Зона субдукции

Причины возникновения цунами и физика процесса

Самая частая причина цунами — подводные землетрясения. Движение континентов связано с перемещениями магмы: из-за этого континенты сталкиваются. Согласно главной теории, океанические плиты наталкиваются на плиты материковые, на стыке плит образуется источник проблем — зоны субдукции, когда одна плита как бы подползает под другую. На этом стыке и происходят самые страшные события.

Эта идея, концепция спрединга, появилась в 1960-х годах. В мантии Земли происходит конвекция (внутренний теплообмен, при котором энергия передается струями и потоками), из-за чего плиты, особенно в океаническом бассейне, могут сильно смещаться.

Сильнейшие землетрясения и цунами происходят в зонах субдукции

Например, в районе Курил в настоящее время сдвиг плит составляет порядка шести сантиметров в год, а в некоторых местах доходит до десяти. Плиты сжимаются, образуются упругие напряжения, которые постепенно накапливаются. Во время землетрясения обычно происходит сброс (разрядка) накопленной упругой энергии. Однако иногда напряжение может копиться десятки и сотни лет. Тогда произойдет очень сильное землетрясение.

Источниками цунами могут быть и подводные оползни, возникающие в результате сейсмических толчков и сотрясений, а иногда самопроизвольно. Одно из самых известных таких событий произошло в 1929 году. Случилось небольшое землетрясение, которое само по себе не могло бы вызвать цунами, но привело к обрушению подводного склона. Образовался поток, который промчался несколько тысяч километров от Ньюфаундленда на юг, оборвав кабели, соединявшие Европу и Америку. Образовавшаяся волна цунами была очень мощной и вызвала большие разрушения ― это было оползневое цунами. Они, как правило, не имеют трансокеанского характера, а скорее локальные, и причиненные ими разрушения имеют масштаб десяти километров. Ньюфаундлендское событие скорее исключение.

Палеоцунами и легенда о гибели Атлантиды

Одной из причин цунами в ряде случаев становится вулканическая активность. Известный пример — вулкан Санторин. Он взорвался и вызвал этим волну цунами. Это удалось определить благодаря геологическим данным. Мы называем это палеоцунами. Удалось выяснить, что волны были до 200 метров, а по некоторым данным — 260 метров. Эта волна обрушилась на побережье Крита и, возможно, стала причиной гибели минойской цивилизации. Некоторые научные исследования показывают, что именно минойское извержение могло послужить основой для легенды о гибели Атлантиды «в один день и бедственную ночь», рассказанной Платоном.

Экспедиции по поиску палеоцунами организовываются каждый год. Но это сложная задача: надо знать область, где искать. Перспективные районы для поиска — болото на высоте первых 10–20 метров над уровнем моря (иначе цунами до него бы просто не добралось). Если волна доходила до болота, то она приносила с собой соленую воду и морские организмы. Мы раскапываем такие ямы, находим эти следы, анализируем их, связываем вместе. Иногда события древности накладываются на цунами последних десятилетий. Интересно, что самые сильные заплески обнаружены именно в палеоцунами — например, были обнаружены следы волн до 300 метров на Гавайях, случившихся несколько тысяч лет назад.

Карта очагов сильнейших исторических цунами Курило-Камчатского региона

История

Традиция

Нет одновременных письменных отчетов о 1700 г., землетрясение в Каскадии. Устно переданные легенды из Олимпийский полуостров область рассказать о эпическая битва между грозовой птицей и китом. В 2005 году сейсмолог Рут Людвин решила собрать и проанализировать анекдоты из различных источников. Первые нации группы. Отчеты Хуу-ай-ахт,Мака,Хо,Quileute,Юрок, и Дувамиш народы ссылались на землетрясения и наводнения с соленой водой. Этот сбор данных позволил исследователям прийти к приблизительному диапазону дат для события; середина была в 1701 году.

