Table of Contents

Сан-Андреас: определяющая сила в Калифорнии’s Физическая и человеческая география

Разлом Сан-Андреас — это гораздо больше, чем линия на геологической карте; это одна из наиболее интенсивно изучаемых и последовательных тектонических особенностей на Земле. Протяженностью примерно 800 миль (1300 километров) через Калифорнию он отмечает границу трансформации, где Тихоокеанская плита горизонтально скользит мимо Североамериканской плиты. Это неустанное движение, в среднем от 1,3 до 2 дюймов в год, сформировало топографию Калифорнии & #8217, диктовало, где люди живут и строят, и информировало практически о каждом аспекте сейсмической безопасности в штате. Понимание физических характеристик и человеческих последствий разлома & #8217 имеет важное значение для любого, кто изучает географию, геологию или управление чрезвычайными ситуациями.

Геологическое положение разлома Сан-Андреас

Тектоника плит и граница Тихоокеанско-Североамериканской плиты

Разлом Сан-Андреас является основной структурой в сложной сети разломов, которые учитывают относительное движение между Тихоокеанской и Североамериканской плитами. Это классический разлом трансформации , что означает, что две плиты скользят друг мимо друга боком, а не сталкиваются или разделяются. Тихоокеанская плита движется на северо-запад относительно Североамериканской плиты, движимая морским дном, распространяющимся в Восстании Восточной части Тихого океана и зонами субдукции на север. За миллионы лет это движение перенесло большие участки побережья Калифорнии, включая регион Лос-Анджелеса, на север вдоль разлома. Общее смещение по системе разлома за последние 30 миллионов лет оценивается как минимум в 350 миль (560 километров), ошеломляющее расстояние, которое подчеркивает огромные силы в работе.

Анатомия ошибки трансформации

В отличие от простой трещины в земной коре, разлом Сан-Андреас представляет собой зону деформированной породы, которая может быть от сотен футов до мили в ширину в местах. Разлом состоит из основного следа и многочисленных вспомогательных разломов, сплеев и зон перелома. Ключевые физические особенности включают в себя разломной гуги (раздробленный и измельченный камень), разломной брекчии (угловые фрагменты породы, сцементированные вместе)] и полированные поверхности, называемые слизистые стороны. Вдоль большей части своей длины разлом отмечен линейной долиной или желобом, часто занятым потоками или озерами, что делает его видимым с воздуха как отличительный шрам на ландшафте. Поведение разлома меняется по своей длине: некоторые сегменты заперты и накапливают напряжение в течение веков, прежде чем выпустить его в крупном землетрясении, в то время

Основные сегменты разлома Сан-Андреас

Разлом обычно делится на три основных секции, каждая со своим сейсмическим поведением, геологическими характеристиками и профилем риска.

Северный сегмент

Северный сегмент проходит от тройного соединения Мендосино у побережья Северной Калифорнии, где встречаются плиты Тихого океана, Северной Америки и Горды, к югу, к широте Паркфилда. Этот сегмент включает след, который катастрофически разорвался в результате землетрясения в Сан-Франциско в 1906 году. Регион вблизи Пойнт-Рейес и Олема показывает драматические офсетные особенности, включая линии забора и дороги, которые были сдвинуты более чем на 20 футов во время этого события. Северный сегмент в настоящее время считается потенциально способным к еще одному великому землетрясению, хотя сроки по своей сути непредсказуемы.

Центральный (ползучий) сегмент

Центральный сегмент разлома Сан-Андреас, от Паркфилда на юг до Чолама, уникален тем, что он непрерывно ползет . Вместо того, чтобы сцепляться и наращивать напряжение для крупного разрыва, этот участок движется медленно и неуклонно, высвобождая энергию в постоянном потоке небольших землетрясений и асейсмического скольжения. Это ползучее поведение предотвращает накопление больших штаммов, а это означает, что этот сегмент не производит землетрясений большой величины. Однако он по-прежнему представляет опасность, потому что он медленно движется под инфраструктурой, потенциально повреждая трубопроводы, дороги и здания с течением времени. Город Паркфилд был интенсивно инструментарий USGS в качестве естественной лаборатории для изучения физики землетрясений.

Южный сегмент

Южный сегмент простирается от окрестностей Паркфилда на юго-восток через равнину Карризо, мимо Райтвуда и Сан-Бернардино, до Солтон-Си. Этот участок заблокирован — он не разрывался при крупном землетрясении примерно с 1857 года, когда произошло Землетрясение Форт-Тейон (оценочная магнитуда 7,9]. С того времени плиты неуклонно накапливают напряжение, и геофизики считают, что этот сегмент подвергается высокому риску будущего крупного землетрясения. Южный сегмент проходит в пределах 35 миль от центра Лос-Анджелеса, что делает его одним из самых опасных разломов в мире. В секции равнины Карризо сохранились удивительно четкие функции смещения, включая потоки и линии хребта, которые были смещены в течение сотен тысяч лет.

