Посвящается землетрясению, потрясшему меня утром на седьмом этаже в Нью-Йорке.
(Олег Якупов).
Введение
Жители Нью-Йорка, за последние полтора десятка лет, были дважды обеспокоены сотрясением земли по их ногами. Произошло это в 2011 году и 2024 году. Хотя на большей части Восточного побережья Северной Америки землетрясения случаются нечасто. В этом регионе могут годами не происходить землетрясения такой силы, чтобы их можно было бы ощутить. Землетрясения вдоль Восточного побережья Северной Америки, происходят в любом месте этого региона и через нерегулярные промежутки времени. Но всё же происходят и, конечно , нам интересно знать, что является причиной их происхождения.
На этой странице содержится информация, показывающая причины возникновение землетрясений в сейсмически неактивной (асейсмично) зоне Восточного побережья Северной Америки, в пределах которой расположена столица мира, город Нью-Йорк.
О землетрясениях в районе Нью-Йорка. Откуда они приходят.
Район Нью-Йорка расположен на значительном расстоянии от сейсмически активных границ Северо-Американской плиты. Эти границы находятся в центральной части Атлантического океана (по оси Срединно-Атлантического хребта), в Карибском море и вдоль Западного побережья Северной Америки. Обычно считается, что сейсмичность Северо-востока США обусловлена, во-первых, древними ослабленными геологическими зонами, которые реактивируются в современном поле упругих напряжений и, во-вторых источниками, создающими упругие напряжения. Именно эти напряжения и “оживляют” “спящие” (ослабленные) области земной коры.
Разломы, образовавшиеся во время древних геологических эпох, сохраняются (консервируются) внутри континентальной коры, а землетрясения происходят, когда современные упругие напряжения высвобождаются вдоль этих ослабленных зон (разломов). Обычно считается (для этого региона), что напряжения, вызывающие землетрясения, возникают в результате процессов современного рифтогенеза в центральной части Срединно-Атлантического хребта (в океанической рифтовой зоне).
Посмотрим, какие ощутимые землетрясения происходили вдоль Восточного, асейсейсмичного, побережья Северной Америки. Не обойдём стороной и исторические (не зарегистрированные сейсмическими приборами) землетрясения.
Исторические и современные землетрясения.
С колониальных времен, люди в городском коридоре Нью-Йорк – Филадельфия – Уилмингтон (Earthquakes in the New York – Philadelphia – Wilmington Urban Corridor) ощущали небольшие землетрясения и получали ущерб от редких, более крупных землетрясений.
Нью-Йорк был поврежден в 1737 и 1884 годах. Землетрясения средней разрушительной силы, случаются в городском коридоре примерно два раза в столетие, а более мелкие землетрясения ощущаются примерно каждые 2-3 года.
Сильные землетрясения, произошедшие в 1638, 1661, 1663 и 1732 годах в долине Святого Лаврентия и толчок возле Ньюбери, штат Массачусетс, в 1727 году, ощущались в Нью-Йорке ещё до того, как было инструментально зарегистрировано первое, ощутимое землетрясение, произошедшее в пределах самого штата, 10 августа 1884 года.
Землетрясение 10 августа 1884 года.
Землетрясение, произошедшее 10 августа 1884 года (недалеко от Нью-Йорка, штат Нью-Йорк, 19:07 UTC M 5,5) вызвало большие трещины в стенах Амитивилля и Ямайки (сила VII баллов по Шкале Рихтера). Сильные сотрясения земной поверхности ощущались и в самом Нью-Йорке. Помимо Нью-Йорка, сотрясения почувствовались в 30 городах от Хартфорда, штат Коннектикут, до Уэст-Честера, штат Пенсильвания. Сообщалось даже об упавших кирпичах дымходных труб и треснувшей штукатурке стен. Общая площадь сотрясений оценивалась в 181 000 квадратных километров.
Изосейсмическая карта Землетрясения 10 августа 1884 года. (Seismicity of the United States, 1568-1989 (Revised), by Carl W. Stover and Jerry L. Coffman, U.S. Geological Survey Professional Paper 1527, United States Government Printing Office, Washington: 1993.)
На схеме, представленной выше, видно, что сильное землетрясение затронуло территорию, простирающуюся примерно вдоль Атлантического побережья от южного штата Мэн до центральной Вирджинии и на запад до Кливленда, штат Огайо. В нескольких штатах, включая Коннектикут, Нью-Джерси, Нью-Йорк и Пенсильванию, были снесены дымоходы и потрескались стены. Разрушения произошли во многих городах от Хартфорда, штат Коннектикут, до Уэст-Честера, штат Пенсильвания.