Призрачные леса

Пни деревьев в Призрачном лесу Несковин

Большой пень, торчащий из пляжного песка

Однажды во время отлива в марте 1986 года палеогеолог Брайан Этуотер копался Neah Bay с Неджири Гама, маленькая мотыга. Под верхним слоем песка он обнаружил отчетливое растение -стрелка — что выросло в слое болотистой почвы. Это открытие было доказательством того, что земля внезапно опустилась под уровень моря, в результате чего соленая вода уничтожила растительность. Событие произошло так быстро, что верхний слой песка закрыл воздух, сохранив вековые растения.

В 1987 году Этуотер организовал еще одну экспедицию, гребя по Река Копалис с доктором Дэвидом Ямагути, который тогда изучал извержения Mount St. Helens. Пара наткнулась на участок «призрачный лес «, так называемые из-за мертвых, серых пней, оставшихся стоять после внезапного наводнения соленой воды, убившего их сотни лет назад. Первоначально считалось, что он медленно умирал из-за постепенного повышения уровня моря, При ближайшем рассмотрении выяснилось, что во время землетрясения земля упала на высоту до двух метров. Первоначально протестировав ель с помощью древовидные знакомства, они обнаружили, что пни слишком сгнили, чтобы сосчитать все внешние кольца. Однако, изучив таковые из западный красный кедр и сравнив их с живыми особями в нескольких метрах от берегов, они смогли приблизительно определить год их смерти. Звонки были до 1699 года, что указывает на то, что инцидент произошел вскоре после этого. Образцы корней подтвердили их вывод, сужая временные рамки с зимы 1699 года до 1700 года.

Как и в случае с маранграсом, берега реки Копалис покрыты слоем болота, за которым следует слой песка. Джоди Буржуа и ее команда продолжили демонстрацию того, что песчаный покров возник в результате волны цунами, а не штормовой волны.

В 1995 году международная команда во главе с Аланом Нельсоном из USGS дополнительно подтвердили эти выводы 85 новыми образцами из остальной Тихоокеанский Северо-Запад. На всем протяжении Британской Колумбии, штата Вашингтон и Орегона побережье обрушилось из-за сильного землетрясения и было покрыто песком в результате последующего цунами.

Еще один призрачный лес был обнаружен Гордоном Джейкоби, дендрохронологом из Колумбийского университета, на глубине 60 футов (18 м) под водой в Озеро Вашингтон. В отличие от других деревьев, они пострадали от оползня, а не от провала в разломе во время отдельного события около 900 г.

Мероприятия

В 1960-х годах подземные трещины были обнаружены нефтяными компаниями в Пьюджет-Саунд. Считалось, что они бездействовали в течение 1990-х годов.

В 1980-е гг. Геофизики Том Хитон и Хироо Канамори из Калтех сравнил в целом спокойную Каскадию с более активными зонами субдукции в других частях Огненное кольцо. Они обнаружили сходство с разломами в Чили, Аляске и Японии. Нанкайский желоб, места, известные мегатрастные землетрясения Этот вывод был встречен скептически со стороны других геофизиков того времени.

Сиротское цунами

Исследование 1996 года, опубликованное сейсмологом Кенджи Сатаке дополнила исследование Atwater et al. с доказательствами цунами через Тихий океан. Японские летописи, в которых зафиксированы стихийные бедствия примерно с 600 г. н.э., были сообщения о шестнадцатифутовом цунами, обрушившемся на побережье Остров Хонсю вовремя Genroku. Поскольку не наблюдалось землетрясений, которые могли бы вызвать его, ученые окрестили его «сиротским цунами». Перевод Японский календарь Сатаке выяснил, что инцидент произошел около полуночи 27–28 января 1700 года, через десять часов после землетрясения. Таким образом, землетрясение магнитудой 9,0 на северо-западе Тихого океана произошло около 21:00 по местному времени 26 января 1700 года.

