и сотрясло дома в Чарльстоне, Южная Каролина, и сбило штукатурку с домов в Колумбии, Южная Каролина. В Джефферсоне, штат Индиана, мебель сдвинулась, а в Ливане, штат Огайо, жители покинули свои дома. Наблюдатели в Геркулануме, штат Миссури, назвали его «серьезным» и сказали, что оно длилось 10–12 минут. [21]
Подземные толчки ощущались каждые 6-10 минут, всего 27, в Нью-Мадриде до того, что было названо Дневным толчком, который был такой же интенсивности, как и первый. Многие из них также ощущались по всей восточной части США, хотя и с меньшей интенсивностью, чем первоначальное землетрясение. [21]
Более 4000 сообщений о землетрясениях с 1974 года

1812–1900

Сотни афтершоков серии 1811–12 годов последовали в течение нескольких лет. Афтершоки, достаточно сильные, чтобы ощущаться, происходили до 1817 года. Самые крупные землетрясения, произошедшие с тех пор, произошли 4 января 1843 года и 31 октября 1895 года , с оценками магнитуды 6,0 и 6,6 соответственно. Эпицентр события 1895 года находился недалеко от Чарльстона, штат Миссури . Землетрясение повредило практически все здания в Чарльстоне, создало песчаные вулканы возле города, раскололо пирс на Каирском железнодорожном мосту и обрушило дымоходы в Сент-Луисе, штат Миссури ; Мемфисе, штат Теннесси; Гадсдене, штат Алабама ; и Эвансвилле, штат Индиана . [22]

Современная деятельность

Крупнейшим землетрясением NMSZ 20-го века было землетрясение магнитудой 5,4, произошедшее 9 ноября 1968 года недалеко от Дейла, штат Иллинойс . Землетрясение повредило гражданское здание в Хендерсоне, штат Кентукки , и ощущалось в 23 штатах. Жители Бостона сказали, что их здания покачнулись. Во время землетрясения это было самое сильное зафиксированное землетрясение с эпицентром в Иллинойсе за всю историю этого штата. [23] В 2008 году в соседней сейсмической зоне долины Уобаш произошло похожее землетрясение магнитудой 5,4 с эпицентром в Иллинойсе недалеко от Уэст-Сейлема и горы Кармел .

В 1974 году в этом районе и вокруг него были установлены приборы для тщательного мониторинга сейсмической активности. С тех пор было зафиксировано более 4000 землетрясений, большинство из которых были слишком слабыми, чтобы ощущаться. В среднем одно землетрясение в год достаточно сильное, чтобы ощущаться в этом районе.

Потенциал будущих землетрясений

В отчете, поданном в ноябре 2008 года, Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям США предупреждает, что серьезное землетрясение в Новой морской зоне может привести к «самым большим экономическим потерям из-за стихийного бедствия в Соединенных Штатах», а также прогнозирует «широкомасштабный и катастрофический» ущерб в Алабаме, Арканзасе, Иллинойсе, Индиане, Канзасе, Кентукки, Миссисипи, Миссури, Оклахоме, Техасе и особенно в Теннесси, где землетрясение магнитудой 7,7 баллов приведет к повреждению десятков тысяч сооружений, затронет системы водоснабжения , транспортные системы и другую жизненно важную инфраструктуру . [24] Ожидается, что землетрясение приведет к гибели многих тысяч человек, причем более 4000 из них ожидаются только в Мемфисе.

Потенциал повторения крупных землетрясений и их воздействие на густонаселенные города в сейсмической зоне и вокруг нее сегодня породили множество исследований, посвященных пониманию NMSZ. Изучая свидетельства прошлых землетрясений и внимательно следя за движением грунта и текущей сейсмической активностью, ученые пытаются понять их причины и интервалы повторения.

В октябре 2009 года группа исследователей из Иллинойсского университета и Вирджинского технологического института во главе с Амром С. Элнашаи, финансируемая Федеральным агентством по чрезвычайным ситуациям , рассмотрела сценарий, при котором все три сегмента разлома Нью-Мадрид разорвутся одновременно с общей магнитудой землетрясения 7,7. В отчете было установлено, что значительный ущерб будет нанесен в восьми изученных штатах — Алабаме, Арканзасе, Иллинойсе, Индиане, Кентукки, Миссисипи, Миссури и Теннесси — с вероятностью дополнительного ущерба в штатах, расположенных дальше от NMSZ. Наиболее сильно пострадают Теннесси, Арканзас и Миссури, а Мемфис и Сент-Луис будут серьезно повреждены. В отчете оценивается 86 000 жертв, включая 3 500 погибших, 715 000 поврежденных зданий и 7,2 миллиона перемещенных лиц, причем два миллиона из них ищут убежища, в основном из-за отсутствия коммунальных услуг. Прямые экономические потери, согласно отчету, составят не менее 300 миллиардов долларов. [25]

