Kluso zemestrīču draudi - - Ilgtspēja - 2020

Saturs:

Anonim

Trokšņa trūkums ne vienmēr rada zemestrīci nekaitīgā veidā. Daži no klusajiem tipiem varētu radīt postošus cunami vai lielākus satricinājumus

Redaktora piezīme: Šis stāsts sākotnēji tika publicēts 2004. gada marta izdevumā .

2000. gada novembra sākumā Lielā Havaju sala piedzīvoja lielāko zemestrīci vairāk nekā desmit gadu laikā. Aptuveni 2000 kubikmetru kilometru no Kilauea vulkāna dienvidu slīpuma pavērās pretī okeānam, atbrīvojot 5,7 lielu šoka enerģiju. Daļa no šīs kustības notika apgabalā, kur katru dienu tūkstošiem cilvēku apstājas, lai iegūtu ieskatu vienā no salas iespaidīgākajām lavas plūsmām. Tomēr, kad zemestrīce skāra, neviens nezināja - pat ne seismologus. Kā varētu ignorēt šādu ievērojamu notikumu?

Kā izrādās, pukšana nav visu zemestrīču būtiska sastāvdaļa. Pasākums Kilauea bija viens no pirmajiem nepārprotamajiem ierakstiem par tā saucamo kluso zemestrīci, kas bija tikai pirms dažiem gadiem zinātnei zināma masveida zemes kustība. Patiešām, es nekad nebūtu atklājis šo traku, ja mani kolēģi ASV Ģeoloģijas dienesta Havaju vulkānu observatorijā vēl nav izmantojuši jutīgu instrumentu tīklu, lai uzraudzītu vulkāna darbību. Kad es beidzot pamanīju, ka Kilauea dienvidu mala bija novirzījusies 10 centimetrus gar pazemes defektu, es arī redzēju, ka šī kustība bija aizkavējusies gandrīz 36 stundas - bruņurupuča temps zemestrīcei. Tipiskā trīce, pretējā pusē kļūdas raķešu garām viens otru dažu sekunžu laikā - pietiekami ātri, lai radītu seismisko viļņi, kas izraisa zemes dārdoņa un krata.

Bet tikai tāpēc, ka zemestrīce notiek lēni un mierīgi, to nenozīmē. Mani pētnieki un es sapratu, ka Kilauea klusā zemestrīce varētu būt katastrofas drauds. Ja tam pašam lielajam klints un gruvešu ķermenim būtu jāgūst impulss un gigantiska zemes nogruvuma forma, kas atdalās no pārējā vulkāna un strauji bīdās jūrā, sekas būtu postošas. Sabrukšanas materiāls jūras ūdeni virzītu uz straujiem cunami viļņiem, kas varētu apdraudēt piekrastes pilsētas visā Klusā okeāna reģionā. Šāda katastrofāla sānu neveiksme, kā to sauc ģeologi, ir potenciāls drauds daudziem salu vulkāniem visā pasaulē.

Negaidīts maisījums
NEPIECIEŠAMS, kluso zemestrīču atklāšana atklāj vairāk labu ziņu nekā slikta. Katastrofas malas neveiksmes ir vājas, un instrumenti, kas ieraksta klusas zemestrīces, var padarīt iespējamu agrīnus brīdinājumus. Jauni pierādījumi par apstākļiem, kas varētu izraisīt klusu slīdēšanu, liecina par treknām stratēģijām, lai novērstu sānu sabrukumu. Tiek ziņots arī par klusu zemestrīču rašanos vietās, kur sānu neveiksme nav problēma. Klusā zemestrīce ir iedvesmojošs veids, kā uzlabot prognozes par to, ka viņi uz zemes cīnās.

Kluso zemestrīču atklāšana un to saikne ar katastrofālu sānu sabrukumu bija citu potenciālu dabas apdraudējumu izpētes blakusprodukts. Destruktīvās zemestrīces un vulkāni ir bažas Japānā un ASV ziemeļrietumos, kur tektoniskās plāksnes pastāvīgi ienirt dziļumā zemē, ko sauc par subdukcijas zonām. Sākot ar 1990. gadu sākumu, ģeologi sāka izvietot lielus tīklus, kuros pastāvīgi ieraksta globālās pozicionēšanas sistēmas (GPS) uztvērējus šajos reģionos un gar aktīvo vulkānu, piemēram, Kilauea, nogāzēm. Saņemot signālus no vairāk nekā 30 navigācijas satelītu konstelācijas, šie instrumenti jebkurā brīdī var mērīt savas pozīcijas planētas virsmā dažu milimetru robežās.