Сообщалось также, что это землетрясение ощущалось в Вермонте, Вирджиния, и Вашингтоне, округ Колумбия. 11 августа было зарегистрировано несколько небольших последующих толчков (афтершоков).
Сильнейшее землетрясение Нью-Йорка (5 сентября 1944 года).
Параметры землетрясения:
Дата и время: 5 сентября 1944 г., 00:38:45 по восточному времени.
UT Дата и время: 1944-09-05 04:38:45
UT Магнитуда: МВт 5,8; МС 5,6; мН 5,8
Максимальная интенсивность по Шкала Меркалли: VII
Широта: 44,97° с.ш. Долгота: 74,90° з.д.
Глубина очага: 20 км.
Землетрясение, произошедшее примерно на полпути между Массеной(Massena), штат Нью-Йорк, и Корнуоллом (Cornwall), Онтарио, Канада, нанесло ущерб двум городам, который оценивается почти в 2 000 000 долларов. Толчки разрушили или повредили около 90 процентов дымоходов в Массене с аналогичными последствиями в Корнуолле. Кроме того, в Массене были повреждены каменная кладка, водопровод и фундамент дома.
Многие постройки стали непригодны для проживания и потребовали капитального ремонта. По сообщениям прессы, большое количество колодцев в округе Сент-Лоуренс высохло, что вызвало серьезные трудности. В Хогансбурге были повреждены кирпичная кладка и бетонные конструкции. В близлежащих городах также было отмечено растрескивание почвы. Это землетрясение ощущалось на территории примерно 450 000 квадратных километров в Соединенных Штатах, включая все штаты Новой Англии, Делавэр, Мэриленд, Нью-Джерси, Пенсильванию и некоторые части Мичигана и Огайо. Несколько пунктов наблюдений в Иллинойсе, Индиане, Вирджинии, Западной Вирджинии и Висконсине также сообщили о ощущении дрожи.
Землетрясение в Нью-Йорке 2011 года.
Жители Нью-Йорка были потрясены землетрясением, произошедшим 23 августа 2011 года магнитудой 5.8, 10:35:17 UTC, 42,69 с.ш., 74,10 з.д.).
Информация из Нейронной сети Gemini
23 августа 2011 года, в 13:51 по местному времени, в штате Виргиния произошло землетрясение магнитудой 5,8. Эпицентр находился в 61 км к северо-западу от города Ричмонд, близ города Минерал.
Толчки ощущались в штатах Мичиган, Южная Каролина и Массачусетс, а также в канадской провинции Онтарио.
В Нью-Йорке землетрясение ощущалось, как сильная вибрация, сравнимая с проездом большой грузовой машины.
Последствия
Эвакуированы: Здание Конгресса, Пентагон, Здание ФБР в Нью-Йорке. Некоторые госучреждения замедлили оформление документов.
Временно закрылись: аэропорты имени Джона Кеннеди и Ньюарк.
Повреждены: Здания Пентагона, Вашингтонский кафедральный собор, Аэропорт им. Рональда Рейгана, Монумент Вашингтона
Другие последствия: два ядерных реактора в Виргинии были заглушены, наблюдались перебои в работе мобильных сетей, паника и эвакуация людей из зданий
Это землетрясение стало самым сильным из, когда-либо зарегистрированных в Виргинии, и первым в истории землетрясением в округе Колумбия.
Что послужило причиной землетрясения в Виргинии 2011 года
Землетрясение в Виргинии 2011 года было вызвано сдвигом литосферных тектонических плит. Регион, где произошло землетрясение, находится в пределах Аппалачской складчатой системы, где сланцы и песчаники надвинуты на более молодые породы. Само землетрясение произошло из-за скольжения по Фредериксбургскому разлому в земной коре. Разлом был активен в прошлом и, возможно, был ответственен за другие землетрясения в этом регионе.
Существует несколько факторов, которые могли способствовать землетрясению:
1. Накопление энергии. В течение длительного времени тектонические плиты накапливали энергию, которая затем высвободилась в результате землетрясения.
2. Геологическое строение. Складчатые структуры и разломы в земной коре сделали этот регион более уязвимым к землетрясениям.
3. Деятельность человека (антропологические факторы). Не исключено, что деятельность человека, такая как добыча полезных ископаемых, могла послужить причиной начала землетрясения.
Землетрясение в Нью-Йорке 2024 года.
5 апреля 2024 года, в 10:23 по местному времени, в штате Нью-Джерси произошло землетрясение магнитудой 4,8. Эпицентр находился в 1,6 км к северу от Олдвика и в 8 км к востоку от Лебанона, вдоль разлома Рамапо. Толчки ощущались в нескольких прибрежных городах от Филадельфии до Бостона, в том числе и в Нью-Йорке.
