Инновационные исследования позволили по-новому взглянуть на сдвиги тектонических плит, которые вызывают одни из крупнейших землетрясений и цунами на Земле.
«Это первое исследование, в котором используется прибрежная геология для реконструкции истории разрывов системы разломов», — сказала Джессика ДеПаолис из Технологического института Вирджинии. «Эти разломы расположены ближе к побережью, поэтому эти цунами обрушатся на береговую линию быстрее, чем цунами, возникающее только в результате землетрясения в зоне субдукции».
Зоны субдукции по всему миру, области, где одна тектоническая плита сдвигается под другую, создают самые сильные землетрясения – магнитудой более 8,0 – вызывая цунами и изменяющие экосистемы после себя. ДеПаолис вместе с Тиной Дура, доцентом кафедры стихийных бедствий, и коллегами из Геологической службы США обнаружили доказательства того, что разломы земной коры, связанные с зонами субдукции, могут смещаться во время землетрясений в зоне субдукции и способствовать локальному разрушению прибрежных зон и экологические изменения происходят более регулярно, чем предполагалось ранее.
По словам ДеПаолис, такое смещение разлома под водой может вызвать цунами, которое может достичь ближайших берегов за 30 минут или меньше.
Исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research: Solid Earth, должно повлиять на осведомленность об опасностях в зонах субдукции по всему миру. Разломы расширения существуют в зонах субдукции, граничащих с Эквадором, Каскадией, Чили и Японией, что позволяет предположить, что они также могут способствовать возникновению опасности цунами в этих местах.
Когда тектонические плиты смещаются в зоне субдукции, это происходит на несколько миль под поверхностью океана. Поскольку с этими зонами связаны разломы расширения, их расположение затрудняет их исследование.
К счастью, вторичные, или поверхностные, последствия этих сдвигов были геологически зафиксированы на острове Монтегю в проливе Принца Уильяма на Аляске, что делает его единственным современным массивом суши, расположенным на вершине разлома и проявляющим такие эффекты в своей почве.
Обычно результирующий подъем земли от смещающейся под ней тектонической плиты, называемый подъемом, в результате землетрясений в зоне субдукции может достигать 1–3 метров. Это справедливо для большинства прибрежных мест, пострадавших от землетрясения 1964 года силой 9,2 балла по шкале Рихтера. Однако на острове Монтегю разломы создали 11-метровое поднятие и вызвали осушение прибрежной лагуны, эффективно изменив ее экосистему из морской лагуны в пресноводное болото.
«Остров как бы застрял посреди этих разломов, поэтому каждый раз, когда эти разломы разрываются, фактически фиксируется поднятие», — сказала ДеПаолис. «У него такое преувеличенное поднятие, которое не характерно для землетрясений, происходящих только в зоне субдукции».
ДеПаолис и ее команда исследовали последствия разрывов разломов на острове Монтегю. Проанализировав 42 керна отложений, они обнаружили стратиграфические свидетельства землетрясения 1964 года и вторичного сдвига, вызванного разломом. Они заметили, что произошел явный переход от ила лагуны до землетрясения к укоренившейся почве после землетрясения.
«Определенно существуют острова, которые поднимаются в результате землетрясений в зоне субдукции, но они не обязательно имеют проходящие через них разломы, вызывающие такое преувеличенное поднятие, так что это действительно уникальное место», — говорят эксперты.
Исследователи полагали, что вторичный сдвиг от разломов расширения был возможен. Но до сих пор эта идея была только теоретической, поскольку это первый известный массив суши, на котором зафиксированы стратиграфические свидетельства.
Члены команды также использовали диатомовые водоросли (тип кремнистых микроводорослей, сохранившихся в отложениях и чувствительных к изменениям солености), чтобы реконструировать палеоэкологические изменения, произошедшие после землетрясения 1964 года. Они обнаружили явный сдвиг от среды высокосоленой морской лагуны, недоступной для приливов, что указывает на поднятие побережья.
Сравнивая результаты образцов керна землетрясения 1964 года с образцами, расположенными глубже в прибрежной стратиграфии, исследовательская группа обнаружила осадочные и диатомовые свидетельства трех других случаев разрыва разлома. Эти свидетельства коррелируют с четырьмя из последних восьми задокументированных землетрясений в зоне субдукции в регионе.
«Эти разломы вызывают огромные смещения, которые могут вызвать очень быстрые, локальные и большие цунами», — сказала ДеПаолис. «Итак, локальное цунами придет очень быстро, а сразу за ним появится цунами, созданное самой зоной субдукции. Внезапно эти массивные и разрушительные цунами быстро приходят одно за другим».
