Jordskælv fra øst og vestkyst

Hvorfor føltes et jordskælv i Virginia mere end dobbelt så langt som et jordskælv af tilsvarende størrelse i Californien? Svaret er et, som mange mennesker måske ikke er klar over. Jordskælv øst for Rocky Mountains kan forårsage mærkbare jordskælv på meget længere afstande end jordskælv af sammenlignelig størrelse i Vesten.

Et jordskælv med en styrke på 5,8 i 2011 i Mineral, Virginia, kunne mærkes op til 600 miles fra epicentret. Tit af millioner af mennesker i det østlige USA og det sydøstlige Canada mærkede dette jordskælv.

Til sammenligning, et jordskælv med en styrke på 6,0 i 2014 i Napa, Californien, blev kun mærket så langt som 250 miles fra epicentret. På trods af at Napa-jordskælvet frigav omkring dobbelt så meget energi som jordskælvet i Virginia og forårsagede meget mere skade nær epicentret, det føltes ikke nær så langt væk.

Som et andet eksempel, jordskælvet med størrelsesorden 4,1, der fandt sted i december 2017 nær Dover, Delaware, føltes cirka 200 miles fra epicentret. Regionen, der mærkede dette jordskælv, er omtrent den samme størrelse som den meget større begivenhed i Californien, som frigav omkring 700 gange mere energi.

Forskere forsker i en række faktorer, der påvirker regionale forskelle i intensiteten og virkningerne af jordskælv. Nogle af faktorerne har at gøre med arten af ​​de underliggende tektoniske plader og deres geologiske historie. Andre er forbundet med bygningernes størrelse og alder.

Seismiske bølger kan rejse længere i øst

Østlige Nordamerika har ældre sten, hvoraf nogle blev dannet hundreder af millioner af år før dem i Vesten. Disse ældre formationer har været udsat for ekstreme tryk og temperaturer, gør dem hårdere og ofte tættere. Fejl i disse ældre klipper har også haft mere tid til at helbrede, som gør det muligt for seismiske bølger at krydse dem mere effektivt, når et jordskælv opstår.

I modsætning, klipper i Vesten er yngre og brudt op af fejl, der ofte er yngre og har haft mindre tid til at hele. Så når et jordskælv opstår, mere af den seismiske bølgeenergi absorberes af fejlene, og energien spredes ikke så effektivt.

Mere sårbar infrastruktur i øst

Mange af de ældre strukturer i øst, såsom bygninger og broer bygget før 1970'erne, var ikke designet til at modstå jordskælv og kan derfor ikke klare sig godt. De seneste jordskælv, der ramte nær Christchurch, New Zealand viste den skade, som sjældne jordskælv kan gøre på en region med ældre strukturer. Med det sagt, moderne bygninger opføres efter nyere designstandarder, og der er sket fremskridt med at eftermontere mange ældre bygninger i Østen. I Vesten, ældre konstruktioner eftermonteres ofte, og nye strukturer er designet til at modstå kraftige rystelser.

Desuden, mindre strukturer såsom huse kan opleve stærkere og mere skadelige rystelser i øst. Jordskælv i øst har en tendens til at forårsage højere frekvens rystelser - hurtigere frem og tilbage bevægelse - sammenlignet med lignende begivenheder i Vesten. Kortere strukturer er mere modtagelige for skader under hurtig omrystning, hvorimod højere strukturer er mere modtagelige under langsom rystning.

Overraskende niveau af rystelser i Washington, DC

Et eksempel på jordskælvsfaren i det østlige USA er det overraskende niveau af jordrystelser med høj intensitet, der fandt sted i Washington, DC, under jordskælvet i Virginia i 2011. Denne rystelse forårsagede godt omtalte skader på nogle historiske bygninger, selvom jordskælvet var moderat i størrelse og dets epicenter var 80 miles fra byen.

For at lære mere, USGS-forskere indsatte 27 midlertidige seismometre i hele DC for at studere variationer i styrken af ​​jordskælvsrystelser. Instrumenterne registrerede jordbevægelser fra 30 jordskælv rundt om i verden i løbet af de 10 måneder, de var på plads.

Forskere bekræftede, at rystelser forstærkes i de dele af DC, der er underlagt et tyndt lag af sedimenter sammenlignet med områder bygget på mere solide, hårdere grundfjeld. Dette skyldes, at energien i de seismiske bølger kan flytte lighteren, svagere sedimenter lettere end det hårdere grundfjeld, og den energi bliver "fanget" og ekko flere gange i sedimenterne.

