Новые исследования указывают на переоценку сейсмической опасности в долине Солт-Лейк
Согласно новому исследованию, проведённому сейсмологами Университета Юты, толщина осадочных пород в долине Солт-Лейк в некоторых местах больше, чем считалось ранее. Это означает, что текущие модели сейсмической опасности, вероятно, недооценивают амплитуду колебаний, с которыми может столкнуться центр населения штата Юта во время будущих землетрясений.
Пять лет назад долина содрогнулась от землетрясения магнитудой 5,7 во время Землетрясения в Магнэ, причинив миллионы долларов ущерба десяткам каменных зданий в Солт-Лейк-Сити и городе Мэгна, расположенном в нескольких милях к западу. Городские центры штата Юта, такие как Огден, Солт-Лейк-Сити и Прово, расположенные вдоль Фронта Васатч, по-прежнему подвержены риску сейсмических событий в будущем.
Последнее крупное землетрясение с магнитудой более 7 на Фронте Васатч произошло между 1200 и 1300 годами назад. При среднем интервале повторения от 900 до 1300 лет сейсмические часы Солт-Лейк-Сити могут снова приблизиться к полуночи.
В новом исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Solid Earth, учёные из Университета Юты использовали сейсмические данные для создания уточнённой трёхмерной модели сейсмической скорости — важного инструмента для картирования геологической структуры Фронта Васатч и определения участков сейсмической опасности.
Руководитель исследования Фан-Чи Линь, доцент кафедры геологии и геофизики, сказал: «В этом конкретном исследовании мы пытаемся понять осадочную структуру в районе Солт-Лейк и то, как она может отличаться от предыдущих результатов. Одним из самых больших вопросов, которые у нас были, было то, почему наши наблюдения не согласуются с предыдущими исследованиями».
Модель скорости сообщества Фронта Васатч в настоящее время является ведущим справочником для оценки будущей сейсмической активности. Однако она в значительной степени основана на данных бурения скважин и гравиметрии — полезных индикаторах, но с такими ограничениями, как ограничения частной собственности, непоследовательная документация и ограниченный объём выборки.
Чтобы преодолеть эти ограничения, по долине Солт-Лейк была развёрнута обширная сеть сейсмических датчиков и массивов геофонов — даже на задних дворах частных домов. Многие из них были развёрнуты в течение месяца после землетрясения в Магнэ весной 2020 года, чтобы воспользоваться устойчивым потоком афтершоков.
«Это сообщество невероятно поддерживает и готово помочь. Я хочу подчеркнуть, что ничто из этого не было бы возможно без поддержки сообщества, Геологической службы штата Юта и многих студентов нашего факультета, которые помогли развернуть сотни станций», — сказал Линь.
Для этого исследования исследовательская группа проанализировала сейсмические волны только от далёких землетрясений, используя интерферометрический анализ — сравнение измерений одного и того же сигнала с двух разных станций — и анализ фазы преобразования — сравнение падающей P-волны и S-волны, преобразованной у основания осадочных пород.
Этот анализ позволил получить представление о подповерхностной структуре долины Солт-Лейк, которая когда-то была дном древнего озера Бонневилль, покрывавшего северную часть Юты всего 14 000 лет назад.
Целью исследования было не предсказание сильных землетрясений, а прогнозирование серьёзности колебаний грунта, которые они могут вызвать. Команда также решала академические задачи.
«Нам интересно понять, как тектонические силы или тектонические движения формируют сам бассейн», — сказал Линь. «Почему здесь есть бассейн? Что определяет глубину бассейна?»
Анализ команды привёл к предложению о пересмотре модели скорости Фронта Васатч. Хотя она по-прежнему согласуется с более ранними исследованиями, новая модель указывает на более толстые слои осадочных пород в некоторых местах, чем предполагалось ранее. Более толстые отложения увеличивают сейсмическую опасность, усиливая колебания грунта во время землетрясения.
«В бассейне сейсмические колебания усиливаются. Очень важно понимать толщину и жёсткость осадочных пород, чтобы лучше оценить потенциальные колебания. Осадочные породы толще, чем предполагалось ранее, особенно в густонаселённом районе к югу от Солт-Лейк-Сити», — сказал Линь.
«Таким образом, наши выводы подтверждают идею о том, что в долине существует опасность, и что сотрясения могут быть сильнее, чем ожидалось. Многие дома в Солт-Лейк построены из неармированной каменной кладки и могут быть уязвимы во время сильного землетрясения. Здания должны быть укреплены, а люди должны быть готовы».
Многочисленные факторы влияют на интенсивность землетрясения и опасность, которую оно представляет для населённых пунктов. Механизм возникновения землетрясения, его магнитуда, геометрия разлома и состав подстилающих пород — всё это играет роль. В частности, отложения могут значительно повысить уровень опасности, усиливая колебания грунта и ослабляя структурную целостность, что может привести к разжижению.
«Если мы будем хорошо знать структуру подстилающих пород, то сможем предсказать, насколько сильными будут колебания грунта во время сильного землетрясения», — сказал Линь. «И это позволит нам сотрудничать с инженерами, чтобы определить, какие здания потенциально опасны во время сильного землетрясения».