Согласно новому исследованию, пузырьки метана, которые выдавливаются из осадка и поднимаются с морского дна у побережья Вашингтона, дают важные подсказки о том, что произойдет во время крупного морского землетрясения.
Первый крупномасштабный анализ этих газовых выбросов обнаруживает больше пузырьков 1,700, в основном сгруппированных в полосе север-юг примерно в 30 милях (50 километров) от побережья.
Анализ лежащей в основе геологии показывает, почему пузырьки возникают там: газ и флюид поднимаются из-за разломов, вызванных движением геологических плит, которые вызывают сильные морские землетрясения на северо-западе Тихого океана.
«Мы нашли первые метановыделения на границе с Вашингтоном в 2009, и мы подумали, что нам повезло найти их, но с тех пор их количество только выросло в геометрической прогрессии», - говорит Пол Джонсон, профессор океанографии в Университете Вашингтона и руководитель Автор исследования в Журнал геофизических исследований: Твердая Земля.
«Эти отверстия немного эфемерны», - говорит Джонсон. «Иногда они включаются с приливами и могут немного передвигаться по морскому дну. Но они, как правило, встречаются в кластерах в радиусе около трех футбольных полей. Иногда вы выходите туда, и вы видите одно активное отверстие, и вы возвращаетесь в то же место, и оно исчезло. Они не надежны, как гейзеры в Йеллоустоне.
Изображение сонара пузырей поднимаясь от морского дна от побережья Вашингтона. Это из исследования 2014 в более глубокой воде: основание колонны имеет глубину 1 / 3 в милю (метры 515), а верхняя часть факела находится на глубине 1 / 10 в миле (метры 180). (Предоставлено: Брендан Филипп / U. Вашингтон)
Глубины открытого океана
Исследователи проанализировали данные из нескольких исследовательских круизов за последнее десятилетие, которые используют современные технологии гидролокатора для картирования морского дна, а также для создания сонарных изображений газовых пузырьков в вышележащей воде. Новые результаты показывают больше, чем пузырьки метанового пузыря 1,778, исходящие из вод штата Вашингтон, сгруппированные в кластеры 491.
«Если бы вы смогли пройтись по морскому дну от острова Ванкувер до реки Колумбия, вы бы никогда не потеряли из виду пузырьковый шлейф», - говорит Джонсон.
Красные звезды показывают места скопления метановых пузырьков у побережья Вашингтона. Светло-серый - это неглубокий континентальный шельф глубиной менее 160 метров (ярдов 175). Синий - это более глубокий край и абиссальная равнина, глубже, чем километры 2.8. (Фото: Пол Джонсон / У. Вашингтон)
Отложения у побережья Вашингтона образуются, когда океаническая плита Хуан-де-Фука погружается под североамериканскую континентальную плиту, счищая материал с океанской коры. Эти отложения затем нагреваются, деформируются и сжимаются относительно жесткой североамериканской плиты. Сжатие вытесняет как текучую среду, так и метановый газ, который выходит в виде пузырьков от морского дна.
Пузырьковые колонны чаще всего расположены на границе между плоским континентальным шельфом и крутопадающим участком, где морское дно опускается в бездонные глубины открытого океана. Это резкое изменение наклона также является тектонической границей между океаническими и континентальными плитами.
«Несмотря на то, что на границе есть несколько метановых шлейфов, подавляющее большинство недавно наблюдавшихся участков метановых шлейфов расположено на морской стороне континентального шельфа, на глубине около 160 метров», - говорит Джонсон.
Побережье Вашингтона геологически сложное. Пузырьки появляются из области у побережья выше, где океаническая плита Хуан-де-Фука погружается под континентальную плиту Северной Америки. (Фото: Пол Джонсон / У. Вашингтон)
Хорошо для рыбы
A Предыдущее исследование предположил, что потепление морской воды может привести к выделению замерзшего метана в этом регионе, но дальнейший анализ показал, что пузырьки метана у северо-западного побережья Тихого океана возникают на участках, которые присутствовали сотни лет, а не из-за глобального потепления, говорит Джонсон.
Вместо этого эти газовые выбросы являются долгоживущей природной особенностью, и их распространенность способствует тому, что район континентального шельфа является таким продуктивным промысловым районом. Метан из-под морского дна обеспечивает пищу для бактерий, которые затем производят большое количество бактериальной пленки. Этот биологический материал затем питает всю экологическую цепь жизни, которая увеличивает популяции рыб в этих водах.
«Если вы посмотрите в Интернете, где спутниковые ретрансляторы показывают, где находится рыболовецкий флот, вы можете увидеть скопления рыбацких лодок вокруг этих горячих точек метанового шлейфа», - говорит Джонсон.
Чтобы понять, почему здесь возникают пузырьки метана, исследователи использовали архивные геологические исследования, которые нефтегазовые компании проводили в 1970 и 1980. Обзоры, в настоящее время общедоступные, показывают зоны разломов в донных отложениях, где газ и жидкость мигрируют вверх до выхода из морского дна.
«Сейсморазведочные работы в районах с выбросами метана показывают, что край континентального шельфа смещается на запад во время сильного мегатопласта или землетрясения магнитудой 9», - говорит Джонсон. «Разломы на этой тектонической границе обеспечивают проницаемые пути для выхода метана и теплой жидкости из глубины отложений».
Расположение этих разломов может потенциально дать новое понимание опасности землетрясения в зоне субдукции Каскадия, которая в последний раз разорвалась больше, чем 300 лет назад.
Если движение морского дна во время землетрясения в зоне субдукции происходит ближе к берегу, и основной компонент этого движения происходит в более мелкой воде, это вызовет меньшее цунами, чем если бы движение морского дна было полностью в глубокой воде.
«Если наша гипотеза окажется верной, то это имеет важное значение для того, как работает эта зона субдукции», - говорит Джонсон.
Дополнительные соавторы из Университета штата Вашингтон и Университета штата Орегон. Национальный научный фонд финансировал эту работу.
источник: Университет Вашингтона