Предсказание Ибена Браунинга на 1990 год

Начиная с февраля 1989 года, самопровозглашенный климатолог Ибен Браунинг , который утверждал, что предсказал извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году и землетрясение Лома-Приета в 1989 году , предсказал 50% вероятность землетрясения магнитудой 6,5-7,5 в районе Нью-Мадрид где-то между 1 и 5 декабря 1990 года. [26] [27] Браунинг, по-видимому, основывал этот прогноз на особенно сильных приливных силах, ожидаемых в то время, и на своем мнении, что землетрясение в Нью-Мадрид было «запоздалым»; однако сейсмологи в целом согласны с тем, что между приливами и землетрясениями не существует никакой корреляции. [27] Геологическая служба США (USGS) запросила оценку прогноза консультативным советом ученых-геологов, которые пришли к выводу, что «прогноз не имеет научной обоснованности». [27] Несмотря на отсутствие научной поддержки, прогноз Браунинга широко освещался в международных СМИ, вызвав общественную тревогу. В течение этого периода не наблюдалось никаких крупных землетрясений в Нью-Мадриде или вдоль линии разлома протяженностью 120 миль (190 км). [27]

Неопределенность относительно возможности рецидива

Отсутствие видимого движения земли вдоль системы разломов Нью-Мадрид долгое время озадачивало ученых. В 2009 году два исследования, основанные на восьмилетних измерениях GPS, показали, что разломы смещались не более чем на 0,2 мм (0,008 дюйма) в год. [28] Это контрастирует со скоростью скольжения по разлому Сан-Андреас , которая в среднем составляет до 37 мм (1,5 дюйма) в год по всей Калифорнии. [29]

13 марта 2009 года исследовательская группа из Северо-Западного университета и Университета Пердью , финансируемая Геологической службой США, сообщила в Science и других журналах, что система Нью-Мадрид может «закрываться» и что тектоническое напряжение теперь может накапливаться в другом месте. [28] Сет Стайн, руководитель исследовательской группы, опубликовал эти взгляды в книге «Отложенная катастрофа » в 2008 году. Хотя некоторые из этих идей получили некоторое признание среди исследователей, они не были приняты Национальным советом по оценке прогнозов землетрясений, который консультирует Геологическую службу США. [30] В выпуске Nature от 5 ноября 2009 года исследователи из Северо-Западного университета и Университета Миссури заявили, что из-за отсутствия движения разломов землетрясения вдоль разломов могут быть только афтершоками землетрясений 1811–1812 годов. [31]

