Subdukční zóna Cascadia - Cascadia subduction zone

Oblast subdukční zóny Cascadia (vlevo) a scénář USGS ShakeMap pro událost M9

Poloha : 45 ° N 124 ° W 45 ° severní šířky 124 ° západní délky /  / 45; -124 Cascadia subduction zóna jekonvergentní deska hranice, která se táhne od severuostrova VancouvervKanaděnaseverní KaliforniiveSpojených státech. Je to velmi dlouhá, šikmásubdukční zóna,kde sedeskyExplorer,Juan de FucaaGordapohybují na východ a sklouzávají pod mnohem větší, převážně kontinentálníseveroamerickou desku. Zóna se liší v šířce a leží na moři, začíná umysu Mendocinov severní Kalifornii a procházíOregon a Washington a končí přibližně na ostrově Vancouver v Britské Kolumbii .

Desky Explorer, Juan de Fuca a Gorda jsou některé ze zbytků obrovské starověké Farallonské desky, která je nyní většinou subdukována pod Severoamerickou desku. Samotná severoamerická deska se pohybuje pomalu obecně jihozápadním směrem, klouže po menších deskách a také po obrovské oceánské Pacifické desce (která se pohybuje severozápadním směrem) na jiných místech, jako je San Andreas Fault ve střední a jižní Kalifornii .

Tektonické procesy působící v subdukce zóně oblasti Cascadia patří narůstání , subduction , hluboké zemětřesení , a aktivní vulkanismus z kaskády . Tento vulkanismus zahrnoval takové pozoruhodné erupce jako Mount Mazama ( Kráterové jezero ) asi před 7 500 lety, masiv Mount Meager ( Bridge River Vent ) asi před 2 350 lety a Mount St. Helens v roce 1980. Velká města zasažená poruchou v tomto subdukci zóna zahrnuje Vancouver a Victoria , Britská Kolumbie; Seattle , Washington; a Portland , Oregon.

Dějiny

Tradice

Hlavní článek: Thunderbird a velryba

Neexistují žádné soudobé písemné záznamy o zemětřesení 1700 v Cascadii . Ústně přenášené legendy z oblasti olympijského poloostrova vyprávějí o epické bitvě mezi hromovým ptákem a velrybou . V roce 2005 se seizmologka Ruth Ludwin vydala sbírat a analyzovat anekdoty z různých skupin Prvních národů . Zprávy národů Huu-ay-aht , Makah , Hoh , Quileute , Yurok a Duwamish odkazovaly na zemětřesení a záplavy ve slané vodě. Tato sbírka dat umožnila vědcům přijít s odhadovaným datovým rozsahem události; střed byl v roce 1701.

Lesy duchů

Pařezy stromů v lese duchů Neskowina
Velký pařez vyčnívající z plážového písku

Během odlivu jednoho dne v březnu 1986 kopal paleogeolog Brian Atwater podél zátoky Neah Bay s nejiri gama , malou ruční motykou. Pod horní vrstvou písku odkryl výraznou rostlinu - šípkovou trávu - která vyrostla ve vrstvě bažinaté půdy. Toto zjištění bylo důkazem, že se země náhle propadla pod hladinu moře, což způsobilo, že slaná voda zabila vegetaci. Událost se stala tak rychle, že horní vrstva písku uzavřela vzduch a zachovala tak staleté rostliny.

V roce 1987 Atwater zahájil další expedici pádlování po řece Copalis s doktorem Davidem Yamaguchim, který tehdy studoval erupce Mount St. Helens . Dvojice se stala v části „ lesa duchů “, takzvaně kvůli mrtvým, šedým pařezům, které zůstaly stát poté, co je před stovkami let zabilo náhlé zaplavení slanou vodou. Původně se předpokládalo, že zemřelo pomalu v důsledku postupného zvyšování hladiny moře, bližší zkoumání přineslo jiný příběh: země se při zemětřesení propadla až o dva metry. Poté, co zpočátku testovali smrk pomocí stromového prstenového datování , zjistili, že pařezy jsou příliš shnilé, aby spočítaly všechny vnější prstence. Když však prozkoumali ty ze západního červeného cedru a porovnali je s živými vzorky vzdálenými metry od břehů, dokázali přiblížit svůj rok smrti. Až do roku 1699 existovaly prsteny, což naznačuje, že k incidentu došlo krátce poté. Kořenové vzorky potvrdily svůj závěr a zúžily časový rámec na zimu 1699 až 1700.

