Трансформный разлом Сан-Андреас

Трансформный разлом Сан-Андреас

 

Содержание страницы

Введение

Разлом Сан-Андреас (San Andreas Fault) – это трансформный, правосторонний разлом между Тихоокеанской плитой (Pacific Plate) и Североамериканской плитой (North American Plate). Протяжённость разлома 1300 км.
Разлом Сан-Андреас проходит вдоль Тихоокеанского побережья Северной Америки, по территории штата Калифорния (США). Большая часть разлома Сан-Андреас простирается по суше.
Разлом Сан-Андреас образовался в результате поддвига плиты Фараллон ( Farallon Plate) под Североамериканскую плиту.

Поддвиг – тектонический разрыв, морфологически аналогичный надвигу, но с активным движением лежачего бока пододвигающегося под висячий.





Параллельно разлому Сан-Андреас, проходят правосторонние разломы Сан-Габриель (San Gabriel Fault) и Сан-Хасинто (San Jacinto Fault).

Правосторонние разломы Сан-Андреас, Сан-Габриель, Сан-Хасинто
Правосторонние разломы Сан-Андреас, Сан-Габриель, Сан-Хасинто

С разломом Сан-Андреас связаны землетрясения, достигающие магнитуды 9 и вызывающие поверхностные смещения до 7 м. Наиболее известными являются Землетрясение в Сан-Франциско (1906 год) и Землетрясение Лома-Приета (1989 год).

К началу страницы

Разлом Сан-Андреас, как граница тектонических плит

Разлом Сан-Андреас – это граница между Тихоокеанской и Американской плитами. Полосчатое расположение магнитных аномалий на дне Тихого океана у берегов Калифорнии, к югу от зоны дробления Мендосино, свидетельствует, что возраст океанического дна уменьшается, по мере приближения к Калифорнии.

Полосчатые магнитные аномалии (А) и аномалии силы тяжести (В) на дне Тихого океана у берегов Калифорнии
Полосчатые магнитные аномалии (А) и аномалии силы тяжести (В) на дне Тихого океана у берегов Калифорнии

Из интерпретации полосчатых магнитных аномалий можно предположить, что океанический хребет, в котором образовалось это океаническое дно, уже исчез под Северо – Американским континентом. Можно предполагать, что подводные хребты Горда и Хуан-де-Фука у берегов северной Калифорнии и Восточно-Тихоокеанское поднятие, которое протягивается вплоть до Калифорнийского залива с юга, являются остатками этого океанического хребта.

Плитно-тектонический механизм образования разлома Сан-Андреас

Восточно-Тихоокеанский рифт (The East Pacific Rise)
Восточно-Тихоокеанский рифт (The East Pacific Rise)

Разлом Сан-Андреас представляет собой трансформный разлом, соединяющий два фрагмента (северный и южный) Тихоокеанского океанического хребта (Уилсон, 1965; Атуотер, 1970).
Весьма закономерно изменяется возраст океанического дна, граничащего с Американским континентом у берегов Калифорнии, от 29 млн лет у мыса Мендосино в зоне северного участка разлома Сан-Андреас, до 4 млн лет в Калифорнийском заливе в Мексике. То есть, океанический хребет (рифт), из которого сформировалось дно окевна, двигаясь с запада, вступил в контакт с зоной субдукции по глубоководному желобу у берегов Калифорнии, вблизи м. Мендосино, около 29 млн лет назад, был поглощен этим желобом и исчез под Американским континентом. А сам глубоководный желоб превратился в трансформный разлом Сан-Андреас.

Трансформный разлом и Зона дробления
Трансформный разлом и Зона дробления

Плита Фараллон

Плита Фараллон (Farallon Plate) – это океаническая литосферная плита. Плита Фараллон начала погружаться под западное побережье Северо-Американской плиты с Юрского периода (~150 млн лет назад). Плита получила название в честь Фараллоновых островов, расположенных западнее Сан-Франциско. К настоящему времени, центральная часть плиты Фараллон полностью погрузилась под юго-западную часть Северо-Американской плиты.

