Вчені розкривають роль розломів у катастрофічних цунамі

Нове дослідження виявило докази того, що підйом розлому в зоні субдукції на Алясці та Алеутах викликав додаткову активність цунамі в половині з останніх восьми землетрусів. Нове уявлення про зміщення тектонічних плит, які викликають одні з найбільших землетрусів і цунамі, було виявлено завдяки новаторським дослідженням.

«Це перше дослідження, у якому використано прибережну геологію для реконструкції історії розривів системи розломів», — сказала Джессіка ДеПаоліс, докторант відділу геонаук Технічного університету Вірджинії. «Ці розломи розташовані ближче до узбережжя, тому ці цунамі вразять узбережжя швидше, ніж цунамі, спричинене лише землетрусом у зоні субдукції».

Дефекти розкосу та їх вплив

Зони субдукції по всьому світу, зони, де одна тектонічна плита зміщується під іншою, створюють найбільші землетруси – магнітудою понад 8,0 – викликають цунамі та змінюють екосистеми після них. ДеПаоліс разом із Тіною Дюра, доцентом кафедри природних небезпек, і колегами з Геологічної служби США (USGS) знайшли докази того, що розломи земної кори, пов’язані із зонами субдукції, можуть зміщуватися під час землетрусів у зоні субдукції та сприяти локальним руйнування узбережжя та екологічні зміни частіше, ніж уявлялося раніше.

Такий зсув розлому під водою може створити цунамі, яке може досягти найближчих берегів за 30 хвилин або менше, сказав ДеПаоліс.

Дослідження, опубліковане сьогодні (20 травня) в Journal of Geophysical Research: Solid Earth , має вплинути на усвідомлення небезпеки в зонах субдукції по всьому світу. Розломи існують у зонах субдукції, що межують з Еквадором, Каскадією, Чилі та Японією, що свідчить про те, що вони також можуть сприяти небезпеці цунамі в цих місцях.

Проблеми в дослідженні розломів

Коли тектонічні плити зміщуються в зоні субдукції, це відбувається на милі під поверхнею океану. Оскільки розломи пов’язані з цими зонами, їх розташування ускладнює їх дослідження. На щастя, наслідки цих зсувів вторинного або поверхневого рівня були геологічно зафіксовані на острові Монтегю в заливі Принца Вільяма на Алясці, що робить його єдиною нинішньою масою суші, яка розташована на вершині розлому, який демонструє такі ефекти у своєму ґрунті.

Як правило, результуюче підняття землі від тектонічної плити, що зміщується під нею, називається підняттям, від землетрусів у зоні субдукції може становити від 1 до 3 метрів. Це вірно для більшості наземних місць, які постраждали від землетрусу 1964 року, який досяг 9,2 за шкалою Ріхтера. Однак на острові Монтегю розломи створили 11-метрове підняття та розпочали дренаж прибережної лагуни, фактично змінивши її екосистему з морської лагуни на прісноводне болото.

Унікальні геологічні дослідження острова Монтегю

«Острів начебто застряг у середині цих розломів, тому щоразу, коли ці розломи розриваються, він фактично фіксує підняття», — сказав ДеПаоліс. «Він має таке перебільшене підняття, яке не є звичайним для землетрусів лише в зоні субдукції».

ДеПаоліс та її команда досліджували наслідки розривів косих розломів на острові Монтегю. Проаналізувавши 42 керна осадових відкладень, вони знайшли стратиграфічні докази землетрусу 1964 року та вторинного зсуву, викликаного розломом. Вони помітили, що відбулася чітка зміна осадового шару від мулу лагуни до землетрусу до ґрунту, що вкорінився після землетрусу.

«Безумовно є острови, які підіймаються під час землетрусів у зоні субдукції, але вони не обов’язково мають розломи, що проходять через них, що спричиняє це надмірне підняття, тому це справді унікальне місце», – сказав Дюра, афілійований викладач Global Change Center та Інститут наук про життя Фраліна.

Дослідники вважають, що можливий вторинний зсув від розломів. Але ця ідея досі була лише теоретичною, тому що це перша відома суша, яка фіксує стратиграфічні докази.

Розширені методи та висновки

Члени команди також використовували діатомові водорості, тип кремнієвих мікроводоростей, що збереглися в осадах і чутливі до змін солоності, щоб реконструювати зміни палеосередовища, які відбулися після землетрусу 1964 року. Вони виявили чіткий зсув із сильно солоного середовища морської лагуни поза зоною досяжності припливів, що вказує на підняття узбережжя.

Порівнюючи результати керна землетрусу 1964 року зі зразками глибше в прибережній стратиграфії, дослідницька група виявила осадові та діатомові докази трьох інших випадків розриву розлому. Ці докази корелювали з чотирма з восьми останніх задокументованих землетрусів у зоні субдукції в регіоні.

«У цих розломах існує величезна кількість зміщень, які можуть створити справді швидкі локальні великі цунамі», — сказав ДеПаоліс. «Тож локальне цунамі наближається дуже швидко, а відразу за ним буде цунамі, створене самою зоною субдукції. Раптом ви отримуєте ці масивні та руйнівні цунамі, які начебто швидко налітають одне за одним».