Paredzams, ka zinātnieki, kas izvietoja šos GPS uztvērējus, redzēs gan lēno, nežēlīgo planētas čaulas kustību, gan relatīvi ātras kustības, ko izraisa zemestrīces un vulkāni. Bija pārsteigums, kad šie instrumenti atklāja nelielas zemes kustības, kas nav saistītas ar kādu zināmu zemestrīci vai izvirdumu. Kad pētnieki iezīmēja zemes kustības uz kartes, modelis, kas radīja ļoti daudz līdzīgu defektu kustības raksturlielumu. Citiem vārdiem sakot, visas GPS stacijas, kas atrodas vienā noteiktā bojājuma pusē, pārvietoja vairākus centimetrus tajā pašā vispārējā virzienā. Šis modelis nebūtu bijis pārsteigums, ja būtu izveidojies gadu vai ilgāk. Tādā gadījumā zinātnieki būtu zinājuši, ka bija atbildīgs par lēnu un stabilu procesu, ko sauc par vainas creep. Bet ar ātrumu līdz centimetriem dienā, noslēpumu notikumi bija simtiem reižu ātrāki par to. Šie klusie zemestrīces, salīdzinot ar to relatīvo ātrumu, dalījās citā atribūtā ar trokšņainajiem kolēģiem, kas tos atšķīrās no bojājuma: tie nav stabili procesi, bet gan ir diskrēti notikumi, kas pēkšņi sākas un beidzas.

Tas pēkšņs sākums, kad tas notiek vulkāniskās salas nogāzēs, rada bažas par iespējamu katastrofālu sānu notikumu. Visbiežāk sastopamās zemestrīces notiek pie defektiem, kuriem ir iebūvēti bremzes: kustība apstājas, kad stresu atbrīvo starp diviem zemes gabaliem, kas mēģina pāriet viens otru tālāk. Bet aktivitāte nedrīkst apstāties, ja smaguma pakāpe kļūst par galveno vadītāju. Sliktākajā gadījumā vulkāna daļa, kas atrodas virs bojājuma, kļūst tik nestabila, ka pēc slīdēšanas sākums, gravitācija velk visu kalnu nogāzi lejup, līdz tas izzūd grunts kaudzē uz okeāna grīdas.

Vulkānu, piemēram, Kilauea, nogāzes kļūst stāvas un neaizsargātas pret šāda veida sabrukumu, kad lava no atkārtotām izvirdumiem uzkrājas tās ātrāk, nekā tās var mazināt. Atklājot kluso zemestrīci Kilauea, ir redzams, ka vulkāna dienvidu mala ir kustībā - varbūt ceļā uz iespējamu iznīcināšanu.

Pašlaik berze gar vainu darbojas kā avārijas bremzēšana. Bet daudzās citās situācijās gravitācija ir uzvarējusi. Zinātnieki jau sen ir pieredzējuši seno sabrukumu skaņas attēlus milzīgos atkritumos laukos seklajos ūdeņos, kas apņem vulkāniskās salas visā pasaulē, tostarp Maljorku Vidusjūrā un Kanāriju salām Atlantijas okeānā. Havaju salās ģeologi ir atraduši vairāk nekā 25 individuālus sabrukumus, kas notikuši pēdējo piecu miljonu gadu laikā - acu mirgošana ģeoloģiskajā laikā.

Tipiskā slaidā materiāls, kas nonāk okeānā, ir simtiem reižu lielāks par Svētā Helena kalna posmu, kas 1980. gada izvirduma laikā izlauzās vairāk nekā pietiekami, lai izraisītu milzīgu cunami. Piemēram, Havaju salā Lanai ģeologi atklāja liecības par viļņu darbību, ieskaitot bagātīgus jūras korpusa fragmentus 325 metru augstumā. Gary M. McMurtry no Havaju universitātes Manoa un viņa kolēģiem secina, ka visticamākais veids, kā čaumalas varētu sasniegt tik augstu atrašanās vietu, bija cunami viļņos, kas sasniedza pārsteidzošu augstumu 300 metru gar dažām Havaju piekrastēm. Lielākā daļa no augstākajiem viļņiem, kas ierakstīti mūsdienās, nebija lielāki par vienu desmito daļu.

Gatavošanās sliktākajam
Tā kā šāds notikums var izskaidrot, šis apdraudējums jāsaprot atbilstošā kontekstā. Vulkānisko nogāžu katastrofāla neveiksme ir ļoti reta cilvēka laikmetā - lai gan daudz biežāk nekā liels asteroīds vai komēta var kaitēt sadursmēm ar zemi. Sabrukumi, kas ir pietiekami lieli, lai radītu cunami, notiek kaut kur Havaju salās tikai aptuveni reizi 100 000 gados. Daži zinātnieki lēš, ka šādi notikumi notiek visā pasaulē reizi 10 000 gados. Tā kā apdraudējums ir ārkārtīgi destruktīvs, kad tas notiek, daudzi zinātnieki piekrīt, ka ir vērts sagatavoties.