Stejně jako u šípového naleziště jsou břehy řeky Copalis lemovány vrstvou bažiny následovanou vrstvou písku. Jody Bourgeois a její tým dále demonstrovali, že písečná pokrývka má původ spíše v přívalové vlně tsunami než v bouřce.

V roce 1995 mezinárodní tým vedený Alanem Nelsonem z USGS dále potvrdil tyto nálezy 85 novými vzorky ze zbytku severozápadního Pacifiku . Po celou dobu Britské Kolumbie, státu Washington a Oregonu se pobřeží propadlo v důsledku násilného zemětřesení a bylo pokryto pískem z následného tsunami.

Další les duchů identifikoval Gordon Jacoby, dendrochronolog z Kolumbijské univerzity, 18 stop pod vodou ve Washingtonském jezeře . Na rozdíl od ostatních stromů tyto stromy při samostatné události kolem roku 900 n. L. Spíše trpěly sesuvem půdy než poklesem.

Aktivita

V šedesátých letech 20. století podzemní zlomy odhalily ropné společnosti v Puget Sound . Tito byli věřil být neaktivní přes 1990.

V osmdesátých letech geofyzici Tom Heaton a Hiroo Kanamori z Caltechu přirovnali obecně klidnou Cascadii k aktivnějším subdukčním zónám jinde v Ohnivém kruhu . Našli podobnosti se závadami v Chile, Aljašce a japonské Nankai Trough , lokalitách známých megathrustovými zemětřeseními , což byl závěr, který se v té době setkal se skepticismem jiných geofyziků.

Sirotčí tsunami

Studie z roku 1996 publikovaná seismologem Kenji Satakeem doplnila výzkum Atwater et al. s důkazy tsunami napříč Pacifikem. Japonské letopisy, které zaznamenávaly přírodní katastrofy přibližně od roku 600 n. L., Měly zprávy o šestnácti stopách tsunami, které během Genroku zasáhly pobřeží ostrova Honšú . Protože nebylo pozorováno žádné zemětřesení, které by jej způsobilo, vědci jej nazvali „sirotčí tsunami“. Při překladu japonského kalendáře Satake zjistil, že k incidentu došlo kolem půlnoci 27. – 28. Ledna 1700, deset hodin po zemětřesení. K původnímu zemětřesení o síle 9,0 na severozápadním Pacifiku tedy došlo kolem 21. hodiny místního času dne 26. ledna 1700.

Geofyzika

Struktura subdukční zóny Cascadia

Casduidská subdukční zóna (CSZ) je 1 000 km dlouhá chyba ponoření, která se táhne od severního ostrova Vancouver po mys Mendocino v severní Kalifornii. Odděluje desky Juan de Fuca a Severní Ameriku. Nová deska Juan de Fuca je vytvořena na moři podél hřbetu Juan de Fuca .

Deska Juan de Fuca se pohybuje směrem k kontinentu (severoamerická deska) a nakonec je zasunuta pod něj. Zóna odděluje talíř Juan de Fuca , Explorer Plate , Gorda Plate a North American Plate . Zde se oceánská kůra Tichého oceánu potápí pod kontinentem asi 200 milionů let a v současné době to činí přibližně 40 mm/ rok .

V hloubce mělčí než 30 km (19 mi) je zóna Cascadia zablokována třením, zatímco při působení subdukčních sil napětí pomalu narůstá, dokud není překročena třecí síla vady a skály proklouznou kolem sebe podél poruchy v megathrustové zemětřesení . Pod 30 km (19 mi) rozhraní desky vykazuje epizodický třes a skluz .

Šířka subdukční zóny Cascadia se mění po její délce v závislosti na úhlu subdukované oceánské desky, která se zahřívá, když je tlačena hlouběji pod kontinent. Jak okraj desky klesá a je teplejší a roztavenější, subdukující hornina nakonec ztrácí schopnost ukládat mechanické napětí; může dojít k zemětřesení . Na diagramu Hyndman a Wang (není zobrazen, klikněte na odkaz níže) ukládá „zamčená“ zóna energii pro zemětřesení a „přechodová“ zóna, přestože je poněkud plastická, by pravděpodobně mohla prasknout.