Физические особенности ландшафта, созданные по вине

Продолжающееся движение разлома Сан-Андреас создало набор отличительных рельефов, которые обеспечивают четкое доказательство активности разлома и #8217;s и изучаются геоморфологами во всем мире.

Обсуждение Scarps and Shutter Ridges

Шрам от разлома — крутой линейный наклон или обрыв, образующийся при поднятии одной стороны разлома относительно другой. Вдоль Сан-Андреаса эти откосы могут быть высотой в несколько метров и часто являются наиболее очевидным поверхностным выражением недавнего движения. Штормовые хребты — поперечные хребты, которые были смещены движением от разлома, блокирующим или отвлекающим дренажом. Особенно хорошо эти особенности развиты в равнине Карризо, где офсетные потоки и затворные хребты обеспечивают чёткую запись кумулятивного смещения.

Скриншоты из Offset Drainages и Sag Ponds

Одной из наиболее ярких особенностей ландшафта, связанных с разломами трансформаций, является систематическое смещение дренажных систем. Потоки, пересекающие разлом Сан-Андреас, часто смещаются по бокам, создавая характерную картину каналов потока , замыкающихся в потоке . В равнине Карризо некоторые потоки показывают смещения в сотни метров, накопленные за тысячи лет. Пруды Саг — это небольшие озера, которые образуются, когда движение разлома создает депрессию вдоль следа разлома, часто потому, что разлом действует как плотина. Участок Паллетт-Крик и несколько прудов вдоль следа разлома обеспечивают критические палеосейсмические записи.

Линейные долины и топографическое выражение

На протяжении миллионов лет повторяющееся измельчение и разрыв породы вдоль зоны разлома выветривается быстрее, чем окружающая неповрежденная порода, создавая непрерывные линейные долины. Сан-Андреасская рифтовая зона является топографическим желобом, видимым из космоса, и часто образует самый прямой маршрут для автомагистралей и коммунальных служб. Водохранилище Кристалл-Спрингс недалеко от Сан-Франциско находится прямо на вершине следа разлома, и занимаемая им долина является классическим примером этой рифтовой топографии.

География человека и его виновность

Возможно, нигде на Земле не находится пересечение крупной геологической опасности и человеческого развития более выраженного, чем вдоль разлома Сан-Андреас.Разлом напрямую влияет на городское планирование, проектирование инфраструктуры, политику землепользования и повседневную жизнь миллионов калифорнийцев.

Риск землетрясения для крупных городских центров

Разлом Сан-Андреас проходит близко или непосредственно через некоторые из самых густонаселенных районов Калифорнии, включая область залива Сан-Франциско и бассейн Лос-Анджелеса. Близость южного сегмента & #8217 к Лос-Анджелесу и Сан-Бернардино означает, что крупный разрыв может затронуть более 20 миллионов человек напрямую. Сценарий USGS ShakeOut По оценкам, землетрясение магнитудой 7,8 на южном разломе Сан-Андреас может вызвать около 1800 смертей, 50 000 травм и более 200 миллиардов долларов ущерба, с волновым воздействием на национальную экономику из-за сбоев в цепочке поставок. Северный сегмент представляет аналогичную угрозу для области залива, где густонаселенные города, такие как Сан-Франциско, Окленд и Беркли, построены на осадочных бассейнах, которые усиливают тряску.

Строительные кодексы и дизайн инфраструктуры

В ответ на известную опасность Калифорния приняла некоторые из самых строгих строительных норм в мире. Структуры, построенные после 1970-х годов, предназначены для противостояния значительным сейсмическим силам, используя такие методы, как железобетонные сдвиговые стены, стальные рамы моментов и системы изоляции базы. Однако старые здания, особенно неукрепленные каменные конструкции, построенные до обновления кода, остаются уязвимыми. Обновление этих зданий является серьезной проблемой государственной политики. Калифорнийское управление по землетрясениям обеспечивает сейсмическое страхование и способствует смягчению последствий. Критическая инфраструктура, включая мосты, больницы и средства реагирования на чрезвычайные ситуации, предназначена для более высокого сейсмического стандарта для обеспечения функциональности после землетрясения. Калифорнийское управление по чрезвычайным ситуациям (Cal OES) [[FLT: 1]] контролирует планирование готовности и реагирования на стихийные бедствия в масштабе штата, которое непосредственно информируется картированием опасности разломов.

