45 ° с.ш. 124 ° з.д. / 45 ° с.ш. 124 ° з.д. / 45; -124Зона субдукции Каскадия представляет собой разлом длиной 960 км (600 миль) на границе сходящейся плиты , примерно в 110–160 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 , высота которых может достигать 30 м (98 футов). По оценкам Департамента по чрезвычайным ситуациям штата Орегон, тряска продлится 5–7 минут вдоль побережья, а сила и интенсивность будут уменьшаться по мере удаления от эпицентра. [1] Это очень длинная, наклонная зона субдукции, где плиты Эксплорер , Хуан де Фука и Горда движутся на восток и скользят под гораздо более крупную, в основном континентальную Северо-Американскую плиту . Зона различается по ширине и простирается от берега, начиная с мыса Мендосино в Северной Калифорнии, проходя через Орегон и Вашингтон и заканчиваясь примерно на острове Ванкувер в Британской Колумбии . [2]
Плиты Эксплорер, Хуан де Фука и Горда являются остатками обширной древней плиты Фараллон , которая сейчас в основном погружена под Северо-Американскую плиту. Сама Северо-Американская плита медленно движется, как правило, в юго-западном направлении, скользя по меньшим 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 районе зоны субдукции Каскадии, включают аккрецию , субдукцию , глубокие землетрясения и активный вулканизм Каскадов . Этот вулканизм включал такие заметные извержения, как гора Мазама ( Кратерное озеро ) около 7500 лет назад, массив Маунт-Мигер ( Бридж-Ривер-Вент ) около 2350 лет назад и гора Сент-Хеленс в 1980 году . в эту зону субдукции входят Ванкувер и Виктория , Британская Колумбия; Сиэтл , Вашингтон; и Портленд , штат Орегон.
Не существует письменных свидетельств о землетрясении в Каскадии 1700 года . Устно передаваемые легенды из района Олимпийского полуострова рассказывают об эпической битве между громовой птицей и китом . В 2005 году сейсмолог Рут Людвин приступила к сбору и анализу историй, рассказанных различными группами 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 определить предполагаемый диапазон дат этого события; середина была в 1701 году. [4]
Однажды во время отлива в марте 1986 года палеолог Брайан Этуотер копал вдоль залива Неа с помощью неджири-гама , небольшой ручной мотыги. Под верхним слоем песка он обнаружил особое растение — калину , выросшую в слое болотной почвы. Это открытие было свидетельством того, что земля внезапно опустилась ниже уровня моря, в результате чего соленая вода убила растительность. Событие произошло так быстро, что верхний слой песка закрыл воздух, сохранив таким образом многовековые растения. [7]
В 1987 году Этуотер организовал еще одну экспедицию, сплавляясь вверх по реке Копалис вместе с доктором Дэвидом Ямагучи, который тогда изучал извержения горы Сент-Хеленс . [7] Пара случайно оказалась на участке « леса-призрака », названного так из-за мертвых серых пней, оставшихся стоять после того, как внезапное наводнение соленой водой убило их сотни лет назад. [5] Первоначально предполагалось, что он умер медленно из-за постепенного повышения уровня моря, [2] при ближайшем рассмотрении выяснилось другое: во время землетрясения земля упала на два метра. [5] Первоначально протестировав ель с помощью датировки по годичным кольцам , они обнаружили, что пни слишком сгнили, чтобы сосчитать все внешние кольца. Однако, изучив экземпляры западного красного кедра и сравнив их с живыми экземплярами в нескольких метрах от берега, они смогли приблизительно определить год их смерти. Кольца существовали вплоть до 1699 года, что указывает 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 местом, где растет калина, 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 дополнительно подтвердила эти выводы, взяв 85 новых образцов из остальной части северо-запада Тихого океана . Побережье Британской Колумбии, штата Вашингтон и Орегона обрушилось из-за сильного землетрясения и было покрыто песком от последовавшего 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, они пострадали от оползня, а не от падения разлома во время отдельного события около 900 г. н.э. [6]