Плита Фараллон 80 МА
Плита Фараллон 80 МА

Остатками плиты Фараллон на поверхности Земли являются:
– плита Исследователя (Explorer Plate), погружается под северную часть Северо-Американской плиты;
– плита Хуан де Фука (Juan de Fuca plate), погружается под северную часть Северо-Американской плиты;
– плита Горда (Gorda plate), погружается под северную часть Северо-Американской плиты;
– плита Кокос (Cocos plate), погружается под Карибскую плиту;
– плита Наска (Nazca plate), погружается под Южно-Американскую плиту.
Плита Фараллон ответственна за образование старых островных дуг, а также различных фрагментов континентальной коры и последующей аккреции их с Северо-Американской плитой.

К началу страницы

Зона дробления Мендосино и разлом Сан-Андреас.

Зона дробления Мендосино (Mendocino Fracture Zone) – подводная зона дробления (submarine fracture zone) в восточной части Тихого океана, определяемая одним из главных трансформных разломов, рассекающих зону спрединга (spreading centre) рифтовой зоны Горда (Gorda Ridges).

Фрактальная зона Мендосино
Фрактальная зона Мендосино

Фрактальная зона Мендосино простирается от побережья мыса Мендосино (штат Калифорния) на запад, не менее чем на 2500 миль (4000 км). Топографически, Мендосинский разлом на большей части своей длины, образует южный уступ, высотой от  1500 до 3000 метров. В западной своей части уступ составляет около 2600 метров. Региональные батиметрические глубины к северу от зоны разлома, на 800–1200 метров меньше, чем на юге.
Морфологически зона разломов выражена подводным хребтом асимметричного профиля с крутым (до 28°) южным склоном. Располагаясь вблизи параллели 10° с. ш., зона разломов Мендосино ограничивает с юга Аляскинское океаническое плато. К югу от главного обрыва разломов Мендосино, прослеживается ряд параллельных, также асимметричных хребтов, отделяющихся друг от друга продольными депрессиями. Глубина расчленения рельефа дна в зоне Мендосино достигает 2600 м.

Аномальное магнитное поле.

Магнитные аномалии указывают на видимое боковое смещение в 700 миль вдоль зоны разлома: горные породы к северу от зоны разлома на 23-27 миллионов лет моложе пород на юге. Это очевидное смещение является результатом сдвига по трансформному разлому, который определяется спредингом океанической коры. Процесс спрединга (наращивания океанического дна) продолжается и в наши дни в рифтовой зоне Горда, расположенной к северу от фрактальной зоны Мендосино. Скорость спрединга по обе стороны от горного хребта Горда – 2,9 см в год, что приводит к землетрясениям вдоль зоны разлома Мендосино, от гребня хребта Горда на восток до побережья Северной Америки.

К началу страницы

Как океанический жёлоб превратился в трансформный разлом (немного тектонической фантазии)

29 млн лет назад направление океанического хребта (рифтовой зоны Горда) было субмеридиональным, а простирание океанического желоба (зоны субдукции) было северо-западно — юго-восточное. То есть, эти два взаимодействующих геотектонических элемента не были параллельны. Поэтому, океанический хребет Горда погружался в океаническом желобе под Североамериканскую плиту, начиная с северного своего сегмента. Постепенно, вслед за северным сегментом рифта (Горда), под Североамериканскую плиту в океническом желобе погружался (не круто вниз) и трансформный разлом (Мендосино), разделяющий северный (Mendocino triple junction) и южный сегменты рифта (Rivera triple junction).  Места тройного сочленения (triple junction) обозначены на рисунке ниже кружочками, с буквами M и R. Между этими точками тройного сочленения, расположен уже трансформный, правосторонний разлом, а за пределами интервала, ограниченного точками M и R, находится желоб (сона субдукции). Постепенно, за ~25 миллионов лет,  океанический желоб превратился в трансформный разлом Сан-Андреас. Трансформный разлом, втягиваясь в жёлобе под континент, распространялся к югу, замещая океанический желоб. И около 4 млн лет назад разлом достиг Калифорнийского залива, полностью заменив океанический жёлоб.
То есть, около 29 млн лет назад, трансформный разлом Сан-Андреас зародился в районе мыса Медосино и смещение по нему началось. Юго-западный борт разлома также, вероятно, был океанической плитой.

