'Een totale verrassing' – Geologen hebben een nieuw oorsprongsverhaal ontdekt voor de dodelijke Seattle-breuk

Magnetisch bewijs suggereert dat de gevaarlijke Seattle Rift Zone mogelijk is ontstaan ​​doordat de rand van het continent meer dan 50 miljoen jaar geleden in tweeën splitste, wat een mogelijke nieuwe verklaring biedt voor de vorming van de kloof.

De Seattle Fault Zone bestaat uit een reeks ondiepe breuklijnen die de laaglanden van Puget Sound doorsnijden en een risico op verwoestende aardbevingen met zich meebrengen voor meer dan vier miljoen mensen in de regio. Een recente studie biedt een nieuw perspectief op de initiële vorming van een breuksysteem, met als doel de voorspelling en het begrip van de potentiële gevaren van deze dichtbevolkte regio te verbeteren. Het onderzoek is gepubliceerd in Tektoniekhet onderzoekstijdschrift van de Arabian Gulf University dat de evolutie, structuur en verandering van de aardkorst en de bovenmantel onderzoekt.

De Seattle Fault is vandaag de dag actief als gevolg van krachten die op de regio worden uitgeoefend door aanhoudende tektonische vervorming in het westen en zuiden, maar dit was niet altijd het geval. Washington zag er in het Eoceen anders uit dan nu, met een kustlijn ten oosten van waar Seattle nu ligt en een keten van vulkanische eilanden aan de horizon voor de kust.

Uit het onderzoek blijkt dat deze eilandenketen ongeveer 55 miljoen jaar geleden richting het continent werd getrokken. Toen het in botsing kwam met de Noord-Amerikaanse plaat, kwam een ​​deel ervan boven de korst uit, terwijl de rest eronder werd gezogen. Tussen deze twee delen stond de korst onder grote druk en scheurde. De auteurs van het onderzoek veronderstellen dat deze oude traanzone het geologische toneel vormde voor de moderne Seattle Fault.

“Het was een complete verrassing”, zegt Megan Anderson, geofysicus bij de Washington Geological Survey en hoofdauteur van het onderzoek. “Dit was niet iets waar we oorspronkelijk naar op zoek waren, maar onze resultaten voorspellen een oude breuklijn die zo groot is als de Seattle Fault vandaag de dag bestaat.”

De moderne Seattle Fault Zone loopt rechtstreeks door het dichtbevolkte Puget Lowlands, inclusief Seattle en het metrogebied. Vijftig miljoen jaar geleden splitste het continent zich hier in tweeën, waardoor de geologische weg werd vrijgemaakt voor moderne kloven, zo blijkt uit een nieuwe tektonische studie. Krediet: Washington Geologische Dienst.

Een enorm mysterie

De noordwestelijke Stille Oceaan ligt net landinwaarts vanaf de Cascadia-subductiezone, waar de dichte oceanische korst onder het continent wordt getrokken. In 1700 veroorzaakte een subductiezone van ongeveer 1.000 km (620 mijl) een enorme aardbeving met een kracht van 8,7 tot 9,2; Kleinere aardbevingen hebben de regio gedurende de 20e eeuw geschokt, het meest recentelijk tijdens de aardbeving in Nisqually in 2001. De schuld van Seattle Het werd merkbaar verscheurd in 923-924 na Christusgebaseerd op lokale inheemse orale tradities en geologisch bewijsmateriaal langs de kust van Puget Sound.

Ondanks seismische activiteit in het gebied, begonnen wetenschappers pas in de jaren negentig de Seattle Fault Zone serieus te bestuderen.

“Er is veel meer onzekerheid over de Seattle Fault dan bijvoorbeeld de San Andreas Fault,” zei Anderson. “De Seattle Fault zou een aardbeving met een kracht van 7,2 kunnen veroorzaken, en daar willen we op voorbereid zijn. Er valt nog veel te leren, zodat technische geologen betere aardbevingssimulaties kunnen uitvoeren en de potentiële risico's voor onze gemeenschappen kunnen begrijpen.”

Eerder werk om de geometrie van de Seattle Fault op diepte te bepalen, was voornamelijk gebaseerd op seismische gegevens, dit zijn geluidsgolven die worden overgedragen door en gereflecteerd door ondergrondse rotslagen. De gegevens brachten fouten en geologische structuren aan het licht die seismologen en geologen verschillend interpreteerden. Ze wisten dat het gebied een grote breukzone bevatte, maar wetenschappers stelden verschillende manieren voor om delen van de breuk met elkaar te verbinden, hoe diep deze liep en hoe steil deze door de rots liep.

Anderson en haar collega's wilden de huidige hypothesen voor de geometrie van breukzones testen door kilometers diepe rotsen in het westen van Washington in kaart te brengen en een completer beeld te krijgen van de geologische structuur van de regio. Zwaartekracht en magnetische velden variëren over het aardoppervlak op basis van de dichtheid en samenstelling van gesteenten. Daarom verzamelde Anderson die gegevens voor westelijk Washington en koppelde deze aan seismische gegevens. De onderzoekers verzamelden ook rotsmonsters van geologische formaties die overeenkomen met verschillende delen van het oude breuk- en bergsysteem.