В 1960-х годах нефтяные компании в Пьюджет-Саунде обнаружили подземные трещины . Считалось, что они не действовали в течение 1990-х годов. [6]
В 1980-х годах геофизики Том Хитон и Хироо Канамори из Калифорнийского технологического института сравнили в целом тихую Каскадию с более активными зонами субдукции в других местах огненного кольца . Они обнаружили сходство с разломами в Чили, на Аляске и в Нанкайском прогибе в Японии , местах, известных мегаземлетрясениями . Этот вывод был встречен со скептицизмом со стороны других геофизиков того времени. [7]
Исследование 1996 года, опубликованное сейсмологом Кенджи Сатаке, дополнило исследование Этуотера и др. со свидетельствами цунами в Тихом океане. [4] Японские анналы, в которых стихийные бедствия фиксируются примерно с 600 г. н.э., [2] содержат сообщения о шестнадцатифутовом цунами, обрушившемся на побережье острова Хонсю во время Гэнроку . [7] [4] Поскольку землетрясения, вызвавшего его, не наблюдалось, ученые окрестили его «сиротским цунами». [2] Переведя 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 21:00 по тихоокеанскому стандартному времени 26 января 1700 года. [2]
Зона субдукции Каскадия (CSZ) представляет собой падающий разлом длиной 1000 км (620 миль) , который простирается от Северного острова Ванкувер до мыса Мендосино в северной Калифорнии. Он разделяет плиты Хуан де Фука и Североамериканскую плиту. Новая плита Хуан-де-Фука создана на шельфе вдоль хребта Хуан-де-Фука . [8] [9]
Плита Хуан де Фука движется по направлению к континенту (Североамериканская плита) и в конечном итоге подталкивается под него. Зона разделяет плиту Хуан де Фука , плиту Исследователя , плиту Горда и Северо-Американскую плиту . Здесь океаническая кора Тихого океана погружалась под континент уже около 200 миллионов лет и в настоящее время делает это 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 под действием сил субдукции, пока сила трения разлома не будет превышена и породы не проскользнут друг мимо друга вдоль разлома в меганадвиговое землетрясение . Ниже 30 км (19 миль) на границе плит наблюдаются эпизодические дрожания и скольжения .
Ширина зоны субдукции Каскадии варьируется по ее длине в зависимости от угла погружения океанической плиты, которая нагревается по мере ее погружения глубже под континент. По мере того как край плиты опускается, становится более горячим и расплавленным, погружающаяся порода в конечном итоге теряет способность сохранять механическое напряжение; могут произойти землетрясения . На диаграмме Гайндмана и Ванга (не показана, щелкните ссылку ниже) «запертая» 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 , он пересекает разлом Королевы Шарлотты и хребет Эксплорер . На юге, недалеко от мыса Мендосино в Калифорнии, он пересекает разлом Сан-Андреас и зону разлома Мендосино в тройном стыке Мендосино .
В зонах субдукции наблюдаются различные типы землетрясений (или сейсмичности); включая медленные землетрясения , меганадвиговые землетрясения , межплитные землетрясения и внутриплитные землетрясения . В отличие от других зон субдукции на Земле, Каскадия в настоящее время испытывает низкий уровень сейсмичности и не вызывала меганадвиговых землетрясений с 26 января 1700 года. Несмотря на низкий уровень сейсмичности по сравнению с другими зонами субдукции, в Каскадии происходят различные типы землетрясений, которые регистрируются сейсмическими и геодезические инструменты, такие как сейсмометры и приемники ГНСС .