Каскадная вулканическая дуга

Тройные соединения Хуана де Фука и каскадная вулканическая дуга

Каскадная вулканическая дуга — это континентальная вулканическая дуга, которая простирается от северной Калифорния на прибрежный полуостров Аляска. Дуга состоит из серии стратовулканов четвертичного возраста, которые росли поверх уже существовавших геологических материалов, которые варьировались от Миоцен вулканические породы ледяной лед. Вулканическая дуга Каскад расположена примерно в 100 км от побережья и образует цепочку пиков с севера на юг, средняя высота которых превышает 3000 м (10 000 футов). Основные пики с юга на север включают:

• Пик Лассена и Гора Шаста (Калифорния)
• Кратерное озеро (Мазама), Три сестры, Гора Джефферсон, Mount Hood (Орегон)
• Mount Adams, Mount St. Helens, Mount Rainier, Ледниковый пик, Mount Baker (Вашингтон)
• Гора Гарибальди и Гора Мегер массив (Британская Колумбия)

Самые активные вулканы в цепи включают гору Сент-Хеленс, гору Бейкер, пик Лассен, гору Шаста и гору Худ

Гора Сент-Хеленс привлекла внимание всего мира, когда катастрофически разразился в 1980 г.. Сент-Хеленс продолжает грохотать, хотя и более тихо, изредка выбрасывая паровые шлейфы и испытывая небольшие землетрясения — оба признака продолжающейся магматической активности

У большинства вулканов есть главный центральный жерло, из которого произошли самые недавние извержения. Пики состоят из слоев затвердевшего андезитовый к дацитовый магма, и более кремнистые (и взрывоопасные) риолит.

К вулканам над зоной субдукции относятся:

Начало субдукции на Земле

Субдукция современного типа характеризуется низкими геотермическими градиентами и связанным с этим образованием низкотемпературных пород высокого давления, таких как эклогит и голубые сланцы . Точно так же на такие условия указывают горные массивы, называемые офиолитами , связанные с субдукцией в современном стиле. Ксенолиты эклогитов , обнаруженные в Северо-Китайском кратоне , свидетельствуют о том, что субдукция современного типа произошла по крайней мере 1,8  млрд лет назад в палеопротерозойскую эру . Тем не менее, сам эклогит образовался в результате океанической субдукции во время сборки суперконтинентов примерно 1,9–2,0 млрд лет назад.

Голубой сланец — порода, типичная для современных условий субдукции. Отсутствие голубых сланцев старше неопротерозоя отражает более богатый магнием состав океанической коры Земли в этот период. Эти более богатые магнием породы превращаются в зеленые сланцы в условиях, когда современные породы океанической коры превращаются в голубые сланцы. Древние породы, богатые магнием, означают, что мантия Земли когда- то была более горячей, но не то, что условия субдукции были более горячими. Ранее считалось, что отсутствие донеопротерозойских голубых сланцев указывает на другой тип субдукции. Обе линии доказательств опровергают предыдущие концепции субдукции современного типа, начавшейся в неопротерозойскую эру 1,0 млрд лет назад.

11.1. Субдукция

11.1.4. Геологическое выражение

Субдукция и седиментация
седиментационные бассейны – глубоководный желоб, преддуговой и задуговый бассейныандском типе (подтипе)фронтальный и тыловой бассейны (прогибы)молассовогоостроводужной обстановке преддуговые, задуговыемеждуговые бассейныфлишоидный Глубоководные желобатурбидитовплейстоценовые и голоценовыеаккреционной призмы Субдукция и магматизм
вулканические дугиэнсиалические и энсиматические островные дугивулкано-плутонические пояса1,3-10сейсмофокальной зоны Беньофа

Рис. 11.23.  Зависимость расположения вулканов Камчатки от глубины залегания зоны Беньофа.
вулканического фронта наклона зоны Беньофа

Рис. 11.24.  Латеральная миграция вулканических дуг (вулкано-плутонических поясов) над зоной субдукции вследствие изменения угла её наклона.
глубиной зон Беньофавулканизм островных дуг и континентальных окраин инициируется субдукцией

Рис. 11.25.  Схема магмообразования под Курильской островной дугой.