Последствия
Незначительные повреждения. Трещины в некоторых зданиях. Падение предметов с полок. Перебои в работе электроснабжения.
Эвакуация. Некоторые здания в Нью-Йорке. Два аэропорта в Нью-Джерси.
Паника. Люди выбегали из зданий. Образовались пробки на дорогах.
Это землетрясение стало самым сильным в Нью-Джерси и регионе Нью-Йорка за 40 лет.
Причины землетрясения в Нью-Йорке 2024 года
Землетрясение 5 апреля 2024 года, было вызвано сдвигом тектонических плит в земной коре. Регион, где произошло землетрясение, находится в пределах Аппалачской складчатой системы, где сланцы и песчаники надвинуты на более молодые породы. Землетрясение произошло из-за скольжения по активному ранее разлому Рамапо (Ramapo Fault).
Факторов, которые могли способствовать землетрясению, то есть подвижке по разлому Рамапо:
Накопление энергии. В течение длительного времени тектонические плиты накапливали энергию, которая затем высвободилась в результате землетрясения.
Геологическое строение. Складчатые структуры и разломы в земной коре, сделали этот регион более подверженным к землетрясениям.
Антропологическая деятельность. Не исключено, что деятельность человека, такая как добыча полезных ископаемых, могла повлиять на ход землетрясения.
А что “говорят” сейсмологические приборы и технологии.
Магнитуда: 4.8
Координаты: 40.703°N 74.758°W ± 5.3 km
Глубина очага: 4.7 km ± 1.9
Время: 2024-04-05 14:23:20.490 UTC
Число станций: 112
Число фаз: 113
Travel Time Residual: 0.94 s
Azimuthal Gap: 69°
Землетрясение магнитудой 4,8 5 апреля 2024 г. возле станции Уайтхаус, штат Нью-Джерси, произошло в результате косого взброса и сдвигового разлома на небольших глубинах в земной коре. Как прошли упругие волны от землетрясения по поверхности земли Северной Америке, можно увидеть на видео ниже.
Видео: Землетрясение в Нью-Йорке 2024. Визуализации движения грунта.
Посмотрим, какие геотектонические процессы инициируют землетрясения на Восточном побережье Северной Америки, то есть, рассмотрим сейсмотектонику региона.
Сейсмотектоника северо-востока США.
Мелкие и неглубокие землетрясения, к которым относятся землетрясения Восточного побережья США, происходят в разломах земной коры на глубине в несколько километров. Большая часть коренных пород земной коры Восточного побережья США, образовалась в результате столкновения континентов и зарождения суперконтинента Пангея, около 500–300 миллионов лет назад. В результате столкновения континентальных плит были подняты Аппалачи. Дальнейшее образование пород земной коры, происходило в результате раскола суперконтинента Пангея на современные геотектонические плиты. Раскол Пангеи начал 200 миллионов лет назад и продолжается в наши дни. В результате раскола Пангеи, образовался рассматриваемый нами регион на Северо-востоке США, а так же образовались Атлантический океан и континент Европа.
Подробнее о процессе раскола Пангеи, можно прочитать здесь: Суперконтинент Пангея и литосферные плиты Земли
http://earthmantle.info/pangea-earths-plates/
На хорошо изученных границах геотектонических плит(например, система разломов Сан-Андреас в Калифорнии), часто удается определить название конкретного разлома, подвижка по которому вызвала землетрясение. В восточной части США привязать конкретное землетрясение к конкретному разлому удаётся не часто. И причина в “размазанности” (сглаженности) внутренней структуры региона, благодаря его древности.
Нью-Йорк находится далеко от ближайших границ плит, которые расположены в центре Атлантического океана и в Карибском море. В окрестностях города изучено много разломов, но очевидно, что значительно большее количество более мелких или глубоко погребенных разломов остаются необнаруженными. Но даже известные разломы плохо прослеживаются на глубинах, где происходит конкретное землетрясение. Соответственно, лишь немногие землетрясения в окрестностях Нью-Йорка, если таковые происходят, удаётся связать с конкретными, известными разломами. Поэтому трудно определить, активен ли известный разлом и может ли вдоль него произойти проскальзывание, вызвавшее землетрясение. Что очень полезно для прогноза будущих землетрясений, которые обязательно произойдут в этом регионе. О чём свидетельствует вся предыстория сейсмичности.