Тремор, разновидность медленного сдвигового сдвига , возникает почти на всей длине Каскадии [11] с регулярными интервалами в 13–16 месяцев. [12] Тремор возникает глубже на границе субдукции, чем запертая область, где происходят меганадвиговые землетрясения. Глубина толчков вдоль границы субдукции в Каскадии колеблется от 28 км до 45 км [13] , а движение настолько медленное, что оно не ощущается на поверхности ни людьми, ни животными, но может быть измерено геодезически . Самая высокая плотность треморной активности в Каскадии наблюдается от северного Вашингтона до южного острова Ванкувер и в северной Калифорнии. [13] Тремор в Каскадии отслеживается полуавтоматической системой обнаружения толчков Тихоокеанской северо-западной сейсмической сети . [13]
Большинство межплитных землетрясений или землетрясений, которые происходят вблизи границ тектонических плит, вблизи зоны субдукции Каскадия, происходят в преддуге перекрывающей Северо-Американской плиты в Вашингтоне, к западу от Каскадной вулканической дуги и к востоку от места, где происходит дрожание. [13] Эти землетрясения иногда называют землетрясениями земной коры, и они способны нанести значительный ущерб из-за своей относительно небольшой глубины. Около 900–930 гг. н. э. на Сиэтлском разломе произошло разрушительное межплитное землетрясение магнитудой 7 баллов [14] , которое вызвало подъем на 3 метра и цунами высотой 4–5 метров. [15] Значительное количество преддуговых межплитных землетрясений также происходит в северной Калифорнии. [13] В Орегоне наблюдается гораздо меньшая межплитная сейсмичность по сравнению с Вашингтоном и северной Калифорнией, хотя в Орегоне больше вулканической активности , чем в соседних штатах. [16]
Внутриплитные землетрясения, часто связанные с напряжениями внутри погружающейся плиты на сходящихся краях , чаще всего происходят в северной Каскадии вдоль западного побережья острова Ванкувер и в Пьюджет-Саунде, а также в южной Каскадии внутри погружающейся плиты Горда , недалеко от тройного соединения Мендосино на шельфе острова северная Калифорния. Землетрясение в Олимпии 1949 года представляло собой разрушительное внутриплитное землетрясение магнитудой 6,7, которое произошло на глубине 52 км и привело к гибели 8 человек. Еще одним заметным внутриплитным землетрясением в районе Пьюджет-Саунд было землетрясение магнитудой 6,8, произошедшее в Нисквалли в 2001 году . Внутриплитовые землетрясения в Каскадии происходят в районах, где погружающаяся плита имеет большую кривизну . [13] Большая часть сейсмичности, возникающей у побережья северной Калифорнии, обусловлена внутриплитной деформацией внутри плиты Горда . Подобно распределению межплитных землетрясений в Каскадии, внутриплитовые землетрясения нечасты в Орегоне, причем самым сильным землетрясением с момента обретения штата стало землетрясение в Скоттс-Миллс магнитудой 5,6 в 1993 году , землетрясение с косым сдвигом . [13] [17]
Меганадвиговые землетрясения являются самыми сильными землетрясениями, которые когда-либо происходили, и могут превышать магнитуду 9,0, при этом выделяется в 1000 раз больше энергии, чем магнитудой 7,0, и в 1 миллион раз больше энергии, чем магнитудой 5,0. [18] [19] [20] Они возникают, когда в «запертой» зоне разлома накопилось достаточно энергии (напряжения), чтобы вызвать разрыв. Магнитуда меганадвигового землетрясения пропорциональна длине разрыва по разлому. Зона субдукции Каскадия, образующая границу между плитами Хуан-де-Фука и Северо-Американской плитой, представляет собой очень длинный наклонный разлом, простирающийся от середины острова Ванкувер до Северной Калифорнии. [18]
Из-за большой длины разлома зона субдукции Каскадия способна вызвать очень сильные землетрясения, если разрыв произойдет по всей ее длине. Термические и деформационные исследования показывают, что область в 60 километрах (около 40 миль) вниз по падению (к востоку) от фронта деформации (где начинается деформация плит) полностью заблокирована (плиты не движутся мимо друг друга). Далее вниз по падению происходит переход от полного запирания к асейсмическому скольжению . [18]
В 1999 году группа объектов системы непрерывного глобального позиционирования зарегистрировала кратковременное изменение направления движения примерно на 2 сантиметра (0,8 дюйма) на площади 50 на 300 километров (около 30 на 200 миль). Это движение было эквивалентно землетрясению магнитудой 6,7. [21] Это движение не вызвало землетрясение и было обнаружено только как тихие сейсмические сигнатуры, не связанные с землетрясением. [22]
В 2004 году исследование, проведенное Геологическим обществом Америки, проанализировало возможность оседания земель в зоне субдукции Каскадия. В нем постулируется, что несколько городов и поселков на западном побережье острова Ванкувер, такие как Тофино и Уклулет , находятся под угрозой внезапного землетрясения и оседания на 1–2 метра. [23]
