Ледниковые озера образуются, когда талая вода задерживается за плотиной, обычно ледниковым льдом, коренной породой или мореной (конечные типы представляют собой рыхлую кучу обломков на максимальной протяженности ледника). Когда плотина выходит из строя, возникающий в результате внезапный выброс большого объема воды известен как прорывное наводнение, имеющее катастрофические последствия для окружающей среды и населения, расположенного ниже по течению. Подобные явления, по-видимому, становятся все более распространенными по мере того, как ледники отступают, а талая вода накапливается в более крупных и многочисленных ледниковых озерах из-за изменения климата.
Часто сотрясения земли от землетрясений вызывают прорывы ледниковых озер, нарушая целостность плотины. Сейсмическая активность также может вызвать дестабилизацию окружающих склонов, что приведет к сходу лавин каменных обломков, которые вытеснят воду из плотины и перекроют ее. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, предполагает, что это может быть не так, и процессы запуска могут быть гораздо более сложными.
Доктор Джоан Вуд, научный сотрудник Эксетерского университета, и ее коллеги исследовали ледниковые озера в тропических перуанских и боливийских Андах в Южной Америке, а также записи прорывов, связанных с землетрясениями. Они обнаружили, что из 59 землетрясений, произошедших в период с 1900 по 2021 год вблизи ледниковых озер, только одно привело к прорывному наводнению.
Размышляя о текущем глобальном рекорде прорывов ледниковых озер, вызванных землетрясениями, доктор Вуд утверждает, что только 11 из них можно с уверенностью связать с этой ассоциацией (происшедшие в Перу, Непале и Швейцарии), шесть из которых связаны с одним землетрясением магнитудой 7,9 в мае 1970 года в горном хребте Кордильера-Бланка в Перу, что дестабилизировало преимущественно моренные запрудные озера.
Очевидно, что, несмотря на интуитивную связь между сейсмической активностью, дестабилизирующей плотины, и вызывающей катастрофические наводнения, местные Анды и глобальные данные до сих пор эмпирически не подтверждают это предположение.
Чтобы проверить это дальше, исследовательская группа использовала Каталог Геологической службы США, чтобы выявить 11 733 землетрясения магнитудой >4 и 67 известных во времени наводнений, вызванных прорывами ледниковых озер с начала 1900 года. Затем эти наводнения были разделены на четыре категории, чтобы определить, существуют ли представляли собой временное отставание от сейсмического триггера путем оценки того, произошли ли они в тот же день, что и землетрясение, в течение месяца, в течение шести месяцев или в течение года.
Ученые использовали этот набор данных для изучения четырех процессов, связанных с землетрясениями, и того, почему они не вызвали прорывы ледниковых озер (за исключением аномалии 1970 года):
- Места 59 землетрясений с 1900 года, которые пересекали ледниковые озера в Перуанских и Боливийских Андах, Южная Америка. Цвета кругов соответствуют магнитуде землетрясения, а размер — критическому расстоянию от эпицентра. Желтый кружок относится к землетрясению в Кордильере-Бланке в 1970 году, которое спровоцировало шесть прорывов ледниковых озер. Предоставлено: Вуд и др. 2024.
- Оползни, вызывающие выход морены: что касается событий 1970 года, пять из шести прорывных наводнений были вызваны массовыми движениями, но доктор Вуд и его коллеги предполагают, что меньший размер ледниковых озер может означать, что это не вызывает смещения воды в такой степени, как например, при блокировании речной системы.
- Сотрясение нарушает морены: сейсмические объемные волны (волны P и S, проходящие через внутренние слои Земли) рассеиваются, достигая дна долины, где встречаются ледниковые озера, в то время как поверхностные волны могут блокироваться некоторыми типами топографии. Уменьшение сотрясений, достигающих морен, означает, что они с меньшей вероятностью обрушатся, а небольшие движения могут даже быть полезны для уменьшения пористости и проницаемости и повышения устойчивости.
- Разжижение: рыхлоконсолидированные и водонасыщенные отложения подвержены разжижению, в результате чего поверхность земли теряет прочность и вышележащие структуры погружаются в нее. Уязвимые отложения, конечно же, состоят из ила, мелкого песка и гравия, которые обычно меньше компонентов морен, образующих плотины.
- Разломы: плотины ледниковых озер, как правило, не имеют крупных разломов, проходящих через них, которые создают точки разрушения и дренажа, а если разломы действительно пересекают озеро, они, как правило, не выражены на поверхности.
Еще раз рассматривая аномалию 1970 года, д-р Вуд и его коллеги предполагают, что это землетрясение вызвало тысячи камнепадов, оползней и оползней почвы в озера в трех долинах, состоящих из глубоко выветрившихся гранитоидов, которые были дестабилизированы морозным расклиниванием. Это процесс, при котором вода попадает в трещины, замерзает и вызывает расширение, тем самым расширяя трещину.
Помимо теории вытеснения воды, поскольку это в основном озера, запруденные мореной, а не коренными породами, как остальные перуанские озера, именно поэтому событие 1970 года было настолько катастрофическим с точки зрения наводнений, вызванных прорывом ледниковых озер, требует дальнейшего изучения.
Тем не менее, это исследование важно, поскольку оно бросает вызов концепции землетрясений как основной причины прорывов ледниковых озер и предполагает, что необходимо провести дополнительные исследования для определения основной причины (потенциально вечная мерзлота и структурная геология), чтобы помочь в оценке опасностей. смягчить воздействие на местную окружающую среду, инфраструктуру и сообщества.
