Usterka alpejska - Alpine Fault

Usterka alpejska
Mapa Zelandii-kontynentu pl.svg
Ruch wzdłuż uskoku alpejskiego deformuje kontynent Zelandii , przy czym część południowa (na płycie pacyficznej ) przesuwa się obok i nieco w kierunku północno-zachodnim (na płycie indyjsko-australijskiej ).
Wyspa Południowa zamieć 2003.jpg
Śnieg wyznacza skarpę utworzoną przez uskok alpejski wzdłuż północno-zachodniego krańca Alp Południowych , w pobliżu zachodniego wybrzeża Wyspy Południowej . To zdjęcie satelitarne pokazuje następstwa śnieżycy, która nawiedziła wyspę w lipcu 2003 roku.
Etymologia Alpy Południowe
Kraj Nowa Zelandia
Region Regiony zachodniego wybrzeża i południa
Charakterystyka
Zasięg Alpy Południowe
Długość 480 km (300 mil)
Strajk NE-SW
Przemieszczenie 30 mm (1,2 cala)/rok
Tektonika
Płyta Indo-australijski , Pacyfik
Status Aktywny
Trzęsienia ziemi 1717 prehistoryczny
Rodzaj Usterka poślizgu
Ruch Dekstralny/zbieżny, wschodnia strona do góry
Wiek miocen - holocen
Orogeneza Kaikoura

Alpine Usterka jest geologicznych błędu , który działa prawie całej długości nowozelandzkiej Wyspie Południowej (ok. 480 km) i stanowi granicę pomiędzy Plate Pacyfiku oraz Płyta indoaustralijska . W Alpy Południowe zostały wyniesionej na usterki w ciągu ostatnich 12 milionów lat w serii trzęsień ziemi. Jednak większość ruchu w sprawie błędu to poślizg (z boku na bok), z dystryktem Tasman i zachodnim wybrzeżem przesuwającym się na północ, a Canterbury i Otago na południe. Średnie poślizgi w centralnym obszarze uskoku wynoszą około 38 mm rocznie, bardzo szybko jak na światowe standardy. Ostatnie poważne trzęsienie ziemi na uskoku alpejskim miało miejsce w ok. 1930 1717 AD, prawdopodobieństwo wystąpienia kolejnego w ciągu następnych 50 lat szacuje się na około 75 procent.

Zasięg geograficzny i ruch płyt

Mapa północnego krańca uskoku alpejskiego i systemu uskoków Marlborough.

Granica płyty pacyficznej i płyty indyjsko-australijskiej tworzy strefę uskoków Macquarie w rowie Puysegur na południowo-zachodnim krańcu Wyspy Południowej i dochodzi do brzegu jako uskok alpejski na północ od cieśniny Milford. Uskok Alpejski biegnie następnie wzdłuż Wyspy Południowej na zachód od Alp Południowych do przełęczy Lewis Pass w środkowej północnej części wyspy. W tym momencie dzieli się na zestaw mniejszych uskoków znanych jako system uskoków Marlborough . Ten zestaw uskoków, który obejmuje uskok Wairau , uskok nadziei , uskok Awatere i uskok Clarence , przenosi przemieszczenie między uskokiem alpejskim a strefą subdukcji Hikurangi na północ. Uważa się, że uskok nadziei stanowi główną kontynuację uskoku alpejskiego.

Płyta indyjsko-australijska subdukuje w kierunku wschodnim na południe od Wyspy Południowej, a Płyta Pacyfiku w kierunku zachodnim na północ. W środku, uskok alpejski jest granicą transformacji i ma zarówno ruch poślizgu w prawo (prawo-boczny), jak i podniesienie po stronie południowo-wschodniej. Wypiętrzenie wynika z elementu zbieżności między płytami, co oznacza, że ​​uskok ma znaczną składową odwrotną ukośną o dużym kącie w stosunku do jego przemieszczenia.

Uskok Alpejski ma największe wypiętrzenie w pobliżu Aoraki / Mount Cook w jego środkowej części. Tutaj względny ruch między dwiema płytami wynosi średnio 37-40 mm rocznie. Rozkłada się to jako 36–39 mm ruchu poziomego i 6–10 mm w górę na płaszczyźnie uskoku na rok.

Pochodzenie geologiczne i ewolucja

Nowa Zelandia przed aktywacją uskoku alpejskiego (30 Ma).
Wychodnia przedstawiająca hydrotermalnie zmieniony kataklazyt na zielono, w strefie uskoku alpejskiego, rzeka Waikukupa.
Odkrywka uskoku alpejskiego przedstawiająca kataklazyt pasmowy i brekcję , rzeka Waikukkupa.

Między 25 a 12 milionami lat temu ruch na praalpejskim uskoku był wyłącznie poślizgiem. Alpy Południowe jeszcze się nie uformowały, a większość Nowej Zelandii była pokryta wodą. Następnie powoli zaczęło się podnoszenie, gdy ruch płyty stał się nieco ukośny w stosunku do uderzenia uskoku alpejskiego. W ciągu ostatnich 12 milionów lat Alpy Południowe zostały wypiętrzone o około 20 kilometrów, jednak w związku z tym więcej deszczu zostało uwięzionych przez góry, co doprowadziło do większej erozji. To, wraz z ograniczeniami izostatycznymi , sprawiło, że Alpy Południowe nie przekroczyły 4000 metrów.