Subdukční zóna Cascadia probíhá z trojitých křižovatek na jejím severním a jižním konci. Na severu, těsně pod Haida Gwaii , protíná zlom královny Charlotty a Explorer Ridge . Na jihu, kousek od mysu Mendocino v Kalifornii, protíná San Andreas Fault a Mendocino Fracture Zone v Mendocino Triple Junction .

Nedávná seismicita

Subdukční zóny zažívají různé druhy zemětřesení (nebo seismicitu); včetně pomalých zemětřesení , megathrustových zemětřesení , interplate zemětřesení a intraplate zemětřesení . Na rozdíl od jiných subdukčních zón na Zemi Cascadia v současné době zažívá nízkou úroveň seismicity a od 26. ledna 1700 nevytváří megathrustové zemětřesení . Navzdory nízké úrovni seismicity ve srovnání s jinými subdukčními zónami, Cascadia hostí různé typy zemětřesení, které jsou zaznamenány seismickými a geodetické přístroje, jako jsou seismometry a přijímače GNSS .

Třes, typ pomalého poruchového skluzu , se vyskytuje téměř po celé délce Cascadie v pravidelných intervalech 13–16 měsíců. Na rozhraní subdukce se třes vyskytuje hlouběji než v uzamčené oblasti, kde dochází k zemětřesení s megathrustem. Hloubka třesu podél subdukčního rozhraní v Cascadii se pohybuje od 28 km do 45 km a pohyb je tak pomalý, že jej na povrchu necítí lidé ani zvířata, ale dá se změřit geodeticky . Nejvyšší hustota třesové aktivity v Cascadii se vyskytuje ze severního Washingtonu na jižní ostrov Vancouver a v severní Kalifornii. Třes v Cascadii je monitorován poloautomatickým detekčním systémem třesu Pacific Northwest Seismic Network .

Většina zemětřesení mezi deskami nebo zemětřesení, která se vyskytují v blízkosti hranic tektonických desek, v blízkosti subdukční zóny Cascadia, se vyskytuje v předpolí převažující severoamerické desky ve Washingtonu, západně od kaskádového vulkanického oblouku a na východ od místa, kde dochází k třesu. Tato zemětřesení jsou někdy označována jako zemská zemětřesení a díky relativně malé hloubce jsou schopna způsobit značné škody. Při Seattle Fault kolem roku 900–930 n. L. Došlo k ničivému meziplatňovému zemětřesení o síle 7 stupňů, které způsobilo 3 metry vzestupu a 4–5 metrů tsunami. Značný počet mezilehlých zemětřesení na předloktí se vyskytuje také v severní Kalifornii. V Oregonu se ve srovnání s Washingtonem a severní Kalifornií vyskytuje mnohem méně mezisložkové seismicity, přestože Oregon hostí více sopečné činnosti než sousední státy.

Zemětřesení Intraslab, často spojená se stresem uvnitř subdukční desky v konvergentních okrajích , se vyskytují nejčastěji v severní Cascadii podél západního pobřeží ostrova Vancouver a v Puget Sound a v jižní Cascadii v subdukční desce Gorda , poblíž pobřežního pobřeží Mendocino Triple Junction severní Kalifornii. 1949 Olympia zemětřesení bylo poškození velikosti 6,7 intraslab zemětřesení, ke kterému došlo v 52 km hloubce a způsobila 8 lidí. Dalším pozoruhodným intraslabským zemětřesením v oblasti Puget Sound bylo zemětřesení o síle 6,8 2001 . Zemětřesení Intraslab v Cascadii se vyskytují v oblastech, kde má subdukční deska vysoké zakřivení . Velká část seismicity, ke které dochází u pobřeží severní Kalifornie, je způsobena intraplate deformací uvnitř Gorda Plate . Podobně jako v případě distribuce mezivrstevných zemětřesení v Cascadii jsou v Oregonu zemětřesení v rámci laboratoře ojedinělá, přičemž jeho nejsilnější zemětřesení od státnosti je zemětřesení o velikosti 5,6 stupně 1993 Scotts Mills , což je zemětřesení se šikmým skluzem .

