6 Minutės
Atrasta 70 metų seisminė mįslė
1954 m. gruodžio 21 d. magnitudo 6.5 žemės drebėjimas supurtė bendruomenes aplink Humboldt Bay Šiaurės Kalifornijoje, palikdamas gyventojus sukrėstus ir seismologus susimąsčiusius. Kelerius dešimtmečius įvykis atsisakė aiškios klasifikacijos: ar jis kilo iš Gorda plokštės vidinių lūžių, iš žinomų Šiaurės Amerikos plokštės nuosėdinių lūžių, ar kažkur kitur šioje sudėtingoje tektoninėje zonoje netoli Mendocino trigubos sankirtos?
Naujas recenzuojamas tyrimas, publikuotas Bulletin of the Seismological Society of America, iš naujo peržiūri 1954 m. vadinamąjį „Fickle Hill“ žemės drebėjimą, naudodamas istorinius archyvus, naujai skaitmenintas instrumentines įrašų kopijas, modernią lokalizacijos programinę įrangą ir liudininkų pasakojimus. Autoriai daro išvadą, kad smūgis buvo nuospaudinis (thrust) renginys, esantis maždaug 11 kilometrų gylio po Fickle Hill, į rytus nuo Arcata, ir, tikėtina, įvyko ant Cascadia subdukcijos sąsajos — to paties megathrusto, galinčio sukelti 1700 m. M9 didžiąjį žemės drebėjimą. Šis persvarstymas pakeičia mūsų supratimą apie seisminį elgesį viename iš seizmiškai aktyviausių Šiaurės Amerikos regionų.
Mendocino triguba sankirta: Amerikos seizmiškiausias kampas
Šiaurės Kalifornijos pakrantėje yra Mendocino triguba sankirta, kur susitinka Ramiojo vandenyno, Gorda ir Šiaurės Amerikos plokštės. Šis susikirtimas sukuria sudėtingus įtampos laukus ir dažnus žemės drebėjimus, todėl regionas laikomas aktyviausiai seisminiu žemynu Amerikoje. Istoriškai daug didelių drebėjimų čia buvo priskiriami Gorda plokštės vidinei deformacijai arba su ta plokšte susijusiems tolimųjų lūžių sistemoms.
Tačiau 1954 m. įvykis neatitiko šių lūkesčių. Jo hipocentro gylis, fokalinė mechanika ir jutimo intensyvumas prieštaravo tipiškiems intraplokštės Gorda lūžiams ir žemiau esančių Šiaurės Amerikos plokštės registruotų strike‑slip ar dip‑slip lūžių bruožams. Peggy Hellweg, išėjusio į pensiją seismologė iš University of California, Berkeley Seismological Laboratory, ir jos kolegos sudarė hipocentro tikimybinį „debesį“ ir fokalinį mechanizmą, kurie kartu rodo į paviršinių nuospaudinių poslinkių ant Cascadia subdukcijos sąsajos po Fickle Hill.
Metodika: senų įrašų derinimas su naujomis priemonėmis
Archyviniai ir instrumentiniai įrodymai
Tyrimo komanda praleido tris metus ieškodama, skaitmeninant ir iš naujo analizuojant pasklidusius įrašus: publikuotus katalogus, nepublikuotus stoties žurnalus iš Berkeley ir akcelerometrų įrašus, tuo metu registruotus United States Coast and Geodetic Survey (USCGS). Svarbiausia, tyrėjai atgavę metaduomenis, apibūdinančius stočių vietas, instrumentų atsakus ir įrašymo protokolus — detales, kurios leido atlikti modernią perdirbimą ir tikslias amplitudžių bei kelionės laiko korekcijas.
Liudininkų pasakojimai ir intensyvumo žemėlapiai
Tyrėjai papildė instrumentines analizės išvadas intensyvumo duomenimis, remdamiesi laikraščių archyvais, USCGS žalos ataskaitomis, nuotraukomis, Eureka miesto vandens nuostolių žemėlapiais ir interviu, surinktais paskelbus viešą prašymą pasidalinti prisiminimais. Nuoseklūs pranešimai apie siūbuojančias vonias, nugriuvusias skardines, riedančią žemę ir elektros linijų kibirkščiavimą leido komandai patikslinti intensyvumo kontūras ir patvirtinti vietą bei žuvimo stilių, kurį siūlė instrumentiniai duomenys.
Derinant šiuos įrodymų srautus — archyvinius akcelerogramus, kelionės laiko pasirinkimus, intensyvumo pasiskirstymus ir modernias invertavimo metodikas — susidarė nuoseklus vaizdas: Fickle Hill apylinkėje ant Cascadia sąsajos įvykęs nuospaudinis segmentas sukėlė 1954 m. pagrindinį smūgį.
Pagrindinės išvados ir seisminės pasekmės
Išryškėja dvi pagrindinės įžvalgos. Pirma, Cascadia subdukcijos sąsaja gali generuoti vidutinio stiprumo nuospaudinius žemės drebėjimus instrumentinėje eroje, neapsiribojant tik retomis, viso ilgio megathrust atoslūgomis, kaip 1700 m. M9 įvykis. Antra, sąsaja, regis, gali plyšti mažesniais, lokalizuotais lopiniais. Jei tai patvirtins kiti tyrimai, toks vaizdas kelia iššūkį nuomonei, kad Cascadia yra visiškai užrakinta tarp didžiųjų drebėjimų, ir keičia rizikos modelius, kurie remiasi prielaida apie retesnę, viso nuotolio plyšimo dinamiką.