Этапы формирование трансформного разлома Сан-Андреас

Немного деталей геотектонической фантазии на тему…

Трансформный разлом, который начал развиваться у берегов Калифорнии 29 млн лет назад, не был собственно разломом Сан-Андреас. Разлом (не трансформный), предшествовавший современному трансформному разлому, существовал на Американском континенте до этого времени, и смещение по нему было правосторонним.
29 млн лет назад, блок суши между  новообразованным трансформным разломом  и существовавшим правосторонним разломом, соединился с прибрежным трансформным разломом (точка на M схеме выше) и начал двигаться вместе с Тихоокеанской плитой. Так как время превращения океанического желоба в трансформный разлом наступило сразу после поглощения хребта, граница плит все еще была горячей и мягкой и скользила вдоль оси желоба. Со временем, однако, она остыла и затвердела, при этом движение затруднилось настолько, что смещение стало происходить главным образом вдоль существующего ослабления на континенте, а именно вдоль разлома Сан-Андреас.
Начиная с миоцена (23 млн лет назад) и позже, скорость правостороннего смещения по разлому Сан-Андреас увеличилась, благодаря тому, что с течением времени возросла степень сцепления трансформного разлома с восточной окраиной континентального блока, а общая картина движения по разлому Сан-Андреас, стала сходной с картиной относительного смещения двух плит, Американской и Тихоокеанской, которые образуют часть мировой системы плит.

Видео: Как родился трансформный разлом Сан-Андреас.

К началу страницы

Современное движение по трансформному разлому Сан-Андреас  и его последствия

Трансформный разлом Сан-Андреас
Трансформный разлом Сан-Андреас

Разлом проходит по территории Калифорнии, соединяя между собой два подводных срединно-океанических хребта, в которых вулканическая деятельность формирует новое океаническое дно. Один хребет находится у мыса Мендосино, другой – в Калифорнийском заливе, у материковой части Мексики.
На всем своем протяжении Сан-Андреас прорезает континентальную кору, состоящую из горных пород разных возрастов, структур и геологических особенностей. В результате такой разнородности, различные сегменты разлома по-разному реагируют на тектонические сдвиги Тихоокеанской плиты и Североамериканской плиты. На одних участках разлом Сан-Андреас движется параллельно с движением плит, а на других – застревает на несколько десятилетий, после чего выпускает накопившееся напряжение в форме мощных землетрясений.

“Плавающие” зоны.

Как правило, землетрясения вдоль Сан-Андреаса происходят на небольших глубинах (около 10–12 км), где земная кора еще холодная и хрупкая. Хрупкая область является источником микросейсмических колебаний, то есть, очень слабых землетрясений магнитудой менее 2.0. В этих, так называемых “плавающих зонах“, где перемещение плит происходит относительно свободно, накапливающаяся энергия высвобождается в тысячах мелких толчков, практически не наносящих ущерба и регистрируемых лишь самыми чувствительными сейсмографами.

Зоны затишья или “замковые” зоны.

В тех частях разлома, где относительное движение бортов “застревает”, землетрясения происходят редко, а микросейсмический фон отсутствует (так называемые “тихие” зоны).
Затишья на отдельных участках разлома Сан-Андреас, могут быть связаны с тем, что земная кора в этих местах разрывается на гораздо большую глубину, поэтому и землетрясения в таких зонах происходят на 3–5 км ниже сейсмогенной зоны (зоны, где зарождаются многочисленные микросейсмические колебания). От количества накопленной упругой энергии зависит сила  следующего землетрясения.
“Тихие” участки разлома, которые ещё их называют “замковыми зонами”, кажутся совершенно недвижимыми, там плиты прижаты одна к другой так плотно, что перемещений не происходит сотни лет. Напряжение постепенно нарастает, пока наконец обе плиты не сдвинутся, высвобождая в мощном рывке всю накопившуюся энергию. Тогда происходят землетрясения с магнитудой не менее 7.0, подобные разрушительному Сан-францисскому землетрясению 1906 года и землетрясению Форт-Техон, магнитудой 7.8 1857 года.

Промежуточные зоны

Между “плавающими” и “замковыми” зонам, по силе энергии генерируемых землетрясений,  находятся так называемые “промежуточные” зоны. В этих зонах происходят не столь разрушительные землетрясения, как в “замковых” зонах, но, тем не менее, весьма значительные. Город Паркфилд, расположенный между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом, находится в такой промежуточной зоне. Землетрясений с магнитудой до 6 по шкале Рихтера, можно ожидать здесь каждые 20-30 лет. Последнее землетрясение произошло в Паркфилде в 1966 году.

