Naukowcy sugerują, że główne trzęsienia ziemi przekształcające kontynenty często rozpoczynają się od uskoków odgałęzień, które mogą działać jak „najazdy” w przypadku większych pęknięć uskoków. Hipoteza ta, jeśli zostanie udowodniona, może mieć wpływ na systemy monitorowania trzęsień ziemi i ich gotowość.
Wszystkie pięć największych trzęsień ziemi z transformacją kontynentalną od 2000 r. miało miejsce na odgałęzieniach głównego uskoku, a dwóch badaczy przewiduje, że kolejne duże trzęsienie ziemi tego rodzaju również rozpocznie się na odnodze lub uskoku rozgałęzionym.
Zeszłoroczne trzęsienie ziemi o magnitudzie 7,8 w Pazarcık w Turcji było jednym z tych dużych i niszczycielskich trzęsień ziemi, podczas których dwie kontynentalne płyty tektoniczne przesuwają się obok siebie poziomo. Trzęsienie ziemi rozpoczęło się od uskoku gałęzi, podobnie jak trzęsienie ziemi o sile 7,8 w Kokoxili w 2001 r. w północnym Tybecie, trzęsienie ziemi o sile 7,9 w Denali w 2002 r., trzęsienie ziemi w Wenchuan o magnitudzie 7,9 w 2008 r. i trzęsienie ziemi o magnitudzie 7,8 w Kaikōura w 2016 r. w Nowej Zelandii.
Na całym świecie występuje około 25 000 kilometrów kontynentalnych uskoków transformacyjnych, w tym kilka znanych, takich jak uskok San Andreas, uskok alpejski w Nowej Zelandii i uskok północnej Anatolii w Turcji. Czy kiedy nadejdzie ich czas zerwania, zaczną od gałęzi?
W Listy z badań sejsmologicznychRoss Stein z Temblor, Inc. i Peter Bird z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles proponują, aby uskoki odgałęzień działały jak „na rampach”, powodując pęknięcia na bardziej dojrzałych uskokach transformacji kontynentalnej „superautostrady”.
Implikacje dla monitorowania trzęsień ziemi
Przyznają, że w tej chwili przewidywania Steina i Birda są hipotezą wymagającą dalszych testów. Jednak trzęsienia ziemi o magnitudzie 7,8 lub większej zdarzają się na tych uskokach średnio co dwa do pięciu lat, więc nie powinniśmy zbyt długo czekać, aby sprawdzić, czy ich przewidywania się sprawdzą.
„Można to przetestować za około 10 lat” – powiedział Stein.
Odkrycia mogą być przydatne w dostosowywaniu systemów wczesnego ostrzegania o trzęsieniach ziemi i mogą zmienić to, które usterki są obecnie analizowane i monitorowane – dodał.
Trzęsienie ziemi w Turcji w 2023 r. skłoniło badaczy do rozważenia kwestii, gdzie i w jaki sposób powstają wielkie trzęsienia ziemi przekształcające kontynent.
„Wydawało mi się to tak dziwne, że trzęsienie ziemi o sile 7,8 w skali Richtera mogło rozpocząć się z małej winy… Nie byłoby to niczyim kandydatem do czegoś ważnego” – wspomina Stein. „Pojawiło się więc pytanie: czy to tylko dziwaczne trzęsienie ziemi, czy też mówi nam to coś o tym, jak zaczynają się trzęsienia ziemi?”
Naukowcy spojrzeli wstecz na trzęsienia ziemi z transformacją kontynentalną z ostatnich 25 lat o sile 7,8 lub większej i odkryli, że pięć największych miało zarodki na uskokach gałęzi. Zidentyfikowali także kilka innych trzęsień ziemi o sile, które mogły rozpocząć się od uskoku gałęzi, w tym trzęsienie ziemi o sile 7,8 w skali Richtera, które spustoszyło San Francisco w 1906 roku.
Stein i Bird doszli jednak do wniosku, że uskoki w gałęziach nie były przyczyną niektórych nieco mniejszych trzęsień ziemi, w tym trzęsienia ziemi w Luzonie o sile 7,7 w skali Richtera w 1990 r. i trzęsienia ziemi w Beludżystanie w 2013 r. o magnitudzie 7,7 w skali Richtera.
W ich SRL W artykule naukowcy zastanawiają się, dlaczego duże trzęsienia ziemi mogą nie rozpocząć się od samego głównego uskoku transformacyjnego i w jaki sposób uskoki odgałęzień mogą zapoczątkować pęknięcie.
Skumulowany poślizg wzdłuż uskoków transformacji kontynentalnej „rozbija i ścina skały w strefie o szerokości około 100 metrów wokół uskoku” – wyjaśnił Stein, tworząc rodzaj skały zwanej kataklastytem. Spękana i przeżuta skała umożliwia pękanie przy bardzo niskim poziomie naprężeń ścinających, łagodząc narastanie naprężeń, które mogłyby doprowadzić do dużego trzęsienia ziemi.
Rola płynów i prędkość superścinania
Kataklastyt ma dużo przestrzeni porów pomiędzy ziarnami skały, które mogą być wypełnione płynami. Naukowcy proponują, że gdyby trzęsienie ziemi rozpoczęło się od uskoku odgałęzienia „na rampie”, nagłe ciepło generowane przez ścinanie skał mogłoby „nagle podgrzać płyny, które następnie rozszerzyły się, co mogłoby spowodować, że uskok nagle stałby się bardzo śliski”. przekształcając ją w zerwaną autostradę, powiedział Stein.
„To, co może sprawić, że pęknięcia tych gałęzi będą skuteczne w wyzwalaniu czegoś ogromnego, to pęknięcie z prędkością superścinania” – dodał.
Jeśli uskok odgałęzienia pęknie z prędkością superścinania – gdzie samo pęknięcie porusza się szybciej niż najsilniejsze fale sejsmiczne – „może wlecieć w główny uskok z dużą prędkością i jednocześnie mocno go kopnąć” – powiedział Stein.
Stein i Bird stwierdzili, że wszystkie części ich propozycji powinny zostać przetestowane w przyszłości, zwłaszcza że nie jest jasne, dlaczego uszkodzenia odgałęzień mogą wywołać niektóre trzęsienia ziemi związane z uszkodzeniami spowodowanymi transformacją kontynentalną, ale nie inne.
Sieci sejsmiczne monitorujące uskoki są zwykle najsolidniejsze wzdłuż głównych uskoków, „ponieważ często myślimy, że trzęsienia ziemi zaczynają się od uskoku, który ostatecznie się osuwa” – powiedział Stein.
Jeśli jednak hipoteza Steina i Birda jest słuszna, „musimy zająć się szerszym obszarem” – zauważył. „Wszystkie te parszywe niedociągnięcia, które prawie ignorujemy jako kandydatów na duże trzęsienia ziemi, w rzeczywistości mogą być bardzo ważne”.
Odniesienie: „Dlaczego wielkie trzęsienia ziemi z transformacji kontynentalnej powstają w wyniku uszkodzeń gałęzi?” Ross S. Stein i Peter Bird, 25 września 2024 r., Listy z badań sejsmologicznych.
DOI: 10.1785/0220240175