Lai atklātu deformāciju nestabilās vulkāniskajās salās, tiek uzsākti nepārtrauktu GPS uztvērēju tīkli Indijas okeānā Réunion salā, Fogo, Kaboverdes salās, un visā Galápagas arhipelāgā. Piemēram, Kilauea tīkls, kurā ir vairāk nekā 20 GPS staciju, jau ir atklājis, ka vulkāns piedzīvo klusumu, klusu zemestrīci, kā arī lielas, destruktīvas tipiskas zemestrīces. Daži zinātnieki tomēr ierosina, ka Kilauea patlaban var tikt pasargāta no katastrofāla sabrukuma vairāku zemūdens kaudzēs, kas, iespējams, sabrūk - vecās malas drupas, kas ir tās dienvidu sānu malas. Jauni atklājumi par to, kā Kilauea slīd, var viegli vispārināt uz citiem salu vulkāniem, kuriem var nebūt līdzīgas nostiprināšanas struktūras.

Neatkarīgi no sala īpašajiem apstākļiem pāreja no klusa slīdēšanas uz pēkšņu sabrukumu nozīmētu pēkšņu mobilā slīpuma paātrinājumu. Sliktākajā gadījumā šis paātrinājums nekavējoties turpināsies, lai izvairītos no ātruma, kas ļautu agrīnai atklāšanai un brīdināšanai. Labākajā gadījumā paātrinājums notiktu lēcienos un sākumā, klusu zemestrīču kaskādē, kas lēnām palielinās parastās zemestrīcēs, un pēc tam uz katastrofu. Nepārtraukts GPS tīkls varētu viegli atklāt šo piemēroto paātrinājumu, pirms sākās zemestrīces zemestrīces, un ar veiksmi daudz laika, lai varētu izmantot noderīgu cunami brīdinājumu.

Ja sabrukums bija pietiekami liels, tomēr dažu stundu vai pat dienu brīdinājums varētu būt tik maz komforta, jo tajā brīdī būtu tik grūti izdzīvot ikvienu. Šī problēma rada jautājumu par to, vai varas iestādes varētu īstenot preventīvus pasākumus. Okeāna vulkānu spārnu stabu stabilizēšanas problēma ir atrisināma - principā. Tomēr praksē vajadzīgie centieni būtu milzīgi. Apsveriet vienkāršu brutālu spēku. Ja no nestabila vulkāniskā sāna augšējās virsmas tiktu izņemts pietiekami daudz akmeņu, tad gravitācijas potenciālā enerģija, kas vada sistēmu pret sabrukumu, izzustu vismaz vairākus simtus tūkstošu gadu. Otrā iespējamā metode - lēnām nestabilas sānu malas pazemināšana ar nelielu zemestrīču sēriju - būtu daudz lētāka, bet ar ģeoloģiskiem nezināmiem un potenciāliem apdraudējumiem. Lai to izdarītu, zinātnieki varētu iedomāties kā līdzekli, lai novērstu sabrukumu, kas patlaban var braukt klusās zemestrīcēs Kilauea.

Deviņas dienas pirms pēdējās klusās zemestrīces Kilauea laikā, mazāk nekā 36 stundu laikā, vulkānā nokrita gandrīz metrs ūdens. Ģeologi jau sen ir zinājuši, ka ūdens noplūde bojājumos var izraisīt zemestrīces, un deviņas dienas ir aptuveni tikpat daudz laika, kādu tās uzskata par nepieciešamu, lai piecu kilometru dziļumā aizkavētu Kilauea plaisas un poras. kur notika klusā zemestrīce. Mani kolēģi un man ir aizdomas, ka virsējā klints slogs saspiestu lietus ūdeni, piespiežot kļūdas malas atsevišķi un padarot to daudz vieglāk slīdēt garām viens otram.

Šis atklājums dod ticību pretrunīgajai idejai par ūdens vai tvaika stingri iesmidzināšanu nestabilas sānu pamatnes defektos, lai izraisītu stresa mazināšanas zemestrīces, kas vajadzīgas, lai to lēnām nolaistu. Šāda veida cilvēka izraisīta slīdēšana notiek ļoti mazos svaros ģeotermālās iekārtās un citās vietās, kur ūdens tiek iesūknēts zemē.

Bet, kad runa ir par vulkāniem, vislielākās grūtības ir pareizā šķidruma daudzuma ievietošana pareizajā vietā, lai netīši neradītu tādu sabrukumu, kas ir jāizvairās. Daži ģeofizisti šo stratēģiju uzskatīja par veidu, kā mazināt stresu Kalifornijas draņķīgajā San Andreas vainas dēļ, bet galu galā viņi atteicās no idejas, jo baidījās, ka tas radīs vairāk problēmu nekā tas atrisinātu.