Mens denne forstærkningseffekt er blevet veldokumenteret i nogle vestlige byer, inklusive Seattle, Los Angeles og San Francisco, dette er den første undersøgelse, der direkte måler effekten i landets hovedstad. Det var tidligere mistænkt for at forekomme i Washington, DC, og var blevet fundet i andre byer som Boston.

Andre større byer i det centrale og østlige USA med lignende geologi, der kan føre til forstærket jordrystning, omfatter Trenton, New Jersey; Wilmington, Delaware; Baltimore, Maryland; Richmond, Virginia; og Columbia, South Carolina. Lignende aflejringer ligger også til grund for byer i Mississippi Valley og Gulf Coast, især Memphis, Tennessee, nær den nye Madrid seismiske zone.

De nye resultater om forstærkning og den mere effektive energitransmission i øst er en del af en øget forståelse og bevidsthed om jordskælvsfarer i centrale og østlige amerikanske byer. Disse oplysninger er især nyttige for ingeniører og arkitekter, når de designer bygninger og eftermonterer eksisterende strukturer.

Udfordringer ved at vurdere jordskælvsfarer i øst

Geologien i det østlige USA og den relativt sparsomme historie med jordskælv at studere gør det vanskeligt for forskere at vurdere, hvor hyppigt jordskælv vil forekomme, og hvor store de kan være. Østlige jordskælv er mere et mysterium, fordi de ikke finder sted ved en pladegrænse, hvor de fleste andre jordskælv stammer fra. Forskere forstår ikke fuldt ud stresstilstanden inden for tektoniske plader, og de studerer, hvordan spændinger akkumuleres og udvikler sig, og hvordan jordskælv udløses.

Forskere ved heller ikke præcist, hvor de fleste aktive forkastninger er placeret i øst. De fleste fejl har ikke haft større jordskælv eller bevægelser i de sidste par millioner år, og de forkastninger, der er aktive, kan kun have jordskælv med nogle få tusinde eller titusinder af år. Desuden, ethvert bevis på tidligere jordskælv på jordens overflade i det østlige USA er ofte skjult af vegetation eller er mere dæmpet på grund af erosion.

Omvendt Vesten har mere aktive forkastninger og mange områder med sparsom vegetation, hvilket betyder, at jordskælv kan efterlade tydelige markeringer, der informerer forskning om jordskælvshistorie, størrelse og effekter.

Løbende forskning

National Science Foundation og USGS tilføjede for nylig nye seismiske stationer i det centrale og østlige USA, skabe et mere robust netværk, der øger overvågningen fra universitetspartnere. USGS -forskere arbejder også med universitetssamarbejde om flere forskningsprojekter. For eksempel, de søger dele af Virginia og Carolinas efter beviser på kraftige jordskælvsrystelser i fortiden, overvågning af jordskælv og undersøgelse af fejl nær jordskælvet i 2011 i Virginia og jordskælvet i 1886 i Charleston, South Carolina, og udfører detaljerede undersøgelser af den seismisk aktive centrale Virginia-region.

Forskere kan ikke forudsige jordskælv

For så vidt angår forudsigelse af jordskælv, ingen pålidelig metode til forudsigelse af kortsigtet jordskælv er nogensinde blevet udviklet. Forskerne forventer heller ikke at udvikle en metode inden for en overskuelig fremtid. Imidlertid, ved hjælp af videnskabelige data – såsom forkastningssteder og jordskælvsmønstre over mange år – kan sandsynligheder beregnes for fremtidige jordskælv, og den information bruges i udviklingen af ​​byggekoder. Desuden, USGS og dets partnere arbejder på at udvikle en prototype Earthquake Early Warning System til vestkysten af ​​USA kaldet ShakeAlert. Systemet forudsiger ikke jordskælv, men når der først sker et jordskælv, det kunne give et par sekunder til titusvis af sekunders advarsel, før seismiske bølger ankommer og forårsage kraftige rystelser.

Flere jordskælv i Vesten

Det vestlige USA ligger langs grænserne for store tektoniske plader, der udgør jordskorpen - den nordamerikanske plade og havpladerne mod vest. Disse plader bevæger sig mod hinanden, bryde skorpen op langs mange fejl som San Andreas-forkastningen. Forkastninger i øst er mindre aktive og ligger helt inden for den nordamerikanske plade.

Et af de vigtigste takeaway-budskaber er, at alle skal vide, hvordan man beskytter sig selv under et jordskælv. Tjek FEMA's Ready-kampagne for tips om jordskælvsberedskab.