Два з найнебезпечніших тектонічних розломів Західного узбережжя Північної Америки можуть інколи активуватися майже одночасно. Нове дослідження вказує, що зона субдукції Каскадія та північна частина розлому Сан-Андреас здатні «синхронізуватися», коли потужний землетрус на одному розломі супроводжується швидким спрацюванням іншого — з різницею у хвилини чи години. Про це повідомляє команда з Університету штату Орегон, чиї результати викладені в матеріалі ScienceDaily.
Дослідники знайшли геологічні свідчення таких «подвійних» землетрусів у шарах океанічних відкладів за останні приблизно 3100 років. Серед іншого, ознаки близьких у часі подій простежуються й навколо відомого мегаземлетрусу Каскадії 1700 року.
3100 років історії землетрусів у морських відкладеннях
Щоб вивчити взаємозв’язок між двома розломами, команда під керівництвом морського геолога Кріса Голдфінгера (Chris Goldfinger) досліджувала глибоководні керни осадів. Це циліндричні зразки донних відкладів, які шар за шаром зберігають історію подій на дні океану протягом тисячоліть.
Особливу увагу приділили шарам, відомим як турбідіти — відкладам, що утворюються внаслідок підводних зсувів, коли маси осаду зриваються з континентального схилу й стрімко скочуються вниз. Однією з головних причин таких зсувів є саме потужні землетруси.
Порівнюючи послідовність та структуру турбідітів, пов’язаних із зоною Каскадія та розломом Сан-Андреас, вчені виявили разючу схожість у часі формування окремих шарів. Це свідчить, що великі землетруси на цих двох системах іноді відбувалися дуже близько один до одного в часі.
Точно встановити, скільки хвилин чи годин минуло між давніми землетрусами, складно. Проте команда виокремила щонайменше три епізоди за останні 1500 років, коли Каскадія та північний Сан-Андреас, ймовірно, розривалися з проміжком у хвилини або години. Найсвіжіший із цих випадків пов’язаний із подіями близько 1700 року.
Потенційний «подвійний удар» для Західного узбережжя
Можливість двох великих землетрусів із малою різницею у часі кардинально ускладнює планування реагування на надзвичайні ситуації. Один мегаземлетрус на Каскадії чи Сан-Андреасі сам по собі створить надзвичайне навантаження на систему цивільного захисту та рятувальні служби.
Якщо ж обидві системи розірвуться майже одночасно, кілька великих міст уздовж узбережжя можуть опинитися в кризі практично в один момент. У такому сценарії серйозні наслідки одночасно загрожували б Сан-Франциско, Портленду, Сієтлу та Ванкуверу, тоді як ресурси для порятунку та відновлення були б різко обмежені.
Науковці вже багато десятиліть обговорюють, чи можуть віддалені тектонічні системи впливати одна на одну та узгоджувати свою активність. Прямі спостереження таких випадків надзвичайно рідкісні: раніше був відомий лише один приклад — землетруси біля берегів Суматри у 2004 та 2005 роках, що сталися з інтервалом у три місяці.
Випадкова знахідка й «перевернуті» турбідіти
Корені нового дослідження сягають океанічної експедиції 1999 року, коли команда Голдфінгера відбирала керни в зоні субдукції Каскадія біля узбережжя Орегону та північної Каліфорнії. Через навігаційну помилку судно відхилилося від запланованого маршруту і опинилося приблизно за 55 миль на південь від мису Мендосіно — вже в зоні впливу розлому Сан-Андреас.
Замість того щоб повертатися, дослідники вирішили скористатися нагодою й пробурили керн у цьому районі. Саме цей «випадковий» зразок згодом виявився ключем до розуміння взаємодії двох розломів.
Зазвичай турбідіти мають передбачувану будову: грубіші частинки осідають першими й утворюють нижню частину шару, а дрібніший матеріал поступово нашаровується зверху. У керні біля мису Мендосіно вчені побачили зворотну картину: дрібний, мулуватий осад лежав в основі, а зверху його перекривав шар грубого піску.
«Подвійні» шари як слід швидких землетрусів
Такий перевернутий порядок наштовхнув команду на висновок, що вони мають справу не з одним, а з двома послідовними подіями, які сталися дуже швидко одна за одною. За інтерпретацією дослідників, нижній, дрібний шар міг утворитися після великого землетрусу в зоні субдукції Каскадія, тоді як верхній, грубий шар пов’язаний із подальшим зсувом, спровокованим рухом на розломі Сан-Андреас.
Щоб перевірити цю гіпотезу, вчені застосували радіовуглецеве датування до турбідітів з цього та інших кернів, відібраних на північ і південь від мису Мендосіно. Цей район особливо важливий, адже саме тут зближуються північна частина системи Сан-Андреас і зона субдукції Каскадія.
Розширений аналіз підтвердив, що незвичні структури шарів найкраще пояснюються як результат близьких за часом землетрусів на двох окремих розломах. Команда назвала такі характерні парні шари «дуплетами» (doublets). На їхню думку, саме великі події на Каскадії та Сан-Андреасі є більш переконливим поясненням формування дуплетів, ніж, наприклад, післяшоки чи інші геологічні процеси.
Що це змінює для оцінки сейсмічного ризику
Якщо Каскадія та північний розлом Сан-Андреас можуть частково впливати один на одного, це означає, що сценарії сейсмічної небезпеки для Західного узбережжя мають враховувати можливість масштабної серії подій у стислі строки, а не лише ізольовані великі землетруси.
Автори дослідження підкреслюють, що їхні дані не свідчать: кожен потужний землетрус на одному розломі автоматично запускає інший. Однак осадовий запис демонструє, що в минулому такі близькі в часі розриви вже траплялися, а взаємодія між системами заслуговує на пильнішу увагу сейсмологів та фахівців із планування надзвичайних ситуацій.
У роботі, окрім Кріса Голдфінгера, брали участь науковці з Коледжу наук про Землю, океан та атмосферу Університету штату Орегон, Національного управління океанічних і атмосферних досліджень США, Університету Вашингтона, установ у Німеччині та Іспанії, а також Департаменту природних ресурсів Каліфорнії.