Megathrustová zemětřesení

3D blok subdukční zóny Cascadia se zdroji zemětřesení

Účinky zemětřesení

Megathrustová zemětřesení jsou nejsilnějšími známými zemětřeseními a mohou překročit magnitudu 9,0, což je 1 000krát silnější než magnituda 7,0 a 1 milionkrát silnější než magnituda 5,0. Vyskytují se, když se v „uzamčené“ zóně poruchy nahromadí dostatek energie (napětí), aby došlo k prasknutí. Velikost zemětřesení o megathrustu je úměrná délce prasknutí podél poruchy. Subdukční zóna Cascadia, která tvoří hranici mezi deskami Juan de Fuca a North American, je velmi dlouhá šikmá chyba, která se táhne od poloviny ostrova Vancouver po severní Kalifornii.

Vzhledem k velké délce poruchy je subdukční zóna Cascadia schopná způsobit velmi velká zemětřesení, pokud dojde k prasknutí po celé délce. Tepelné a deformační studie naznačují, že oblast 60 kilometrů (asi 40 mil) směrem dolů (východně) od přední části deformace (kde začíná deformace desky) je zcela uzamčena (desky se nepohybují za sebou). Dále downdip, tam je přechod od plně uzamčeného k aseismic posuvné .

V roce 1999 zaznamenala skupina webů systému Continuous Global Positioning System krátké obrácení pohybu přibližně o 2 centimetry (0,8 palce) v oblasti o rozměrech 50 km na 300 kilometrů (asi 30 mil na 200 mil). Pohyb byl ekvivalentem zemětřesení o síle 6,7 magnitudy. Pohyb nevyvolal zemětřesení a byl detekovatelný pouze jako tiché seismické podpisy bez zemětřesení.

V roce 2004 studie provedená Americkou geologickou společností analyzovala potenciál poklesu půdy v subdukční zóně Cascadia. Předpokládá se, že několik měst na západním pobřeží ostrova Vancouver, jako je Tofino a Ucluelet , je ohroženo náhlým zemětřesením, které započalo 1–2 m.

San Andreas Poruchové spojení

Studie minulých stop zemětřesení jak na severním San Andreas Fault, tak na jižní subdukční zóně Cascadia naznačují korelaci v čase, což může být důkazem toho, že zemětřesení v subdukční zóně Cascadia mohla vyvolat většinu hlavních zemětřesení na severu San Andreas alespoň během posledních asi 3 000 let. Důkazy také ukazují směr prasknutí od severu k jihu v každé z těchto časově korelovaných událostí. 1906 San Francisco zemětřesení Zdá se, že byli hlavní výjimka z této korelace, nicméně, jak to bylo nepředcházelo hlavní Cascadia zemětřesení.

Načasování zemětřesení

Velká zemětřesení
odhadovaný rok časový úsek
Zdroj 2005 Zdroj 2003 (roky)
Yasi 21:00, 26. ledna 1700 ( NS ) 780
W780–1190 CE 880–960 CE 210
U 690–730 n. L 550–750 CE 330
S 350–420 n. L 250–320 n. L 910
N.660-440 př. N. L 610–450 př. N. L 400
L 980–890 př. N. L 910–780 př. N. L 250
J. 1440–1340 př. N. L 1150–1220 př. N. L neznámý

Poslední známé velké zemětřesení na severozápadě bylo 1700 zemětřesení Cascadia . Geologické důkazy naznačují, že velká zemětřesení (> 8,0 magnitudy) se mohla za posledních 3500 let sporadicky vyskytnout nejméně sedmkrát, což naznačuje dobu návratu asi 500 let. Důkazy jádra mořského dna naznačují, že za posledních 10 000 let došlo v subdukční zóně Cascadia k jednačtyřiceti zemětřesením v subdukční zóně, což naznačuje obecný průměrný interval opakování zemětřesení pouze 243 let. Z těchto 41 jich devatenáct vyrobilo „úplné prasknutí marže“, při kterém se otevírá celá chyba. Pro srovnání: podobná subdukční pásma na světě obvykle mívají taková zemětřesení každých 100 až 200 let; delší interval zde může znamenat neobvykle velké nahromadění napětí a následné neobvykle velké zemětřesení.