Цикличность землетрясений

Явление цикличности землетрясений уникально для районов, расположеннный вдоль разлома Сан-Андреас. С 200 года н. э. в Калифорнии произошло 12 крупных землетрясений, но именно катастрофа 1906 года, привлекла к разлому Сан-Андреас внимание всего мира.  Рассмотрим наиболее значительные землетрясения, порожденные разломом Сан-Андреас.

К началу страницы

Землетрясения, порождаемые разломом Сан-Андреас

Калифорния, которую разлом рассекает в меридиональном направлении, является одним из самых сейсмически активных регионов не только Соединенных Штатов, но всей Земли. Небольшие по силе землетрясения в густонаселённой Калифорнии,  происходят практически каждый год, а раз в сто лет случаются мощнейшие толчки, чья магнитуда превышает 7 по шкале MMS.
Опасности подвергается не только штат Калифорния, но и другие регионы, прилегающие к разлому Сан Андреас, протяженность которого превышает 1200 километров по суше.
Вероятность полного разлома коры, на каком-то конкретном участке местности в пределах разлома Сан-Андреас, составляет около 30-40% на текущий момент времени. Это не обязательно означает, что произойдет мощное землетрясение в этом регионе, однако даже слабые толчки с магнитудой в 5 или 6 приведут к серьезным последствиям для Калифорнии.
Мы рассмотрим пять наиболее значительных землетрясений, порожденных жизнедеятельностью трансформного разлома Сан-Андреас (в хронологическом порядке):
1. Сан-Франциское землетрясение 1906 года;
2. Землетрясение 10 марта 1933 года в городе Лонг-Бич;
3. Землетрясение 1966 года в Паркфилде;
4. Землетрясение 17 октября 1989 года в Лома-Приета;
5. Землетрясения 4-5 июля 2019 года.

Карта крупнейших землетрясений, порождённых разломом Сан-Андреас
Карта крупнейших землетрясений, порождённых разломом Сан-Андреас

 Сан-Франциское землетрясение 1906 года – землетрясение, с которого началась современная сейсмология

Профессор Калифорнийского университета в Беркли, Эндрю Лоусон, изучал разлом с 1895 по 1908 год. 18 апреля 1906 года произошло сильнейшее землетрясение в Сан-Франциско магнитудой 7.7, которое ученый уже тогда связал с потенциальным разрастанием разлома на юге Калифорнии.

Сан-Франциское землетрясение 1906 года

Это землетрясение, с эпицентром в Сан-Франциско, вызвало разрушения на колоссальной территории, протянувшейся с севера на юг на 640 км. Вдоль линии разлома, в считанные минуты почва сместилась на 6 м – ограждения и деревья были повалены, дороги и системы коммуникаций разрушены, подача воды прекратилась, и пожары, последовавшие за землетрясением, забушевали по всему городу.
Катастрофа унесла 3000 жизней. Это землетрясение было самым сильным в США за минувшее столетие Между замковыми зонами землетрясений лежат промежуточные зоны, чья активность хотя и не столь разрушительна, как в замковых, но тем не менее значительна.

Землетрясение 10 марта 1933 года в городе Лонг-Бич

Землетрясение в городе Лонг-Бич, расположенном к югу от центра Лос-Анджелеса, штат Калифорния, произошло 10 марта 1933 года. Эпицентр находился на шельфе к юго-востоку от Лонг-Бич, в районе разлома Ньюпорт-Инглвуд. Землетрясение имело магнитуду 6,4 МВт и максимальную интенсивность Меркалли VIII ( Сильное ). Повреждение зданий было широко распространено по всей Южной Калифорнии. В результате, был нанесен ущерб имуществу в сорок миллионов долларов, и погибло от 115 до 120 человек. Большинство погибших было в результате того, что люди выбегали из зданий, подвергаясь воздействию падающих обломков.
Основной ущерб произошел в густонаселенном городе Лонг-Бич. Однако, было также установлено, что ущерб был распространен на промышленную зону, к югу от центра Лос-Анджелеса. Магнитуда землетрясения считается средней, но значительный ущерб был нанесен из-за неблагоприятных геологических условий (свалка, пропитанный водой аллювий) в сочетании с плохо построенными зданиями. В Лонг-Бич здания рухнули, резервуары с водой упали через крыши, и дома были выброшены из фундамента. Школьные здания были среди структур, которые понесли самый серьезный ущерб. Было признано, что неармированные каменные, несущие стены являются причиной того, что школьные здания так сильно пострадали от землетрясения.