Pasak bendraautorės Lori Dengler (išėjusios į pensiją seismologės, Cal Poly Humboldt), „Cascadia instrumentinėje eroje buvo neįprastai rami. Neturime daug mažesnių drebėjimų, ir tai nėra būdinga daugumai subdukcinių zonų.“ Fickle Hill įvykis parodo, kad yra išimčių — lokalizuotos megathrusto sekcijos, kurios gali slysti savaime.
Iš istorinių didesnių instrumentais užfiksuotų įvykių regione tikėtina sąsaja galėtų būti 1992 m. Cape Mendocino M7.2 drebėjimas. Be to, 1700 m. Cascadia megathrusto drebėjimas tebėra etalonas blogiausiam scenarijui. Kaip apibendrino Hellweg: „Bet mes iš esmės nežinome jokio instrumentais išmatuoto drebėjimo, kuris tikrai būtų įvykęs ant sąsajos. Žmonės spėliojo, kad ji užrakinta ir nieko neįvyks, kol nebus kito didelio smūgio.“ Nauja analizė sudėtingina šią nuomonę.
Mokslinės atminties išsaugojimas: kodėl metaduomenys buvo svarbūs
Veikimo žurnalų ir stočių metaduomenų atgavimas pasirodė esąs esminis. Tikslios žinios, kaip 1950‑aisiais veikė instrumentai — jų atsako kreivės, orientacija ir vietos sąlygos — leido atlikti patikimą iš naujo analizę. Hellweg ir kolegos pabrėžia, kad dabartinė duomenų archyvavimo praktika turėtų išsaugoti ne tik žalius įrašus, bet ir metaduomenis bei dokumentaciją, kuri ateities tyrėjams bus reikalinga istorinių įvykių reinterpretacijai.
Ekspertų nuomonė
„Šis tyrimas yra stiprus pavyzdys, kaip istorinė seismologija kartu su moderniomis skaičiavimo metodikomis gerina seisminės rizikos įvertinimus,“ teigia dr. Elena Marquez, vyresnioji seismologė (fiktyvi) iš Pacific Geoscience Institute. „Senuosius akcelerogramus atgaivinant ir sujungus su bendruomenės prisiminimais galime aptikti plyšimo elgesį, kuris kitaip liktų nežinomas. Tokiems regionams kaip Cascadia supratimas, kad megathrust gali slysti lopiniais, o ne tik pilnu ilgiu, keičia tiek probabilistinius modelius, tiek pasirengimo strategijas.“
Dr. Marquez priduria: „Avarijų planuotojai turėtų atsižvelgti, kad vidutinio stiprumo megathrusto įvykiai gali sukelti intensyvų vietinį drebėjimą ir potencialiai iššaukti nuošliaužas, infrastruktūros pažeidimus bei cunamius tam tikromis aplinkybėmis. Šis radinys pabrėžia poreikį tankiai išdėstytų instrumentų tinklų ir ilgalaikių duomenų archyvų išsaugojimo.“
Platesnis kontekstas ir tolesni žingsniai
Aiškinimasis, ar Cascadia paprastai plyšta kaip vienalytis megathrust, ar per kelis mažesnius segmentus, turi tiesioginių pasekmių regioniniams seisminės rizikos įvertinimams, cunamių modeliavimui ir statybos normoms visame Ramiojo vandenyno šiaurės vakaruose ir šiaurinėje Kalifornijoje. Tolimesni darbai bus orientuoti į tikslinį jūros dugno ir žemės monitoringą, detalesnį plokštės sąsajos žemėlapį ties Mendocino ir kitų istorinių įvykių paiešką, kurie galėtų atspindėti lokalizuotus sąsajos sutrūkimus.
Tokios technologijos kaip platausjuostės seismometrai, jūros dugno seismografai ir nuolatiniai GPS tinklai gali pagerinti mažų poslinkių sąsajoje aptikimą, tuo tarpu paleoseisminiai tyrimai (pakrančių nusileidimo įrašai, cunamių nuosėdos ir įvytusių miškų stratigrafija) toliau apibrėžia ilgalaikius plyšimo modelius. Šių duomenų integracija padės atsakyti, ar Cascadia „neįprasta ramybė“ išties reiškia užrakintą būseną, ar tai - instrumentacijos trūkumo ir epizodinių mažų lopinių plyšimų rezultatas.
Išvados
1954 m. Humboldt Bay arba Fickle Hill žemės drebėjimo peržiūra pateikia įtikinamų įrodymų, kad Cascadia subdukcijos sąsaja gali sukelti vidutinio stiprumo nuospaudinius drebėjimus, nepriklausomai nuo viso ilgio megathrusto plyšimų. Jungdami archyvinius akcelerogramus, išsamius metaduomenis, modernias lokalizacijos technikas ir nuoseklius liudininkų pranešimus, mokslininkai uždarė dešimtmečius trukusią spragą seisminėse žiniose. Šis atradimas keičia mokslinį požiūrį į Cascadia seisminį elgesį ir dar labiau pabrėžia istorinių seisminių įrašų išsaugojimo bei peržiūros svarbą, siekiant pagerinti regioninius rizikos modelius ir pasirengimo planus.
Šaltinis: scitechdaily
Komentarai