Existují také důkazy o doprovázení tsunami při každém zemětřesení. Jednou silnou linií důkazů těchto zemětřesení je konvergentní načasování poškození fosilií způsobené tsunami na severozápadním Pacifiku a historické japonské záznamy o tsunami.

Předpokládá se, že další prasknutí subdukční zóny Cascadia bude schopné způsobit rozsáhlé zničení na celém severozápadním Pacifiku .

Předpovědi dalšího velkého zemětřesení

Viz také: 1700 zemětřesení Cascadia § Budoucí hrozby

Před osmdesátými léty si vědci mysleli, že subdukční zóna nevytváří zemětřesení jako ostatní subdukční zóny po celém světě, ale výzkum Briana Atwatera a Kenjiho Satakea spojil důkazy o velké tsunami na pobřeží Washingtonu s dokumentací sirotčí tsunami v Japonsku (tsunami bez souvisejícího zemětřesení). Oba kusy skládačky byly propojeny a poté si uvědomily, že subdukční zóna je nebezpečnější, než se dříve předpokládalo.

V roce 2009 někteří geologové předpovídali 10% až 14% pravděpodobnost, že subdukční zóna Cascadia způsobí v příštích 50 letech událost o velikosti 9,0 nebo vyšší. V roce 2010 studie naznačily, že riziko může být až 37% pro zemětřesení o síle 8,0 nebo vyšší.

Geologové a stavební inženýři došli k závěru, že severozápadní pacifický region není na takové kolosální zemětřesení dobře připraven. Očekává se, že zemětřesení bude podobné zemětřesení a tsunami v roce 2011 v Tóhoku , protože prasknutí by mělo být stejně dlouhé jako zemětřesení a tsunami v Indickém oceánu v roce 2004 . Výsledná tsunami by mohla dosáhnout výšky přibližně 30 metrů (100 stop). FEMA odhaduje přibližně 13 000 úmrtí z takové události a dalších 27 000 zraněných, což by z ní činilo nejsmrtelnější přírodní katastrofu v americké a severoamerické historii. FEMA dále předpovídá, že milion lidí bude vysídlen, přičemž dalších 2,5 milionu vyžaduje jídlo a vodu. Odhaduje se, že 1/3 pracovníků veřejné bezpečnosti nebude na katastrofu reagovat kvůli kolapsu infrastruktury a touze zajistit bezpečnost sebe a svých blízkých. Jiné analýzy předpovídají, že i při zemětřesení o síle 6,7 stupně v Seattlu by bylo za následek 7 700 mrtvých a zraněných, škody za 33 miliard dolarů, 39 000 budov vážně poškozených nebo zničených a 130 souběžných požárů.

Cascade Volcanic Arc

Triple Junctions a kaskádový sopečný oblouk Juan de Fuca
Hlavní článek: Cascade Volcanoes

Cascade Volcanic Arc je kontinentální vulkanický oblouk, který se rozprostírá od severní Kalifornie po pobřežní poloostrov Aljašky . Oblouk se skládá ze série stratovulkánů kvartérního věku, které rostly na vrcholu již existujících geologických materiálů, které sahaly od miocénských sopek po ledovcový led . Kaskádový vulkanický oblouk se nachází přibližně 100 km ve vnitrozemí od pobřeží a tvoří severo-jižní řetězec vrcholů, které mají průměrnou nadmořskou výšku 3000 m (10 000 stop). Mezi hlavní vrcholy od jihu k severu patří:

Mezi nejaktivnější sopky v řetězci patří Mount St. Helens, Mount Baker, Lassen Peak, Mount Shasta a Mount Hood. Mount St. Helens upoutala pozornost celého světa, když v roce 1980 katastrofálně vybuchla . St. Helens dál hučí, i když tišeji, vydává občasné páry a zažívá malá zemětřesení, což jsou známky pokračující magmatické činnosti.

Většina sopek má hlavní centrální průduch, ze kterého došlo k nejnovějším erupcím. Píky se skládají z vrstev ztuhlého andezitového až dacitického magmatu a křemičitějšího (a výbušnějšího) ryolitu .

Sopky nad subdukční zónou

Mezi sopky nad subdukční zónou patří:

Viz také

Reference

externí odkazy