Водоснабжение и Калифорнийский акведук

Одной из наиболее критических уязвимостей инфраструктуры является акведук Калифорнии, массивная система каналов, трубопроводов и туннелей, которая транспортирует воду из Северной Калифорнии в южную часть штата. Акведук пересекает разлом Сан-Андреас несколько раз, особенно в районе Тежон-Пасс. Крупный разрыв может нарушить доставку воды в Южную Калифорнию в течение нескольких месяцев, с каскадным воздействием на сельское хозяйство, промышленность и городские водоснабжение. Были разработаны планы чрезвычайных ситуаций, но сам масштаб системы чрезвычайно затрудняет полное затвердевание против большого смещения. Аналогичным образом, газопроводы, электрические линии передачи и волоконно-оптические кабели пересекают зону разлома и подвергаются риску разрыва.

Транспортные сети

Шоссе и железные дороги, пересекающие разлом Сан-Андреас, включают в себя межштатный 5, межштатный 15 и железнодорожный коридор Union Pacific через перевал Каджон. Эти маршруты жизненно важны для движения грузов, поездок на работу и туризма. Мощное землетрясение может разорвать эти коридоры на недели или месяцы, изолируя общины и нарушая цепочки поставок. Планирование сценариев транспортными агентствами фокусируется на выявлении альтернативных маршрутов и предустановочном оборудовании для быстрого ремонта.

Землетрясения и их последствия

Исторический отчет в сочетании с палеосейсмическим траншеей дает подробное понимание поведения ошибки и потенциала будущих событий.

Землетрясение в Сан-Франциско 1906 года

18 апреля 1906 года землетрясение, оцениваемое в магнитуду 7,8—7,9, разорвало северный сегмент разлома Сан-Андреас от бухты Убежища до Сан-Хуан-Баутиста, расстояние около 296 миль (477 километров). Разрыв длился менее минуты, но нанес катастрофический ущерб в Сан-Франциско, в первую очередь от пожаров, последовавших за тряской. По меньшей мере 3000 человек погибли, а инфраструктура города’ была разрушена. Землетрясение 1906 года произвело революцию в области сейсмологии и привело к развитию теории упругого отскока, которая описывает, как разломы хранят и высвобождают сейсмическую энергию. Событие продемонстрировало огромную силу преобразовывания разломов и подчеркнуло необходимость систематического подхода к оценке сейсмической опасности. Для подробного исторического отчета см. USGS 1906 Earthquake special collection.

Землетрясение в Лома Приета 1989

Землетрясение магнитудой 6,9 Лома Приета произошло 17 октября 1989 года во время Мировой серии. Оно разорвало сегмент разлома Сан-Андреас в горах Санта-Крус. Хотя оно и меньше, чем событие 1906 года, оно вызвало 63 смерти и ущерб в миллиарды долларов, включая обрушение виадука на улице Кипарис на межштатной трассе 880 в Окленде. Землетрясение подчеркнуло уязвимость участков мягких почв и сооружений, не предназначенных для современных сейсмических стандартов. Это подстегнуло значительные успехи в исследованиях раннего предупреждения о землетрясениях и ускорило программы модернизации мостов и зданий по всему штату.

Палеосейсмическая запись и будущий риск

Поскольку письменная историческая запись в Калифорнии охватывает менее 300 лет, ученые полагаются на палеосейсмологию — исследование доисторических землетрясений, сохранившихся в геологической записи — чтобы понять долгосрочное поведение разлома & #8217.Wrightwood, Pallett Creek и Bidart Fan в равнине Карризо, исследователи выявили слои осадка, разрушенные прошлыми землетрясениями. Эти исследования показывают, что южный разлом Сан-Андреас производил крупные землетрясения примерно каждые 135-220 лет. С момента последнего такого события в 1857 году южный сегмент считается в пределах своего окна повторения, что означает, что вероятность крупного события в ближайшие десятилетия значительна. USGS Uniform California Earthquake Rupture Forecast (UCERF3) оценивает 60% вероятность землетрясения магнит

Научные исследования и мониторинг

Научный центр землетрясений USGS

Научный центр землетрясений USGS в Менло-Парке и Пасадене проводит непрерывный мониторинг разлома Сан-Андреас и более широкой системы разломов Калифорнии. Тысячи сейсмических станций, GPS-приемников и измерителей деформации предоставляют данные в реальном времени о движении и деформации земли. Эта сеть подается в систему ShakeAlert , которая может обеспечить от секунд до десятков секунд предупреждения, прежде чем сильное встряхивание прибудет в заданное место.