Wypiętrzenie uskoku alpejskiego doprowadziło do odsłonięcia głębokich skał metamorficznych w pobliżu uskoku w Alpach Południowych. Obejmuje to mylonity i łupek alpejski , którego stopień metamorficzny wzrasta w kierunku uskoku. Erodowany materiał utworzył równiny Canterbury . Uskok alpejski nie jest pojedynczą strukturą, ale często dzieli się na czyste elementy poślizgu i poślizgu. W pobliżu powierzchni uskok może mieć wiele stref pęknięcia.

Geologia strefy zwarcia

Strefa uskokowa jest odsłonięta w wielu miejscach wzdłuż zachodniego wybrzeża i zazwyczaj składa się z strefy uskokowej o szerokości 10–50 m z wszechobecną zmianą hydrotermalną. Większość ruchu wzdłuż uskoku występuje w tej strefie. W wychodni strefę uskoku pokrywają mylonity, które powstały na głębokości i zostały wyniesione przez uskok.

Trzęsienia ziemi

W przypadku uskoku alpejskiego nie było żadnych poważnych historycznych trzęsień ziemi. Z tego powodu w połowie XX wieku spekulowano, że uskok alpejski pełza bez większych trzęsień ziemi. Jednak obecnie na podstawie wielu dowodów można wywnioskować, że uskok alpejski pęka, powodując poważne trzęsienia ziemi mniej więcej co kilkaset lat.

Prehistoryczny

Maorysi przybyli w Nowej Zelandii c.1300 ale nigdy nie osiągnęły wysoką gęstość zaludnienia w chłodniejszych South Island. Dlatego też, chociaż trzęsienia ziemi są ważną częścią ustnej tradycji Maorysów , nie było żadnych opowieści o trzęsieniach ziemi na Wyspach Południowej. W ciągu ostatniego tysiąca lat miały miejsce cztery poważne pęknięcia wzdłuż uskoku alpejskiego, powodujące trzęsienia ziemi o sile około 8. Wcześniej ustalono, że miały one miejsce w około 1100, 1430, 1620 i 1717 roku n.e., w odstępach od 100 do 350 lat. . Wydaje się, że trzęsienie z 1717 r. spowodowało pęknięcie wzdłuż prawie 400 kilometrów (250 mil) południowych dwóch trzecich uskoku. Naukowcy twierdzą, że podobne trzęsienie ziemi może nastąpić w każdej chwili, ponieważ odstęp od 1717 roku jest dłuższy niż odstępy między wcześniejszymi wydarzeniami. Nowsze badania przeprowadzone przez University of Otago i Australian Nuclear Science and Technology Organization zmieniły daty trzęsień ziemi sprzed 1717 roku na między 1535 a 1596 (zamiast 1620), 1374 i 1405 (zamiast 1430) oraz 1064 i 1120 (zamiast 1100). Stwierdzono, że wcześniejsze trzęsienie ziemi miało miejsce między 887 a 965 rokiem.

Historyczny

W czasach historycznych nie było większych trzęsień ziemi na uskoku alpejskim; jego południowe i północne odgałęzienia doświadczyły jednak sporych trzęsień ziemi:

Przewidywanie następnego trzęsienia ziemi

W 2012 roku naukowcy z GNS Science opublikowali 8000-letni harmonogram 24 poważnych trzęsień ziemi na (południowym krańcu) uskoku osadów w Hokuri Creek, w pobliżu jeziora McKerrow w północnym Fiordland. W kategoriach trzęsienia ziemi, uskok o długości 850 kilometrów (530 mil) jest niezwykle spójny, pękając średnio co 330 lat, w odstępach od 140 do 510 lat. W 2017 r. badacze GNS zrewidowali dane po połączeniu zaktualizowanych zapisów dotyczących miejsca Hokuri z rekordem tysiącletnim z innego miejsca, oddalonego o 20 km, nad rzeką John O'Groats, aby stworzyć rekord 27 poważnych trzęsień ziemi w okresie 8000 lat . Dało to średni wskaźnik nawrotów wynoszący 291 lat, plus minus 23 lata, w porównaniu z wcześniej szacowanym wskaźnikiem 329 lat plus minus 26 lat. W nowym badaniu odstęp między trzęsieniami ziemi wynosił od 160 do 350 lat, a prawdopodobieństwo wystąpienia trzęsienia ziemi w ciągu 50 lat po 2017 roku oszacowano na 29 procent.