Ūdens ķīļi
PĀRBAUDOT uzmanību uz vulkāna sānu katastrofālā sabrukuma fenomenu, kluso zemestrīču atklāšana liek zinātniekiem pārskatīt dažādus kļūdas kustības aspektus, tostarp seismisko apdraudējumu novērtējumus. ASV Klusā okeāna ziemeļrietumos pētnieki ir novērojuši daudzas klusas zemestrīces gar milzīgo Kaskādijas bojājumu zonu starp Ziemeļamerikas plāksni un Juan de Fuca plāksni. Viena no šīm klusajām zemestrīcēm raksturīgajām iezīmēm ir tā, ka tās notiek regulāri - tik regulāri, ka zinātnieki tagad prognozē to rašanos veiksmīgi.

Šī paredzamība, visticamāk, izriet no tā, ka ūdens, kas plūst no zemākas subdukcijas zonām, var būtiski kontrolēt, kad un kur šie bojājumi klusi slīd. Tā kā padeves plāksne nogrimst dziļāk zemē, tā saskaras ar augstākām un augstākām temperatūrām un spiedieniem, kas atbrīvo ievērojamu ūdens daudzumu, kas iesprūst ūdenī esošajās minerālvielās. Klusās zemestrīces var notikt tad, kad šķidruma partija no plāksnes darbojas līdz galam - šķidruma caurlaižot, tā mazliet sabojos defektu zonu, iespējams, ļaujot nedaudz lēni.

Turklāt pagājušā gada jūnijā Garry Rogers un Herb Dragert no Kanādas Ģeoloģijas dienesta ziņoja, ka šie klusie trīce var pat kalpot kā priekšteces dažu reģiona lielo, zemes satricinošo šoku gadījumā. Tā kā lēni lēcieni notiek dziļi un ar diskrētiem intervāliem, tie regulē ātrumu, kādā spriedze uzkrājas zemākajā bojājumu zonas daļā, kas pārvietojas līkumos un sākas. Šajā seklajā, bloķētajā vainas segmentā parasti ir vajadzīgi gadi vai pat gadsimti, lai iegūtu lielu stresu, kas nepieciešams, lai izlaistu lielu šoku. Rogers un Dragert tomēr liek domāt, ka klusā slīdēšana var dramatiski paātrināt šo stresa pieaugumu, tādējādi palielinot pastāvīgas zemestrīces risku nedēļās un mēnešos pēc klusuma.

Klusās zemestrīces liek zinātniekiem pārdomāt arī seismiskās prognozes arī citās pasaules daļās. Tiek uzskatīts, ka Japānas reģioni netālu no vairākiem tā sauktajiem seismiskajiem trūkumiem - apgabaliem, kur citādi seismiski aktīvā reģionā notiek mazāk nekā gaidīts regulāras zemestrīces - ir aizkavējusies destruktīvs šoks. Bet, ja klusā slīdēšana ir mazinājusi stresu šajos bojājumos bez zinātnieku izpratnes, tad bīstamības pakāpe faktiski var būt mazāka nekā viņi domā. Tāpat, ja līdz brīdim, kad līdz šim nav konstatēti neaktīvi traucējumi, tiek atklāts kluss slips, šīm struktūrām būs nepieciešama rūpīga izvērtēšana, lai noteiktu, vai tās spēj arī sagraut zemestrīces.

Ja nākotnes pētījums atklāj klusas zemestrīces, kas ir kopīga iezīme lielākajai daļai lielu defektu, tad zinātnieki būs spiesti pārskatīt ilgstošas ​​doktrīnas par visām zemestrīcēm. Daudzu dažādu vainu izlūkošanas ātrumu novērošana rada reālu izaicinājumu teorētiķiem, kas mēģina izskaidrot vainas procesu, piemēram, ar fizikāliem pamatlikumiem. Tagad tiek uzskatīts, ka novēroto zemestrīču skaitu un izmērus var izskaidrot ar diezgan vienkāršu berzes likumu. Bet vai šis likums var ņemt vērā arī klusās zemestrīces? Līdz šim nav atrasta galīga atbilde, bet pētījumi turpinās.

Klusās zemestrīces tikai sāk sākt publisko leksiku. Šie izsmalcinātie notikumi rada eksponenciālu pieaugumu mūsu izpratnē par to, kā un kāpēc tiek pieļauta kļūda. Sarežģītā defekta atšifrēšanas nozīmi ir grūti pārspīlēt, jo tad, kad defekti ātri paslīd, tie var radīt milzīgus bojājumus, dažreiz lielā attālumā no avota. Kluso zemestrīču esamība dod zinātniekiem pilnīgi jaunu leņķi slīdēšanas procesā, ļaujot detalizētai defektu zonu izpētei visos to kustības posmos.