Раннее предупреждение о землетрясении (ShakeAlert)

ShakeAlert использует данные сейсмических датчиков для обнаружения быстро движущихся Р-волн, которые движутся впереди более разрушительных S-волн и поверхностных волн. Когда датчики обнаруживают землетрясение, система быстро оценивает местоположение, величину и ожидаемую интенсивность встряхивания, а затем отправляет оповещения на сотовые телефоны, транзитные системы, коммунальные услуги и промышленные объекты. В то время как время предупреждения короткое (часто от 5 до 20 секунд), достаточно принять защитные меры, такие как остановка поездов, открытие дверей пожарной части, отключение газопроводов и то, что люди падают, покрывают и держатся. Система работает по всей Калифорнии с 2019 года и продолжает улучшаться с помощью дополнительных датчиков и более быстрой обработки.

GPS и геодезический мониторинг

Непрерывные GPS-станции, расположенные по всему разлому Сан-Андреас, измеряют медленное накопление напряжения между землетрясениями. Эти данные показывают, какие сегменты заблокированы и создают напряжение, а какие ползут. Спутниковый радар с интерферометрической синтетической апертурой (InSAR) обеспечивает дополнительный вид деформации земли на больших площадях. Сочетание данных GPS и InSAR улучшило наше понимание геометрии разломов и скорости проскальзывания, что привело к улучшению моделей вероятности землетрясений. Для текущих данных GPS и карт напряжения объект UNAVCO обеспечивает открытый доступ к геодезическим данным, которые поддерживают исследования землетрясений.

Жизнь с разломом Сан-Андреас

Смягчение и готовность

Учитывая, что разлом будет продолжать производить крупные землетрясения, смягчение последствий фокусируется на снижении уязвимости. Строительные коды являются единственной наиболее эффективной мерой по смягчению последствий, но другие шаги включают планирование землепользования, которое позволяет избежать строительства непосредственно на следе разлома, сейсмическую модернизацию существующих структур и избыточный дизайн инфраструктуры. Калифорнийская программа раннего предупреждения о землетрясениях распространяет предупреждения общественности, а Great California ShakeOut бурение (проводится ежегодно с 2008 года) обеспечивает основу для практики безопасности землетрясений дома, на работе и в школе. Более 10 миллионов калифорнийцев участвуют в бурении ShakeOut каждый год, что делает его одним из крупнейших учений по подготовке общественности в мире.

Страхование и экономические последствия

Сейсмическое страхование в Калифорнии доступно через Управление по землетрясениям Калифорнии (CEA), государственно управляемое, финансируемое частными лицами. Однако поглощение относительно низкое, особенно в городских районах, из-за высоких франшиз и восприятия того, что риск приемлем. Мощное землетрясение на юге Сан-Андреас разлом вызовет огромные экономические потери, не только от физического ущерба, но и от прерывания бизнеса, нарушения цепочки поставок и перемещения жилья. Экономическая устойчивость региона зависит как от страхового покрытия, так и от способности предприятий и сообществ быстро восстановиться.

Государственное образование и устойчивость сообщества

Образование является краеугольным камнем устойчивости к землетрясениям. Программы, такие как Альянс стран землетрясений и Ready.gov кампания, продвигающая протокол & #8220; Капля, покрытие и удерживание & #8221; протокол, поощряющий домохозяйства к подготовке комплектов и планов по оказанию чрезвычайной помощи и обучению основным навыкам оказания первой помощи и тушения пожаров. Устойчивость сообщества также зависит от местного руководства, групп реагирования на окрестности и социальных сетей, которые могут оказывать помощь после катастрофы. Школы, больницы и государственные учреждения регулярно практикуют протоколы реагирования, а строительные кодексы гарантируют, что новые школы и больницы являются одними из самых безопасных структур в сообществе.

Заключение

Разлом Сан-Андреас — это не далекое геологическое любопытство — это динамичная, живая особенность, которая непосредственно формирует окружающую среду и общество Калифорнии. Его физическая география, от смещенных потоков и разломов до линейных долин и провисших прудов, рассказывает историю миллионов лет движения плит. Его человеческая география охватывает города, инфраструктуру и политику, которые развивались в ответ на постоянную угрозу землетрясений. Благодаря интеграции физической науки с городским планированием, управлением чрезвычайными ситуациями и общественным образованием, Калифорния добилась огромного прогресса в снижении сейсмического риска. Однако разлом остается мощной силой природы, и продолжающиеся исследования, готовность и смягчение имеют важное значение для построения более устойчивого будущего на одной из самых активных тектонических границ в мире.