Uit de lucht verzamelde magnetische gegevens (achtergrondkleuren) voor westelijk Washington laten zien dat breuken (zwarte lijnen) aan weerszijden van de moderne Seattle Fault in verschillende richtingen zijn georiënteerd, wat wijst op een aanzienlijke scheiding tussen noord en zuid. De auteurs van een nieuwe tektonische studie veronderstellen dat er door stress een enorme breuk zou kunnen ontstaan ​​tussen ondergedompeld en ondergedompeld (zinkend en geaccumuleerd) materiaal. Credit: gewijzigd ten opzichte van Anderson et al./Tectonics

De onderzoekers gebruikten computermodellen om te zien welke van de hypothesen passen bij de zwaartekracht-, magnetische en seismische gegevens. De zwaartekrachtgegevens lieten geen complex patroon zien, maar de magnetische gegevens onthulden belangrijke geheime seismische gegevens die verloren waren gegaan: diep in de aardkorst wisselt het gesteente voortdurend af tussen min of meer magnetisch, wat wijst op gekantelde lagen van een variabel gesteentetype. In kaartweergave liggen de kenmerken aan weerszijden van de hoek van de Seattle Fault Zone ver uit elkaar; Ten noorden van de Seattle Fault Zone zijn de constructies noord-noordwest georiënteerd, terwijl ze in het zuiden noord-noordoost georiënteerd zijn.

Deze gekke trends gaven Anderson een pauze; Ze wezen op een eeuwenoude bergketen, maar om dit te verifiëren moest Anderson kaartgegevens matchen met diepere rotsen. Om de kaartweergave te correleren met bekende, diepere keldergeologie, ontwierp Anderson een verticaal model van de ondergrondse rotsen en ontdekte dat sommige van die structuren ook ondergronds in verschillende richtingen duiken.

“Dit zijn allemaal heel verschillende trends”, zegt Anderson. “Dit is heel moeilijk om te doen, tenzij er een plek is waar de structuren uit elkaar kunnen worden gehaald en vervolgens weer in elkaar kunnen worden gezet.”

Anderson heeft een mogelijke nieuwe verklaring gevonden voor de vroege geschiedenis van de Seattle Fault Zone en waarom deze vandaag de dag opnieuw wordt geactiveerd.

Een breuk in de continuïteit van de aardkorst

De gegevens suggereren dat ongeveer 55 miljoen jaar geleden, toen de subductiezone een keten van oceanische eilanden naar beneden sleepte, de noordelijke helft van de eilandenketen werd ondergedompeld, maar de zuidelijke helft werd toegevoegd aan de top van de aardkorst, of werd verduisterd. . Gedurende een paar miljoen jaar, toen de eilanden verduisterd raakten, stortten ze in tot een gevouwen en stuwende berggordel met een topografie die vergelijkbaar was met de Blue Ridge Mountains van de huidige Appalachia.

Het gebied waar de eilanden van overstroming naar aangroei gingen, zou aan een ongelooflijke druk zijn blootgesteld en uiteengescheurd.

“Het zou een langzame, gestage breuk zijn geweest, bijna alsof er een granaat uit elkaar valt,” zei Anderson. “Naarmate dit vorderde, werd de scheurfout steeds langer.”

Deze “gescheurde” zone overlapt volledig de moderne breukzone van Seattle.

De ernstige breuk had kunnen stoppen nadat de eilanden in botsing waren gekomen met het continent, maar de schade was al aangericht. De zone van intense breuk creëerde een gefragmenteerde en zwakke korst en vormde het geologische toneel voor de moderne Seattle Fault Zone.

Naast het bieden van een mogelijke verklaring voor het bestaan ​​van de breukzone, bieden de resultaten van het onderzoek naar oude breukgeometrie en geologische structuren in Washington waardevolle details over het gesteente onder en in het Seattle Basin. Dit bassin is gevuld met kilometers los sedimentair gesteente dat de kracht van seismische grondschokken vergroot, en de nieuwe gegevens kunnen wetenschappers helpen nauwkeurigere modellen te maken van toekomstige grondtrillingen in de regio.

Anderson is enthousiast om haar bevindingen te gebruiken om vervolgens actieve fouten in het westen van Washington te bestuderen.

“Het blootleggen van dit verborgen tektonische verhaal was erg leuk, en nu zal het een geweldige basis vormen voor het beantwoorden van onze oorspronkelijke vragen over de geometrie van actieve breuken van de Seattle Fault en andere breuken in het westen van Washington,” zei Anderson.

Referentie: “Diepe structuur van Silicetsia in de laaglanden van Puget: beeldvorming van het verduisterde plateau en de accretionaire stuwkrachtgordel met potentiële velden” door M. L. Anderson, R. J. Blakely, R. Wells en J. D. Dragovic, 6 februari 2024, Tektoniek.
doi: 10.1029/2022TC007720