Рис. 11.26.  Магмогенез в надсубдукционных зонах.

Рис. 11.27.  Глубинные корни вулканов Японской островной дуги по данным сейсмотомографии.
материал субдуцировавшей океанской корымагм андезитового состававещество астеносферы, литосферной мантии и коры надсубдукционной зоныдифференциациимагматические (вулканические) серии пород;- толеитовую толеитовый базальтдацит— известково-щелочную базальтриолитандезит— шошонитовую (щелочную) Tрахитшошонитыэнсиматических островных дугахтолеитовойизвестково-щелочнойэнсиалических дугахшошонитоваяизвестково-щелочнаяконтинентальных окраинах андского типаизвестково-щелочнаяшошонитовая сериилатеральную магматическую зональностьмагматическаязональностьгеохимической и металлогенической зональностейГеохимическая зональностьлитофильныхМеталлогеническая зональность

Рис. 11.28.  Схемы размещения рудных месторождений над зонами субдукции: А – для окраин андского типа, Б – для островных дуг.
4,6,10поперечной магматической зональности1, 2, 3, 12

Рис. 11.29.  Зависимость содержания калия в вулканитах от глубины залегания зоны Беньофа.
амагматическая субдукциявыполаживанием слэбаприжатием к подошве нависающей литосферной плитыастеносферной смазки

Рис. 11.30.  Зависимость магматической активности субдукционных зон от наклона субдуцирующей плиты.
Субдукция и метаморфизм
парные метаморфические поясавысоких давлений–низких температурнизких и умеренных давлений–высоких температур.глаукофанасочетание низких и умеренных давлений и высоких температурамфиболитовой фациипалингенезомфлюидов

Рис. 11.31.  Закономерности пространственного расположения магматических и метаморфических образований в зонах субдукции.

Недавняя сейсмичность

Зоны субдукции испытывают различные типы землетрясений или сейсмичности, в том числе медленные землетрясения, мегатрастные землетрясения, межплитные землетрясения, и внутриплитные землетрясения. В отличие от других зон субдукции на Земле, Каскадия в настоящее время испытывает низкие уровни сейсмичности и не генерирует мегатрастное землетрясение с 26 января 1700 г. Несмотря на низкий уровень сейсмичности по сравнению с другими зонами субдукции, в Каскадии происходят различные типы землетрясений, которые регистрируются сейсмическими и геодезический инструменты, такие как сейсмометры и Приемники GNSS.

Тремор, разновидность медленное скольжение по сбросу, встречается почти на всем протяжении Каскадии. с интервалом 13-16 месяцев. Тремор происходит глубже на границе субдукции, чем в закрытой зоне, где происходят мегатрочные землетрясения. Глубина подземных толчков на границе субдукции в Каскадии колеблется от 28 км до 45 км. и движение настолько медленное, что люди или животные не ощущают его на поверхности, но его можно измерить геодезически. Самая высокая плотность тремора в Каскадии наблюдается от северного Вашингтона до южного острова Ванкувер и в северной Калифорнии. Тремор в Каскадии отслеживается Тихоокеанская северо-западная сейсмическая сеть полуавтоматическая система обнаружения тремора.

Большая часть чего-либо межплитные землетрясения, или землетрясения, которые происходят у границ тектонических плит, вблизи зоны субдукции Каскадия, происходят в преддуга первостепенной Североамериканская плита в Вашингтоне, к западу от Каскадная вулканическая дуга и к востоку от места возникновения тремора. Эти землетрясения иногда называют землетрясениями земной коры, и они могут нанести значительный ущерб из-за своей относительно небольшой глубины. Разрушительное межплитное землетрясение магнитудой 7 баллов. Сиэтл разлом около 900–930 гг. н. э. это вызвало подъем на 3 метра и цунами высотой 4-5 метров. Значительное количество преддуга межплитные землетрясения также встречаются в северной Калифорнии. В Орегоне межплитная сейсмичность гораздо меньше, чем в Вашингтоне и северной Калифорнии, хотя в Орегоне больше вулканическая активность чем в соседних государствах.