Сейсмичность Нью-Йорка. (1990 – 2003). Землетрясения, зарегистрированные LCSN (Lamont-Doherty Cooperative Seismographic Network).
Сейсмические особенности региона
Частота землетрясений на северо-востоке США в 100 раз ниже, чем в Калифорнии, но землетрясения, которые происходят на северо-востоке США, обычно ощущаются в гораздо более широком регионе, чем землетрясения той же магнитуды на западе США. Площадь ущерба от землетрясения на северо-востоке США может быть больше, чем площадь ущерба, нанесенного землетрясением той же магнитуды на западе США. Более твёрдые (глубже метаморфизованные, более древние (cooler rocks)породы) на северо-востоке США, способствуют распространению сейсмической энергии в десять раз дальше, чем в более теплых (молодых) породах (warmer rocks) Калифорния. Можно сказать, что породы земной коры Северо-Востока США лучше проводят через себя упругие волны от землетрясений. Землетрясение магнитудой 4,0 на востоке США обычно ощущается на расстоянии до 100 км от его эпицентра, хотя оно редко причиняет ущерб вблизи источника. Землетрясение магнитудой 5,5 на востоке США является редкостью, но его можно ощутить на расстоянии до 500 км от его эпицентра, а ущерб оно может нанести на расстоянии до 40 км от своего эпицентра. Для многих аспектов жизни человека в том или ином месте на Земле, важно представлять уровень сейсмической опасности. Поэтому сейсмологи разрабатывают технологии, направленные на оценку сейсмического риска.
Национальная карта сейсмической опасности, разработанная Геологической службой США в 2008 году. На этой карте показаны контуры процентной доли силы тяжести, вероятность превышения которой, по прогнозам, составляет 2% через 50 лет.
Интересный вопрос: “Почему значения сотрясений поверхности Земли выражаются в процентах от силы тяжести?“. Сотрясение поверхности Земли в вертикальном направлении от приходящих сейсмических волн, сродни её подбрасыванию вверх с последующим падением вниз. Для подбрасывания вверх любого объекта, требуется усилие, превышающее 100% силы тяжести. По ощущаемым воздействиям и ущербу, движение грунта (подбрасывание вверх) с силой на уровне нескольких процентов от силы тяжести, соответствует примерному порогу разрушения зданий и домов (сила землетрясения около V по шкале Меркалли). Для сравнения, сообщения о «потревоженной посуде, окнах и дверях» соответствуют интенсивности около IV, или около 2% тяжести. Сообщения о «сломанных дымоходах» соответствуют интенсивности примерно VII, или примерно от 20% до 30% силы тяжести. Если внимательно рассмотреть национальную карту сейсмической опасности для США, то можно узнать следующее.
Землетрясения, в том числе разрушительные исторические события с магнитудой до 5.2, происходят в нижнем районе Гудзона на юге Нью-Йорка и севере Нью-Джерси. Например, к известным землетрясениям в районе Пикскилла относятся: 7 июня 1974 г., серия водопадов Уэппингерс (магнитуда 3.3); 17 января 1980 г., Аннсвилл, недалеко от Пикскилла, Нью-Йорк (магнитуда 2.9). Эпицентры землетрясений в регионе, хотя и разбросаны, но располагаются в полосе с юго-запада на северо-восток от восточной Пенсильвании через Нью-Джерси, до Гудзонского нагорья в округах Рокленд, Вестчестер и Патнэм. Хотя эпицентры разбросаны, характер сейсмичности, по-видимому, сконцентрирован вдоль нескольких геологических объектов, включая систему разломов Рамапо (Ramapo Fault System).
Сейсмичность в районе Нью-Йорка. Зеленые линии указывают на разлом Рамапо.
Несмотря на то, что выявление связи конкретных землетрясений с конкретными геологическими особенностям, регион ещё находится в стадии углублённого изучения, уже сегодня можно утверждать, что “виновниками” землетрясений в Нью-Йорке являются две крупные геотектонические структуры: Разлом Рамано (Ramapo Fault) и Бассейн Ньюарк (Newark Basin). Ниже, кратко рассмотрим эти два геологических образования.
Ramapo Fault (Разлом Рамапо).
Зона разлома Рамапо, охватывающая более 300 километров в Нью-Йорке, Нью-Джерси и Пенсильвании, представляет собой систему разломов между северными Аппалачами и областями Пьемонта на востоке. Этот разлом, пожалуй, самая известная зона разломов в Среднеатлантическом регионе, и именно в её окрестностях происходило несколько небольших землетрясений.
Разлом Рамапо образует границу между бассейном Ньюарка и Хайлендом, простираясь от Хаверстроу, штат Нью-Йорк, до Шефферстауна, штат Пенсильвания.
