Niektóre trzęsienia ziemi, które mają miejsce obecnie, mogą być wstrząsami wtórnymi z XIX wieku

Wstrząsy wtórne występują po dużych trzęsieniach ziemi – czasem tygodniami, czasem dziesięcioleciami. Jednak w Stanach Zjednoczonych niektóre obszary mogą doświadczać wstrząsów spowodowanych wydarzeniami mającymi stulecia.

W XIX wieku w kontynentalne wnętrze Ameryki Północnej nawiedziły jedne z najsilniejszych trzęsień ziemi w historii Stanów Zjednoczonych. Z nowego badania wynika, że ​​prawie dwa wieki później środkowe i wschodnie Stany Zjednoczone mogą nadal odczuwać skutki tych wydarzeń.

Zrozumienie wstrząsów wtórnych

Kiedy nastąpi trzęsienie ziemi, mniejsze trzęsienia ziemi, zwane wstrząsami wtórnymi, mogą nadal wstrząsać obszarem przez kilka dni lub lat po pierwotnym trzęsieniu ziemi. Te małe trzęsienia ziemi zmniejszają się z czasem i są częścią procesu resetowania usterek po pierwotnym trzęsieniu ziemi. Chociaż wstrząsy wtórne są mniejsze niż wstrząs główny, nadal mogą uszkodzić infrastrukturę i utrudniać odbudowę po pierwotnym trzęsieniu ziemi.

Nowe perspektywy aktywności sejsmicznej

„Niektórzy naukowcy zakładają, że współczesne trzęsienia ziemi w częściach stabilnej Ameryki Północnej to wstrząsy wtórne, inni natomiast uważają, że są to głównie zjawiska sejsmiczne tła” – powiedział Yuxuan Chen, geolog z Uniwersytetu Wuhan i główny autor badania. „Chcieliśmy spojrzeć na to z innej perspektywy, stosując metodę statystyczną”.

W 1886 roku niszczycielskie trzęsienie ziemi o sile 6,7–7,3 w skali Richtera nawiedziło Charleston w Południowej Karolinie. Jak wynika z nowego badania opublikowanego w czasopiśmie AGU, trzęsienia ziemi sprzed wieków, w tym to wydarzenie, nadal mogą wywoływać wstrząsy wtórne w niektórych częściach Stanów Zjednoczonych. Solidne podłoże JGR. Źródło: Henri de Saussure Copeland

Badanie opublikowano 7 listopada br Journal of Geophysical Research: Solid Earth, Czasopismo AGU poświęcone jest badaniom nad strukturą, ewolucją i deformacjami wnętrza naszej planety.

Historyczne trzęsienia ziemi i ich dziedzictwo

Obszary w pobliżu epicentrów tych historycznych trzęsień ziemi do dziś pozostają aktywne sejsmicznie, więc jest możliwe, że niektóre współczesne trzęsienia ziemi są długotrwałymi wstrząsami wtórnymi po trzęsieniach ziemi, które miały miejsce w przeszłości. Mogą to być jednak także wstrząsy poprzedzające większe trzęsienia ziemi lub trzęsienie ziemi w tle, które jest normalną aktywnością sejsmiczną na danym obszarze.

Według Służby Geologicznej Stanów Zjednoczonych (USGS)Nie ma sposobu na odróżnienie wstrząsów wstępnych od wstrząsów wtórnych, dopóki nie nastąpi większe trzęsienie ziemi, ale naukowcy nadal potrafią rozróżnić wstrząsy wtórne. Dlatego określenie przyczyny niedawnych trzęsień ziemi jest ważne dla zrozumienia przyszłego ryzyka katastrof na tych obszarach, nawet jeśli bieżąca aktywność sejsmiczna powoduje niewielkie szkody lub nie powoduje ich wcale.

Zespół skupił się na trzech historycznych zdarzeniach sejsmicznych o szacunkowej sile 6,5–8,0: trzęsieniu ziemi w pobliżu południowo-wschodniego Quebecu w Kanadzie w 1663 r.; oraz trzy trzęsienia ziemi w pobliżu granicy Missouri i Kentucky w latach 1811-1812; oraz trzęsienie ziemi w Charleston w Południowej Karolinie w 1886 r. Te trzy zdarzenia są największymi trzęsieniami ziemi we współczesnej historii osiadłej Ameryki Północnej, a większe trzęsienia ziemi powodują więcej wstrząsów wtórnych.

Stabilne wnętrze kontynentalne Ameryki Północnej leży dalej od granic płyt i charakteryzuje się mniejszą aktywnością tektoniczną niż obszary bliżej granic płyt, takie jak zachodnie wybrzeże Ameryki Północnej. W rezultacie na trzech obszarach objętych badaniem trzęsienia ziemi nie są często doświadczane, co rodzi dalsze pytania dotyczące pochodzenia współczesnych trzęsień ziemi.