Внутриплощадочные землетрясения, часто связанные с напряжениями внутри погружающейся плиты в сходящиеся поля, наиболее часто встречаются в северной части Каскадии вдоль западного побережья острова Ванкувер и в Пьюджет-Саунд, а также в южной части Каскадии в пределах субдуцирующей Плита Горда, недалеко от Тройной перекресток Мендосино оффшор северной Калифорнии. В Землетрясение в Олимпии 1949 г. разрушительное внутрипластовое землетрясение магнитудой 6,7 произошло на глубине 52 км и унесло жизни 8 человек. Еще одно заметное внутриплитное землетрясение в Пьюджет-Саунд регион был магнитудой 6,8 2001 Землетрясение Нисквалли. Внутриблочные землетрясения в Каскадии происходят в областях, где субдуцирующая плита имеет высокие кривизна. Большая часть сейсмичности у берегов северной Калифорнии связана с внутриплитная деформация в пределах Плита Горда. Подобно распределению межплитных землетрясений в Каскадии, внутриплитные землетрясения в Орегоне нечасты.

Механизмы субдукции

Интенсивность натяжения плиты  (en) по существу зависит от плотности погружающейся литосферы.

Поддержание субдукции

Разница в плотности между погружающейся океанической литосферой и астеносферой является основным двигателем субдукции и даже движения тектонических плит в целом. Действительно, чем дальше литосфера удаляется от хребта (места образования океанической литосферы), тем сильнее понижается ее температура, тем больше увеличивается ее средняя плотность и тем больше она утолщается (утолщается литосферная мантия, океаническая кора. сохраняя ту же толщину). Примерно через 25 миллионов лет (млн лет назад) океанические плиты становятся плотнее, чем нижележащая астеносфера, и сила притяжения толкает их вниз, пока пассивная окраина не разорвется и не начнется субдукция.

После начала субдукции минералогические преобразования при метаморфизме погружающейся плиты приводят к увеличению плотности составляющих ее пород. Таким образом, зеленый сланец в начале субдукции будет набирать плотность при превращении в голубой сланец, чтобы достичь еще большей плотности на стадии эклогита. Сцепление, возникающее в результате этого дополнительного веса, помогает поддерживать субдукцию. Частые задержки субдукции: 50 млн лет для Тихого океана на уровне Перу, от 65 до 140 млн лет для Атлантического океана на уровне Антильской дуги и максимум 200 млн лет на уровне Флориды. Эти задержки связаны, в частности, с прочностью на изгиб старой плиты, которая стала очень толстой и жесткой.

Инициирование субдукции

Не похоже, что сегодня формируется новая зона субдукции, и даже если бы это было так, медленность процесса, вероятно, не позволила бы нам полностью изучить или даже идентифицировать ее. Предлагаемые различные модели являются результатом, с одной стороны, полевых исследований, направленных на реконструкцию хронологии и магматической эволюции нынешних или старых зон субдукции, а с другой стороны, теоретических моделей, основанных на численном моделировании .

Рассмотрены пять основных моделей, которые можно разделить на два класса.

Индуцированная инициация, когда конвергенция плит уже существует, но все еще вызывает образование новой зоны субдукции:

1. Изменение полярности.
2. Зональный перенос.

Самопроизвольное зарождение, когда значительные контрасты латеральной плотности нагружают литосферу механическими слабостями (происхождение которых может быть различным):

1. Обрушение трансформирующего разлома .
2. Обрушение края головы плюма .
3. Обрушение пассивной маржи .