Исследования следов прошлых землетрясений как на севере разлома Сан-Андреас , так и на юге зоны субдукции Каскадия указывают на временную корреляцию, которая может свидетельствовать о том, что землетрясения в зоне субдукции Каскадия могли вызвать большинство крупных землетрясений на севере Сан-Андреас, по крайней мере, в течение последние 3000 лет или около того. Данные также показывают, что в каждом из этих коррелированных по времени событий направление разрыва идет с севера на юг. Однако землетрясение в Сан-Франциско 1906 года, похоже, стало серьезным исключением из этой корреляции, поскольку ему не предшествовало сильное землетрясение в Каскадии. [24]
Последним известным сильным землетрясением на северо-западе было землетрясение в Каскадии в 1700 году , произошедшее 324 года назад. Геологические данные показывают, что сильные землетрясения (с магнитудой > 8,0) могли происходить спорадически 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 позволяет предположить, что общий средний интервал повторения землетрясений составляет всего 243 года. [2] Из этих 41 девятнадцати произошел «полный разрыв», при котором раскрывается весь разлом. [7] Для сравнения, в аналогичных зонах субдукции в мире такие землетрясения обычно случаются каждые 100–200 лет; более длинный интервал здесь может указывать на необычно большое нарастание напряжения и последующее необычно сильное землетрясение. [27]
Есть также свидетельства того, что каждое землетрясение сопровождается цунами . Одним из убедительных доказательств этих землетрясений является совпадающее время возникновения ископаемых повреждений от цунами на северо-западе Тихого океана и исторические записи цунами в Японии. [28]
Ожидается, что следующий разрыв зоны субдукции Каскадия способен вызвать масштабные разрушения по всему северо-западу Тихого океана . [29]
До 1980-х годов ученые считали, что зона субдукции не вызывает землетрясений, как другие зоны субдукции по всему миру, но исследования Брайана Этуотера и Кенджи Сатаке связали свидетельства большого цунами на побережье Вашингтона с документацией о бесхозном цунами в Японии. (цунами без сопутствующего землетрясения). Две части головоломки оказались связаны между собой, и затем они поняли, что зона субдукции более опасна, чем предполагалось ранее.
В 2009 году некоторые геологи предсказывали вероятность того, что в зоне субдукции Каскадия произойдет событие магнитудой 9,0 или выше в ближайшие 50 лет, с вероятностью от 10% до 14%. [30] В 2010 году исследования показали, что риск может достигать 37% при землетрясениях магнитудой 8,0 и выше. [31] [32]
Геологи и инженеры-строители пришли к общему выводу, что северо-западный регион Тихого океана недостаточно подготовлен к такому колоссальному землетрясению. Ожидается, что землетрясение будет похоже на землетрясение и цунами в Тохоку 2011 года , поскольку ожидается, что разрыв будет такой же продолжительности, как землетрясение и цунами в Индийском океане в 2004 году . Возникшее в результате цунами может достичь высоты примерно 30 метров (100 футов). [30] По оценкам FEMA , в результате такого события погибло около 13 000 человек, еще 27 000 получили ранения, что сделало бы 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 потребуется еда и вода. По оценкам, треть работников общественной безопасности не будет реагировать на стихийное бедствие из-за обрушения инфраструктуры и желания обеспечить безопасность себя и своих близких. [2] Другие анализы предсказывают, что даже землетрясение магнитудой 6,7 в Сиэтле приведет к гибели и ранениям 7700 человек, ущербу в 33 миллиарда долларов, серьезному повреждению или разрушению 39 000 зданий и одновременным пожарам 130. [6]
Каскадная вулканическая дуга — континентальная вулканическая дуга, простирающаяся от северной Калифорнии до прибрежного полуострова Аляски . [35] Дуга состоит из серии стратовулканов четвертичного периода, которые выросли на вершине ранее существовавших геологических материалов, 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 превышает 3000 м (10 000 футов). [3] Основные вершины с юга на север включают:
К наиболее активным вулканам в цепи относятся гора Сент-Хеленс, гора Бейкер, пик Лассен, гора Шаста и гора Худ. Гора Сент-Хеленс привлекла внимание всего мира после катастрофического извержения в 1980 году . [3] Сент-Хеленс продолжает грохотать, хотя и более тихо, время от времени испуская паровые шлейфы и переживая небольшие землетрясения, что является признаком продолжающейся магматической активности. [3]
У большинства вулканов есть главное центральное жерло, из которого произошли самые последние извержения. Пики состоят из слоев затвердевшей андезитовой и дацитовой магмы и более кремнистого (и взрывчатого) риолита .
К вулканам над зоной субдукции относятся:
{{cite book}}: |journal=игнорируется ( помощь )