Конкретная связь какого-либо значительного землетрясения с этим разломом, пока еще убедительно не продемонстрирована. Разрушительное землетрясение, произошедшее в Нью-Йорке в 1884 году, ошибочно считалось вызванным разломом Рамапо, вероятно потому, что это наиболее заметный, нанесенный на карту разлом на территории Большого Нью-Йорка. В настоящее время, взаимосвязь между разломами и землетрясениями в районе Нью-Йорка, считается более сложной, чем любая простая связь конкретного землетрясения с конкретным разломом.
Ньюйаркский бассейн (The Newark Basin).
Бассейн Ньюарк – это заполненный отложениями, палеорифтовый бассейн, расположенный в основном на севере Нью-Джерси, но также простирающийся на юго-восток Пенсильвании и юг Нью-Йорка. Это часть системы Восточно-Североамериканских рифтовых бассейнов. Система образуется в результате “развала” Пангей, последнего суперконтинента Землию, начавшегося более 200 млн лет назад и продолжающегося до наших дней.
Примерно 220 миллионов лет назад, в конце триасового периода, суперконтинент Пангея начал распадаться на части. Очаг рифтинга зародился где-то между местом соединения современной восточной части Северной Америки и Северо-западной Африки.
Разлом Рамапо (Ramapo Fault) образует западную границу бассейна Ньюарк. Это место разлома на поверхности между блоками фундамента докембрийской скальной породы, показано на схеме оранжевым цветом.
Рифтовые бассейны восточной части Северной Америки.
Рифтовые бассейны восточной части Северной Америки, представляют собой серию заполненных осадками впадин, созданных в результате крупномасштабного расширения континентов.
Рифтовые бассейны восточной части Северной Америки включают следующие рифтовые бассейны: 1.Wadesboro, 2. Sanford, 3. Durham, 4. Davie County, 5. Dan River and Danville, 6. Scottsburg, 7. Basins north of Scottsburg, 8. Farmville, 9. Richmond, 10. Taylorsville, 11. Scottsville, 12. Barboursville, 13. Culpeper, 14. Gettysburg, 15. Newark, 16. Pomperaug, 17. Hartford, 18. Deerfield, 19. Fundy or Minas, 20. Chedabucto.
Бассейны характеризуются падением пластов с запада на северо-запад в южных рифтах (от Северной Каролины до Нью-Йорка), тогда как северные (от Коннектикута до Новой Шотландии), имеют тенденцию опускаться на север.
Заключение
В заключение ответим на самый задаваемый жителями Нью-Йорка вопрос: “Когда произойдёт следующее, ощутимое в Нью-Йорке землетрясение?”. Сейсмологи точно знают, что в каком-то месте (в том числе и в Нью-Йорке) землетрясение обязательно произойдёт в будущем. И даже знают, примерно какой силы будет землетрясение. Но не знают точного времени этого события. Слишком много факторов обуславливают землетрясение. Мы уже ранее обсуждали эти факторы в целом.
А именно: накопление энергии (литосфера повсеместно находится в напряжении, разрядка которого и проявляется в форме землетрясения), геологическое строение (способствует тому, какой силы произойдёт землетрясение и в каком месте), антропологическая деятельность (по своей сути является спусковым крючком для высвобождения уже накопленного внутри литосферы напряжения).
Что касается конкретного региона, порождающего землетрясения, сотрясающие Нью-Йорк.
Землетрясение 5 апреля 2024 года произошло в регионе, где разломы были ранее выявлены и могут возобновиться в любое время.
Землетрясения в восточной части США, хотя и не часты, как на западе США, но ощущаются в значительно более обширном регионе, на площади, в десять раз большей, чем землетрясение аналогичной силы на западном побережье США. Землетрясение М 4,0 на востоке США, можно ощутить на расстоянии до 100 км (60 миль) от эпицентра, и оно, как правило причиняет незначительный ущерб в районе эпицентра.
Землетрясение магнитудой 5,5 на востоке США, ощущается на расстоянии до 500 км (300 миль) от эпицентра (места, где оно произошло), а ущерб может нанести на расстоянии до 40 км (25 миль) от очага.
Общий вывод:
Ждите, и Вы или Ваши дети, обязательно ощутите землетрясение.
Источники
– New York Earthquake 2011.
– Earthquake in New York Region ( USGS National Information Center).
– Lamont-Doherty Cooperative Seismographic Network.
– http://en.wikipedia.org/wiki/Ramapo_Fault
– https://www2.bc.edu/~kafka/Why_Quakes/why_quakes.html