Модели п ос  1, 3 и 4 основаны на убедительном естественные примеры (реверсирование полярности дуги Соломоновых островов ( миоцен ) коллапс преобразования ошибки: Тихоокеанский Западный ( миоцен ) коллапс маржинальной шлейфе: Кариб ( меловые ) и каскады ( эоцен )). Модели п кость  2 и 5 плохо документированы , но могут применяться к некоторым естественным примерам неизвестного возраста (область передачи данных : в Индийском океане  , коллапс пассивной окраины: Гибралтар Arc ).

Америка тут как тут

В ноябре 2018 г. Япония и США провели первые совместные учения под названием «Защита Сенкаку». Учения проводились на картах в здании японского министерства обороны. В них приняли участие руководители трёх видов сил самообороны Японии, а также высокопоставленные офицеры ВМС США. В основу плана учений были положены реальные события 2012 г. Согласно легенде, к необитаемым островам якобы подплывают небольшие рыболовецкие суда и баркасы, с которых под видом рыбаков высаживаются вооружённые китайские граждане. В ответ Токио направляет на острова силы самообороны. Начинаются вооружённые столкновения, в которые вмешивается регулярная армия КНР. В целях поддержки японцев США направляют в район Восточно-Китайского моря стратегическую авиацию, которую на учениях обозначал не виртуальный, а реальный бомбардировщик В-52.

В январе 2021 г. между президентом США Джо Байденом и премьер-министром Ёсихидэ Суга состоялся телефонный разговор, во время которого Байден заверил японского коллегу, что в соответствии со статьёй 5 двустороннего Договора о взаимном сотрудничестве и безопасности от 1960 г. США обеспечат оборону Японии и островов Сенкаку.

twitter.com/sugawitter
В январе 2021 г. президент США Джо Байден в телефонном разговоре заверил премьер-министра Японии Ёсихидэ Суга, что США обеспечат оборону Японии и островов Сенкаку.

В целях отработки совместных действий против КНР в районе островов Сенкаку в феврале 2021 г. США и Япония запланировали провести первые двухсторонние манёвры. По легенде учений, американские военнослужащие, расквартированные в Японии, должны были высадиться на архипелаг. Транспортная авиация готовилась осуществить перевозку и выброску боеприпасов и продовольствия. Американские морпехи отрабатывали приёмы их поиска и доставки в лагерь. Но из-за плохих погодных условий учения перенесли. По информации японской газеты Nikkei, совместная американо-японская тренировка пройдёт до конца этого года. В ней примут участие сухопутные, морские и военно-воздушные силы самообороны Японии, а также морская пехота и авиация США.

twtext.com
Военные объекты Японии рядом с островами Сенкаку.

Вероятнее всего, американо-японские учения приурочат к другим масштабным учениям, которые запланированы на май этого года. В них совместно с сухопутными силами США и Японии будут участвовать подразделения Франции. Японская газета Yomiuri сообщила, что в начале апреля 2021 г. должна состояться встреча президента США Джо Байдена и премьер-министра Японии Ёсихидэ Суги, на которой обе стороны, как ожидается, подпишут документ, гарантирующий совместную защиту архипелага Сенкаку. В целях оправдания роста военного присутствия США в регионе Токио и Вашингтон заявили, что в 2020 г. китайские корабли якобы 333 раза приближались к архипелагу Сенкаку и 24 раза нарушали его морские границы. По информации японских властей, сторожевики китайской морской полиции неоднократно препятствовали лову рыбы японскими рыбаками и требовали, чтобы они покинули территориальные воды Китая.

Согласно данным британского издания Sunday Express, Пекин утверждает, что почти 3,3 миллиона квадратных километров (1,3 миллиона квадратных миль) Южно-Китайского моря принадлежат КНР. Причина таких заявлений — неурегулированность территориальных споров, возникших по итогам Второй мировой войны в результате политики США против коммунистического Китая.

kaiho.mlit.go.jp
Токио и Вашингтон заявили, что в 2020 г. китайские корабли якобы 333 раза приближались к архипелагу Сенкаку и 24 раза нарушали его морские границы.