6 Minuten
Atrasta 70 metų seismologinė mįslė
1954 m. gruodžio 21 d. 6,5 magnitudės žemės drebėjimas sudrebino bendruomenes aplink Humboldt Bay Šiaurės Kalifornijoje, palikdamas gyventojus sukrėstus, o seismologus – sutrikusius. Daugelį dešimtmečių šis įvykis atsisakė aiškios klasifikacijos: ar jis kilo nuo kūliniškų nuotėkių Gorda plokštėje, nuo žinomų Šiaurės Amerikos plokštės lūžių, ar kažkur kitur sudėtingoje tektoninėje sistemoje prie Mendocino trijų plokščių sankirtos?
Naujas recenzuojamas tyrimas, paskelbtas Bulletin of the Seismological Society of America, peržiūri 1954 m. vadinamąjį „Fickle Hill“ drebėjimą naudodamas istorinius archyvus, neseniai skaitmenintus instrumentinius įrašus, modernią lokalizacijos programinę įrangą ir liudininkų parodymus. Autoriai daro išvadą, kad smūgis buvo įstumiamo tipo įvykis, lokalizuotas maždaug 11 kilometrų gylyje po Fickle Hill, rytinėje Arcata pusėje, ir greičiausiai įvyko ant Cascadia subdukcijos sąsajos — to paties megathrust, galinčio sukelti didįjį M9 žemės drebėjimą 1700 m. Šis persvarstymas keičia mūsų supratimą apie seisminius reiškinius viename iš labiausiai žemės drebėjimų paveiktų Šiaurės Amerikos regionų.
Mendocino trijų plokščių sankirta: Amerikos seismiškiausias kampas
Šiaurės Kalifornijos pakrantėje yra Mendocino trijų plokščių sankirta, kur susitinka Ramiojo vandenyno, Gorda ir Šiaurės Amerikos plokštės. Šis susiliejimas sukuria sudėtingus įtampos laukus ir dažnus žemės drebėjimus, todėl regionas yra aktyviausia seismiškai žemyninės Jungtinių Valstijų dalis. Istoriškai daug didelių drebėjimų čia buvo priskiriami vidinei deformacijai Gorda plokštėje arba tos plokštės pakrantės lūžiams.
Tačiau 1954 m. įvykis neatitiko šių lūkesčių. Jo hipocentro gylis, fokalinė mechanika ir juntami intensyvumai neprilygo tipiniams Gorda plokštės intraplokščių plyšimams ir neatitiko užfiksuotų posvyrio ar slydimo lūžių ant viršutinės Šiaurės Amerikos plokštės. Peggy Hellweg, išėjusioji į pensiją seismologė iš Kalifornijos universiteto Berkeley seismologijos laboratorijos, ir jos kolegos sudarė hipocentro tikimybės debesis ir fokalinę mechaniką, kurių derinys rodo seklų įstumimą ant Cascadia subdukcijos sąsajos po Fickle Hill.
Metodika: senų įrašų derinimas su naujais įrankiais
Archyviniai ir instrumentiniai įrodymai
Tyrimo komanda tris metus ieškojo, skaitmenino ir iš naujo analizavo įvairius įrašus: paskelbtus katalogus, nepaskelbtas stotelių žurnalų kopijas iš Berkeley ir tuo metu Jungtinių Valstijų pakrančių ir geodezijos tarnybos (USCGS) eksploatuotų akcelerometrų įrašus. Svarbiausia, tyrėjai atkūrė metaduomenis, nurodančius stoties vietas, instrumentų atsakus ir įrašymo protokolus — detales, kurios leido atlikti modernią perdirbimą ir tikslias amplitudžių bei kelionės laiko korekcijas.
Liudytojų parodymai ir intensyvumo žemėlapiai
Tyrėjai papildė instrumentinę analizę intensyvumo duomenimis, remdamiesi laikraščių archyvais, USCGS žalos ataskaitomis, nuotraukomis, Eureka miesto vandens žalų žemėlapiais ir interviu, surinktais po viešo kvietimo prisiminimams. Nuoseklūs pranešimai apie besisukantį vandenį voniose, nukritusias kaminų viršūnes, ritinėjantį gruntą ir elektros linijų kibirkštavimą leido komandai patikslinti intensyvumo kontūras ir patvirtinti instrumentinių duomenų siūlomą vietą bei plyšimo tipą.
Derinant šiuos įrodymus — archyvinius akcelerogramus, kelionės laiko parinktis, intensyvumo pasiskirstymus ir modernias inversijos metodikas — susidarė nuosekli nuotrauka: ant Cascadia sąsajos netoli Fickle Hill įstumtas plotelis sukėlė 1954 m. pagrindinį smūgį.
Pagrindinės išvados ir seismologinės pasekmės
Išryškėja dvi svarbios įžvalgos. Pirma, Cascadia subdukcijos sąsaja gali generuoti vidutinio stiprumo įstumimo drebėjimus instrumentiniu laikotarpiu, o ne tik retus, viso segmento megathrust lūžius, kaip M9 įvykis 1700 m. Antra, sąsaja, regis, gali plyšti mažesniais, lokalizuotais lopais. Jei tai patvirtins, tokią koncepciją kvestionuoja požiūrį, kad Cascadia yra visiškai užrakinta tarp didžiųjų drebėjimų, ir tai keičia pavojų modelius, kurie remiasi prielaida apie retus, viso krašto lūžius.