Metodologia badania

Aby dowiedzieć się, czy niektóre z występujących dzisiaj trzęsień ziemi to długotrwałe wstrząsy wtórne, zespół musiał najpierw zidentyfikować niedawne trzęsienia ziemi, na których mógł skoncentrować swoje wysiłki. Wstrząsy wtórne skupiają się wokół pierwotnego epicentrum, więc obejmują trzęsienia ziemi w promieniu 250 km (155 mil) od historycznych epicentrów. Skoncentrowali się na trzęsieniach ziemi o sile większej lub równej 2,5, ponieważ trudno jest wiarygodnie zarejestrować coś mniejszego.

Zespół zastosował podejście statystyczne zwane metodą najbliższego sąsiada do danych sejsmicznych USGS, aby określić, czy ostatnie trzęsienia były prawdopodobnymi wstrząsami wtórnymi, czy też niepowiązaną aktywnością sejsmiczną w tle. Według USGS, wstrząsy wtórne występują w pobliżu pierwotnego epicentrum i zanim aktywność sejsmiczna wznowi się na poziomie tła. W ten sposób naukowcy mogą wykorzystać tło sejsmiczne obszaru i lokalizację trzęsienia ziemi, aby powiązać trzęsienie ziemi z głównym wstrząsem.

„Korzystasz z czasu, odległości i wielkości par zdarzeń i próbujesz znaleźć powiązanie między dwoma zdarzeniami – taki jest pomysł” – powiedział Chen. „Jeśli odległość między parą trzęsień ziemi jest bliższa, niż oczekiwano na podstawie wydarzeń w tle, istnieje większe prawdopodobieństwo, że jedno trzęsienie ziemi będzie wstrząsem wtórnym drugiego”.

Odległość między epicentrami to tylko jeden element układanki, mówi Susan Hough, geofizyk z USGS, która nie była zaangażowana w badania.

„Pod pewnymi względami trzęsienia ziemi wyglądają jak wstrząsy wtórne, jeśli spojrzeć na rozkład przestrzenny, ale trzęsienia ziemi mogą być ściśle skupione z kilku powodów” – powiedział Hogue. „Po pierwsze, są to wstrząsy wtórne, ale możliwy jest również proces pełzania, który nie jest częścią procesu wstrząsów wtórnych. Dokładne znaczenie ich wyników jest nadal kwestionowane.”

Wyniki i implikacje

Analizując rozmieszczenie przestrzenne, badanie wykazało, że sekwencja wstrząsów wtórnych z 1663 r. w pobliżu południowo-wschodniego Quebecu w Kanadzie dobiegła końca i że współczesna aktywność sejsmiczna w regionie nie ma związku ze starożytnym trzęsieniem ziemi. Jednak pozostałe dwa wydarzenia historyczne mogą nadal wywołać wstrząsy wtórne wieki później.

W pobliżu granicy Missouri i Kentucky naukowcy odkryli, że około 30% wszystkich trzęsień ziemi w latach 1980–2016 było prawdopodobnie wstrząsami wtórnymi po dużych trzęsieniach, które nawiedziły ten region w latach 1811–1812. Zespół odkrył, że w Charleston w Południowej Karolinie około 16% współczesnych trzęsień ziemi to wstrząsy wtórne po trzęsieniu ziemi z 1886 r. Zatem współczesne trzęsienia ziemi na tych obszarach można przypisać zarówno wstrząsom wtórnym, jak i wtórnym.

„To rodzaj mieszanki” – powiedział Chen.

Ocena ryzyka sejsmicznego

Aby ocenić niedawne zagrożenia sejsmiczne w regionie, naukowcy monitorują trzęsienia ziemi i trzęsienia ziemi w tle, a także wszelkie wstrząsy wtórne. Badanie wykazało, że aktywność sejsmiczna wsteczna jest główną przyczyną trzęsień ziemi we wszystkich trzech obszarach objętych badaniem, co może być oznaką ciągłego wzrostu ciśnienia. Sekwencje wstrząsów wtórnych słabną z czasem, ale wzrost ciśnienia może w przyszłości doprowadzić do większych trzęsień ziemi. Jednakże niektóre defekty mogą wkraść się bez powodowania wzrostu ciśnienia.

„Aby dokonać przyszłej oceny ryzyka, naprawdę musimy zrozumieć, co wydarzyło się 150 lub 200 lat temu” – powiedział Hogg. „Dlatego ważne jest stosowanie nowoczesnych metod radzenia sobie z problemem”.

Odniesienie: „Długotrwałe wstrząsy wtórne w strefie sejsmicznej Nowego Madrytu i pozostałej stabilnej Ameryce Północnej”, Yuexuan Chen i Mian Liu, 7 listopada 2023 r., Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
doi: 10.1029/2023JB026482