Согласно USGS, существует широкий консенсус в отношении того, что возможность крупных землетрясений в NMSZ остается проблемой, и что данные GPS не дают убедительных аргументов в пользу уменьшения предполагаемой опасности землетрясений в регионе. Одна из проблем заключается в том, что небольшие землетрясения, которые все еще случаются, не уменьшаются со временем, как это было бы, если бы они были афтершоками событий 1811–1812 годов; другая проблема заключается в том, что 4500-летняя археологическая запись крупных землетрясений в регионе более значима, чем 10 лет прямых измерений деформации. USGS выпустила информационный бюллетень в 2009 году, в котором указывалась оценка 7–10% вероятности землетрясения в Новом Мадриде магнитудой, сопоставимой с землетрясениями 1811–1812 годов, в течение следующих 50 лет и 25–40% вероятности землетрясения магнитудой 6 в тот же период времени. [32] В июле 2014 года USGS повысила оценку риска для района Нового Мадрида. [33]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Центр исследований и информации о землетрясениях при Мемфисском университете". Мемфисский университет .
  2. ↑ Stelzer, CD (15 декабря 1999 г.). «На шаткой почве». Riverfront Times . Получено 16 октября 2017 г.
  3. ^ ab Csontos, Ryan; Van Arsdale, Roy; Waldron, Brian (2008). "Рифт Рилфут и его влияние на четвертичную деформацию в центральной долине реки Миссисипи". Geosphere . 4 (1): 145–158. Bibcode :2008Geosp...4..145C. doi : 10.1130/GES00107.1 .
  4. ^ Эрвин, К. Патрик; МакГиннис, Л. Д. (1975). «Рилфут Рифт: Реактивированный предшественник залива Миссисипи». Бюллетень GSA . 86 (9): 1287–1295. Bibcode : 1975GSAB...86.1287E. doi : 10.1130/0016-7606(1975)86<1287:RRRPTT>2.0.CO;2 . Получено 22 октября 2021 г.
  5. ^ Хильденбранд, Томас Г.; Лангенхайм, Виктория Э.; Швейг, Юджин; Штауффер, Питер Х.; Хендли II, Джеймс У. (1996). «Раскрытие скрытых опасностей в долине Миссисипи» (PDF) . Информационный бюллетень Геологической службы США 200-96 . Геологическая служба США . Получено 22 октября 2021 г. .
  6. ^ "Программа сейсмической опасности USGS, Отчет о землетрясениях: Кентукки". Национальный центр информации о землетрясениях . 6 июня 2003 г. Архивировано из оригинала 20 апреля 2006 г.
  7. ^ Гроллимунд, Бальц; Зобак, Марк Д. (февраль 2001 г.). «Вызвала ли дегляциация внутриплитную сейсмичность в сейсмической зоне Нью-Мадрид?». Геология . 29 (2): 175–178. Bibcode : 2001Geo....29..175G. doi : 10.1130/0091-7613(2001)029<0175:DDTISI>2.0.CO;2.
  8. ^ Pollitz, Fred F.; Kellogg, Louise; Bürgmann, Roland (декабрь 2001 г.). «Опускающееся мафическое тело в реактивированной нижней коре: механизм концентрации напряжений в сейсмической зоне Нью-Мадрид». Бюллетень сейсмологического общества Америки . 91 (6): 1882–1897. Bibcode : 2001BuSSA..91.1882P. doi : 10.1785/0120000277.
  9. ^ Лю, Л.; Зобак, МД (1997). «Прочность литосферы и внутриплитная сейсмичность в сейсмической зоне Нью-Мадрид». Тектоника . 16 (4): 585–595. Bibcode : 1997Tecto..16..585L. doi : 10.1029/97TC01467. S2CID  129287433.
  10. ^ Forte, AM; Mitrovica, JX; R. Moucha; NA Simmons; SP Grand (2007). "Descent of the Ancient Farallon slab drives localized mantle flow below the New Madrid seismic zone" (PDF) . Geophys. Res. Lett . 34 (4): L04308. Bibcode :2007GeoRL..34.4308F. doi :10.1029/2006GL027895. S2CID  10662775. Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2011 г.
  11. ^ Pratt, Thomas L (апрель–июнь 1994 г.). «Сколько лет сейсмической зоне Нью-Мадрид?» (PDF) . Seismological Research Letters . 65 (2): 172–179. Bibcode :1994SeiRL..65..172P. doi :10.1785/gssrl.65.2.172. Архивировано из оригинала (PDF) 10 декабря 2013 г.
  12. ^ Tuttle, Martitia P.; Schweig, Eugene S.; John D. Sims; Lafferty, Robert H.; Wolf, Lorraine W.; Hayes, Marion L. (август 2002 г.). «Потенциал землетрясений в сейсмической зоне Нью-Мадрид». Бюллетень сейсмологического общества Америки . 92 (6): 2080–2089. Bibcode : 2002BuSSA..92.2080T. doi : 10.1785/0120010227.
  13. ^ Tuttle, Martitia P.; Schweig, III, Eugene S.; et al. (Июль–август 2005 г.). «Свидетельства землетрясений в Новом Мадриде в 300 г. н. э. и 2350 г. до н. э.». Seismological Research Letters . 76 (4): 489–501. Bibcode : 2005SeiRL..76..489T. doi : 10.1785/gssrl.76.4.489.