Przewidywane skutki pęknięcia

Duże pęknięcia mogą również wywołać trzęsienia ziemi w uskokach ciągnących się na północ od uskoku alpejskiego. Istnieją dowody na paleotsunami, że prawie jednoczesne pęknięcia uskoku alpejskiego i Wellington (i/lub innych głównych) uskoków na północy wystąpiły co najmniej dwa razy w ciągu ostatnich 1000 lat. Badanie z 2018 r. mówi, że znaczne pęknięcie uskoku alpejskiego może doprowadzić do zablokowania dróg (zwłaszcza na zachodnim wybrzeżu) na wiele miesięcy, tak jak w przypadku trzęsienia ziemi w Kaikoura w 2016 r. , z problemami z zaopatrzeniem miast i ewakuacją turystów. Rady okręgowe na Zachodnim Wybrzeżu iw Canterbury zleciły badania i rozpoczęły przygotowania do przewidywanego dużego trzęsienia ziemi na uskoku alpejskim.

Strefy zagrożenia trzęsieniami ziemi Nowa Zelandia. Do 2011 r. brak historycznych trzęsień ziemi na uskoku alpejskim był interpretowany jako oznaczający mniejsze ryzyko.

Historia badań

W 1940 roku Harold Wellman odkrył, że Alpy Południowe są związane z linią uskoku o długości około 650 km (400 mil). Uskok został oficjalnie nazwany Uskokiem Alpejskim w 1942 roku jako przedłużenie wcześniej zmapowanej struktury. W tym samym czasie Harold Wellman zaproponował przesunięcie poprzeczne 480 kilometrów (300 mil) na uskoku alpejskim. To przemieszczenie zostało wywnioskowane przez Wellmana częściowo ze względu na podobieństwo skał w Southland i Nelson po obu stronach uskoku alpejskiego. Przemieszczeń bocznych tej wielkości nie można było wyjaśnić geologią tektoniczną przedpłytową, a jego idee nie były początkowo powszechnie akceptowane aż do 1956 roku. Wellman zaproponował również w 1964 roku, że uskok alpejski był strukturą kenozoiczną, która była w konflikcie ze starszym, akceptowanym wiekiem mezozoicznym. wtedy. Pomysł ten w połączeniu z przemieszczeniem na uskoku sugerował, że powierzchnia Ziemi była w stosunkowo szybkim, ciągłym ruchu i pomogła obalić starą hipotezę geosynklinalną na rzecz tektoniki płyt.

Richard Norris i Alan Cooper z Wydziału Geologii Uniwersytetu Otago przeprowadzili szeroko zakrojone badania nad strukturą i petrologią uskoku alpejskiego odpowiednio w późnym XX i na początku XXI wieku. W tym czasie odkryto i doprecyzowano cykliczność trzęsień ziemi uskoku alpejskiego i znaczenie wzrostu stopnia metamorficznego w kierunku uskoku. Początkowo zakładano, że regionalny wzrost jakości wynika z nagrzewania się tarcia wzdłuż uskoku, a nie z wypiętrzenia głębszych sekwencji geologicznych. Richard H. Sibson z tej samej uczelni wykorzystał również uskok alpejski do udoskonalenia swojej nomenklatury skał uskokowych, które zyskały międzynarodowe uznanie.

Projekt wiercenia głębokich uskoków

Projekt Deep Fault Drilling Project (DFDP) był próbą pobrania próbek skał i płynów oraz wykonania pomiarów geofizycznych wewnątrz strefy uskoku alpejskiego na głębokości. Był to międzynarodowy projekt badawczy o wartości 2,5 miliona dolarów, mający na celu wywiercenie 1,3 km do uskoku w ciągu dwóch miesięcy. DFDP był drugim projektem, w którym próbowano wywiercić aktywną strefę uskoków i zwrócić próbki po obserwatorium uskoków San Andreas w Depth . Jednym z celów projektu było wykorzystanie zdeformowanych skał ze strefy uskokowej do określenia ich odporności na naprężenia. Badacze zaplanowali również zainstalowanie długoterminowego sprzętu do pomiaru ciśnienia, temperatury i aktywności sejsmicznej w pobliżu strefy uskokowej. Projekt był prowadzony przez geologów z Nowej Zelandii Ruperta Sutherlanda , Johna Townsenda i Virginię Toy i obejmuje międzynarodowy zespół z Nowej Zelandii, Kanady, Francji, Niemiec, Japonii, Wielkiej Brytanii i Stanów Zjednoczonych.

W 2017 roku poinformowali, że odkryli pod Whataroa , małym miasteczkiem na Uskoku Alpejskim, „ekstremalną” aktywność hydrotermalną, która „może mieć bardzo duże znaczenie komercyjne”. Jeden z czołowych badaczy powiedział, że prawdopodobnie będzie to unikat na skalę światową.

Zobacz też

Bibliografia

Źródła

Dalsza lektura

  • Howarth, Jamie D.; Barth, Nicolas C.; Fitzsimons, Sean J.; Richards-Dinger, Keith; Clark, Kate J.; Biasi, Glenn P.; Cochran, Ursula A.; Langridge, Robert M.; Berryman, Kelvin R.; Sutherland, Rupert (2021). „Przestrzenno-czasowe skupienie wielkich trzęsień ziemi na winy transformacji kontrolowanej przez geometrię”. Nauka o przyrodzie . doi : 10.1038/s41561-021-00721-4 . ISSN  1752-0894 .

Linki zewnętrzne