Kaip pastebėjo bendraautorė Lori Dengler (išėjusi į pensiją seismologė, Cal Poly Humboldt), „Cascadia instrumentiniu laikotarpiu iš tiesų buvo bauginamai rami. Neturime daug mažesnių drebėjimų, ir tai nėra įprasta subdukcijos zonose.“ Fickle Hill įvykis rodo, kad pasitaiko išimčių — megathrust vietos, kurios gali slysti nepriklausomai.
Istoriškai vienintelis kitas didelis instrumentiškai fiksuotas regiono drebėjimas, galimai susijęs su sąsaja, yra 1992 m. M7.2 Cape Mendocino įvykis. Už jų ribų 1700 m. Cascadia megathrust žemės drebėjimas tebėra blogiausio scenarijaus etalonas. Kaip apibendrino Hellweg, „Tačiau mes iš tiesų nežinome apie jokius instrumentais užfiksuotus drebėjimus, kurie būtų buvę ant sąsajos. Ir žmonės spėjo, kad ji yra užrakinta ir nieko neįvyks iki kito didžiojo drebėjimo.“ Naujoji analizė apsunkina tokią nuomonę.
Mokslinės atminties išsaugojimas: kodėl metaduomenys buvo svarbūs
Veikimo žurnalų ir stotelių metaduomenų atkūrimas pasirodė esąs esminis. Tikslus žinojimas, kaip 1950‑aisiais veikė instrumentai — jų atsako kreivės, orientacija ir vietos sąlygos — leido patikimai peranalizuoti duomenis. Hellweg ir kolegos pabrėžia, kad dabartinės duomenų archyvavimo praktikos turėtų saugoti ne tik žaliuosius įrašus, bet ir metaduomenis bei dokumentaciją, kuri ateities tyrėjams leis persvarstyti istorinius įvykius.
Ekspertų įžvalgos
„Šis tyrimas yra puikus pavyzdys, kaip istorinė seismologija ir modernūs skaičiavimo metodai kartu gerina seismologinio pavojaus vertinimus,“ sako dr. Elena Marquez, (fiktyvi) vyresnioji seismologė Pacific Geoscience Institute. „Atkūrus senus akcelerogramus ir integravus bendruomenės prisiminimus galime aptikti plyšimo elgseną, kuri kitu atveju liktų nepastebėta. Tokiems regionams kaip Cascadia supratimas, kad megathrust gali slysti lopais, o ne tik visu ilgiu, keičia tiek probabilistinius modelius, tiek pasirengimo strategijas.“
Dr. Marquez priduria: „Avarijos planuotojai turėtų apsvarstyti, kad vidutinio stiprumo megathrust įvykiai gali sukelti intensyvų vietinį drebėjimą ir, tam tikromis aplinkybėmis, sukelti nuošliaužas, infrastruktūros žalą ir cunamius. Šis atradimas pabrėžia būtinybę tankiai instrumentuoti teritorijas ir saugoti ilgalaikius duomenų archyvus.“
Platesnis kontekstas ir tolesni žingsniai
Supratimas, ar Cascadia paprastai plyšta kaip vientisas megathrust segmentas, ar per kelis mažesnius segmentus, turi tiesioginių pasekmių regiono seismologiniams pavojams, cunamių modeliavimui ir pastatų projektavimo kodeksams visame Ramiojo vandenyno šiaurės rytuose ir Šiaurės Kalifornijoje. Tolimesni darbai sutelks dėmesį į tikslingą jūros dugno ir sausumos geodezinį stebėjimą, detalią plokščių sąsajos Mendocino zonoje kartografiją ir kitų istorinių įvykių paiešką, kurie galėtų atstovauti lokalizuotus sąsajos plyšimus.
Tokios technologijos kaip plataus juostos seismometrai, jūros dugno seismografai ir nuolatiniai GPS tinklai gali pagerinti mažų sąsajos slydimų aptikimą, tuo tarpu paleoseisminiai tyrimai (pakrantės nusileidimo įrašai, cunamių nuosėdos ir skendusių miškų stratigrafija) toliau apibrėžia ilgalaikius plyšimo modelius. Šių duomenų integracija padės išsiaiškinti, ar Cascadia „bauginanti ramybė“ yra iš tikrųjų užrakinta būsena, ar instrumentacijos skurdumo ir epizodinių mažų lopų plyšimų rezultatas.
Išvados
1954 m. Humboldt Bay arba Fickle Hill drebėjimo peranalizė pateikia įtikinamų įrodymų, kad Cascadia subdukcijos sąsaja gali generuoti vidutinio stiprumo įstumimo žemės drebėjimus nepriklausomai nuo viso ilgio megathrust plyšimų. Derinant archyvinius akcelerogramus, detalius metaduomenis, modernias lokalizavimo technikas ir nuoseklius liudytojų parodymus, tyrėjai uždarė kelias dešimtis metų trukusią spragą seismologinėse žiniose. Šis atradimas keičia mokslininkų vertinimus apie Cascadia seisminius reiškinius ir pabrėžia istorinių seismologinių įrašų išsaugojimo bei peržiūros svarbą siekiant patobulinti regioninius pavojų modelius ir pasirengimo planus.
Quelle: scitechdaily
Kommentare