  14. ^ Tuttle, MP; Al-Shukri, H; Mahdi, H (2006). «Очень крупные землетрясения с центром на юго-западе сейсмической зоны Нового Мадрида 5000–7000 лет назад». Seismological Research Letters . 77 (6): 755. Bibcode : 2006SeiRL..77..755T. doi : 10.1785/gssrl.77.6.755.
  15. ^ Ван Арсдейл, Р. Б.; Штале, Д. В.; М. Кливленд; М. К. Гуччионе (июнь 1998 г.). «Сигналы землетрясений в данных годичных колец деревьев из сейсмической зоны Нью-Мадрид и их значение для палеосейсмичности». Геология . 26 (6): 515–518. Bibcode : 1998Geo....26..515V. doi : 10.1130/0091-7613(1998)026<0515:ESITRD>2.3.CO;2.
  16. ^ Фельдман, Джей (2005). Когда Миссисипи потекла вспять: Империя, интриги, убийства и землетрясения в Новом Мадриде. Free Press. ISBN 978-0-7432-4278-3.
  17. ^ abcdef "Summary of 1811-1812 New Madrid Earthquakes Sequence". Программа USGS Earthquake Hazards Program . USGS. Архивировано из оригинала 8 сентября 2017 г. Получено 8 сентября 2017 г.
  18. ^ abcd "Отчет Независимой экспертной группы по сейсмической опасности в зоне Нового Мадрида" (PDF) . USGS . Архивировано из оригинала (PDF) 8 сентября 2017 г. . Получено 8 сентября 2017 г. .
  19. ^ abc Johnston & Schweig, A. C, E. S (1996). «Загадка землетрясений в районе Нового Мадрида 1811–1812 гг.». Annual Review of Earth and Planetary Sciences . 24 : 339–384. Bibcode : 1996AREPS..24..339J. doi : 10.1146/annurev.earth.24.1.339. S2CID  16780063.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  20. ^ "Исторические землетрясения". Программа USGS Earthquake Hazards Program . USGS. Архивировано из оригинала 12 июля 2012 г.
  21. ^ ab Fuller, Myron (1912). "Новое Мадридское землетрясение" (PDF) . Геологическая служба США (Бюллетень 494). Министерство внутренних дел.
  22. ^ "Исторические землетрясения: около Чарльстона, округ Миссисипи, штат Миссури". Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 7 июля 2012 года . Получено 23 сентября 2009 года .
  23. ^ "Исторические землетрясения: Южный Иллинойс 1968 11 09 17:01:40.5 UTC". Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 8 июля 2012 года . Получено 23 сентября 2009 года .
  24. ^ "Правительство предупреждает о "катастрофическом" землетрясении в США". Reuters . 20 ноября 2008 г. Получено 16 октября 2017 г.
  25. ^ «Влияние землетрясений в сейсмической зоне Нью-Мадрид на Центральную часть США» Отчет Среднеамериканского центра землетрясений 09-03. Урбана, Иллинойс: Среднеамериканский центр землетрясений. Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне.
  26. ^ Фаулер, Гленн (20 июля 1991 г.). «Ибен Браунинг, 73; Исследователь, изучавший климат и землетрясения». The New York Times . Получено 2 июля 2011 г.
  27. ^ abcd Спенс, Уильям Дж.; Херрманн, Р. Б.; Джонстон, А. С.; Рейгор, Б. Г. (1993). «Ответы на предсказание Ибена Браунинга о землетрясении в Нью-Мадриде, штат Миссури, в 1990 году». Департамент внутренних дел, Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 18 апреля 2015 г. Получено 22 июля 2011 г.
  28. ^ ab Gardner, Elizabeth K. (2009). "Система разломов Нью-Мадрид может закрыться" . Получено 16 октября 2017 г.
  29. ↑ Тэтчер, Уэйн «Современные движения земной коры и механика циклической деформации» в «Системе разломов Сан-Андреас, Калифорния». Профессиональная статья USGS 1515. Редактор Роберт Э. Уоллес. 1990. Получено 6 декабря 2013 г.
  30. ^ Монастерски, Ричард. «Новости природы: Сет Стайн: Убийца землетрясений» Nature (9 ноября 2011 г.)
  31. ^ "Землетрясения на самом деле являются афтершоками землетрясений 19 века; последствия землетрясений в Нью-Мадриде 1811 и 1812 годов продолжают ощущаться". Science Daily . Получено 4 ноября 2009 г.
  32. ^ Опасность землетрясения в сейсмической зоне Нью-Мадрид остается проблемой USGS (2009). Получено 12/6/13
  33. ^ Петерсен, Марк Д.; Мошетти, Морган П.; Пауэрс, Питер М. и др. (17 июля 2014 г.) «Документация для обновления Национальных карт сейсмической опасности США в 2014 г.» Геологическая служба США

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки

36°35′с.ш. 89°35′з.д. / 36,58°с.ш. 89,59°з.д. / 36,58; -89,59