Землетрясение 1966 года в Паркфилде

Город Паркфилд, расположенный между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом, находится в промежуточной зоне. Землетрясений с магнитудой до 6 по шкале Рихтера, можно ожидать здесь каждые 20-30 лет; последнее случилось в Паркфилде в 1966 году. Явление цикличности землетрясений уникально для данного региона.

Землетрясение 17 октября 1989 года в Лома-Приета

Землетрясение в Лома-Приета произошло 17 октября 1989 года в 17:01 (по местному времени) около Сан-Франциско (Калифорния, США).
Эпицентр находился в 10 км от Лома-Приета, одной из наиболее известных горных вершин в районе, очаг располагался на глубине 18 км под поверхностью. Магнитуда составила 7.1. Тихоокеанская плита продвинулась на 2 м к северо-западу и наехала на 1 м поверх Североамериканской.
Основной ущерб, землетрясение причинило городу Санта-Круз. Всего более 18 000 домов оказались разрушенными в Санта-Круз и Сан-Франциско. Общее число погибших составило 63 человека, (большинство из-за крушения огромной секции двухъярусного моста Бей-Бридж), 3757 получили ранения. Было разрушено 80 мостов, в непригодное состояние пришли дороги. На федеральной автостраде 280 движение было прекращено на несколько недель. Толчки спровоцировали оползни в горах. Суммарный материальный ущерб был оценён почти в $6 млрд.

Землетрясения 4-5 июля 2019 года

Сдвиг полотна дороги 5 июля 2019 года в месте, где прошёл разлом Сан-Андреас
Сдвиг полотна дороги 5 июля 2019 года в месте, где прошёл разлом Сан-Андреас

4 июля 2019 года произошло землетрясение магнитудой 6.4 на юге Калифорнии. Эпицентр землетрясения находился примерно в 150 километрах к северо-востоку от центра Лос-Анджелеса и в 18 километрах от города Риджкрест. Очаг землетрясения был расположен на глубине 9 километров. Произошло, как минимум, 4 крупных подземных толчка.
После первого толчка была отмечена серия небольших толчков.
5 июля 2019 года произошло еще одно сильное землетрясение магнитудой 5.4, очаг которого располагался недалеко от города Риджкрест (штат Калифорния). В этом городе несколько зданий получили повреждения, около двух тысяч человек остались без света. Некоторые дома сместились, на фундаментах появились трещины, были обрушены опорные стены. В аэропорту Лос-Анджелеса землетрясение не вызвало сбоя в рабочем графике.

К началу страницы

Другие крупные разломы, аналогичные разлому Сан-Анреас

Несколько крупных сдвигов класса разлома Сан-Андреас (протяжённостью порядка 1000 км), известны на других континентах. Большинство из них активны и хорошо регистрируются топографически на снимках из космоса.
Разломы в пределах Тихоокеанского кольцевого пояса:
– система разломов Денали на Аляске (около 2000 км длиной, с правосторонним смещением на 400—700 км);
– продольный разлом Медиана в Японии (приблизительно 1000 км, правосторонний сдвиг);
– зона разломов Филиппин (длиной около 1300 км, с левосторонним смещением);
Великая Суматранская зона разломов на о. Суматра (около 800 км, правосторонний сдвиг);
Альпийский разлом в Новой Зеландии (около 1000 км, правостороннее смещение примерно 450 км);
– разлом Атакама в Чили (длиной приблизительно 800 км, с правосторонним смещением).
Разломы в Евразии:
Алтынтаг (около 1500 км длиной, левостороннее смещение) на территории КНР;
Таласо-Ферганский разлом в Киргизско-Казахстанском регионе (длиной 900 км, с правосторонним смещением на 250 км);
– разлом Чамэн (длиной 800 км, с левосторонним смещением на 500 км) на территории Пакистана и Афганистана;
Североанатолийский разлом в Турции (длиной 900 км, правосторонний сдвиг).
На космических фотоснимках, эти разломы представляются  четкими прямыми линиями, врезавшимися в поверхность Земли. Объяснить происхождения этих сдвигов с горизонтальным смещением на сотни километров, ещё предстоит современной геологической науке.

Источники:

Глубинный разлом Сан – Андреас
http://www.activestudy.info/zony-razlomov-dna-okeanov
Разлом Сан-Андреас. Великий калифорнийский сдвиг




К началу страницы