Μια πιο καθαρή εικόνα του ρήγματος που απειλεί την Κωνσταντινούπολη
Άποψη από την βιβλιοθήκη του Πανεπιστημίου της Κωνσταντινούπολης. Από houseofqahwa/x.com.
Τρισδιάστατος χάρτης αποκαλύπτει συγκεντρωμένο σεισμικό κίνδυνο κάτω από την Κωνσταντινούπολη.
Μια νέα τρισδιάστατη ανακατασκευή του φλοιού κάτω από τα νερά ακριβώς νότια της Κωνσταντινούπολης αποκάλυψε έντονα καθορισμένες ισχυρές και ασθενείς ζώνες κατά μήκος του ρήγματος που εκτείνεται κάτω από την περιοχή.
Απομονώνοντας τα όρια όπου συναντώνται αυτές οι ζώνες, ο νέος τρισδιάστατος χάρτης στενεύει το σημείο όπου είναι πιο πιθανό να ξεκινήσει μια μελλοντική μεγάλη ρήξη κάτω από μία από τις μεγαλύτερες πόλεις του κόσμου.
Κάτω από τα νερά ακριβώς νότια της Κωνσταντινούπολης, το ρήγμα διασχίζει ένα συνονθύλευμα πιο άκαμπτων φλοιωδών τεμαχίων και ασθενέστερων, πλούσιων σε υγρά τμημάτων.
Χαρτογραφώντας αυτή την αντίθεση σε τρεις διαστάσεις, ο καθηγητής Yasuo Ogawa στο Ινστιτούτο Επιστημών του Τόκιο κατέγραψε ωμικά μπλοκ που παραμένουν κλειδωμένα δίπλα σε πιο αγώγιμες ζώνες που παραμορφώνονται πιο εύκολα.
Αυτά τα κλειδωμένα τμήματα δεν έχουν υποστεί ρήξη για περισσότερα από 250 χρόνια, ακόμη και όταν οι γύρω περιοχές έχουν γλιστρήσει και προσαρμοστεί.
Αυτή η ανομοιόμορφη συμπεριφορά συγκεντρώνει την πίεση κατά μήκος των ορίων τους, διαμορφώνοντας τις φυσικές συνθήκες που εξερευνώνται στις επόμενες ενότητες.
Η ακαμψία σχηματίζει ρήξη
Ο σκληρός βράχος κοντά σε ένα ρήγμα μπορεί να αντισταθεί στην ολίσθηση, επομένως η τάση συσσωρεύεται μέχρι να σπάσει τελικά ο βράχος.
Όταν τα μαλακότερα στρώματα παραμορφώνονται πιο εύκολα, μπορούν να γλιστρούν αργά χωρίς μεγάλο τράνταγμα, μειώνοντας την πίεση σε ένα σημείο.
Κατά μήκος του κύριου συστήματος ρηγμάτων που διασχίζει τη βόρεια Τουρκία, τμήματα που προσκολλώνται και τμήματα που ολισθαίνουν μπορούν να κάθονται το ένα δίπλα στο άλλο για χιλιόμετρα.
Γνωρίζοντας πού κολλάει πιο δυνατά η κρούστα, μπορεί να περιορίσετε την αναζήτηση επικίνδυνων τμημάτων, ακόμη και χωρίς να προβλεφθούν ημερομηνίες.
Ένας χάρτης από τον μαγνητισμό
Η κατασκευή του πρώτου πλήρους τρισδιάστατου μοντέλου απαιτούσε τη συγχώνευση αρχείων από περισσότερους από 20 σταθμούς στην ξηρά και στην ανοιχτή θάλασσα.
Φυσικοί παλμοί στα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία της Γης τροφοδότησαν μαγνητοτελλουρικούς, μια μέθοδο που χρησιμοποιεί αυτά τα σήματα για τη χαρτογράφηση πετρωμάτων.
Από αυτά τα σήματα, οι υπολογιστές χαρτογράφησαν πόσο εύκολα κινούνταν η ηλεκτρική ενέργεια μέσα από βράχους, μέχρι περίπου 40 χιλιόμετρα κάτω από τον πυθμένα της θάλασσας.
Αυτά τα μοτίβα, που ονομάζονται ηλεκτρική αντίσταση, περιγράφουν πόσο ισχυρά μπλοκάρουν τα πετρώματα το ηλεκτρικό ρεύμα και επιτρέπουν στους ερευνητές να συγκρίνουν τα ισχυρά μπλοκ με τις ασθενείς ζώνες.
Ρευστά και αντοχή σε ρήγματα
Το νερό που παγιδεύεται σε ρωγμές βράχων μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρικό φορτίο και μια δημοσίευση του 2011 συνέδεσε αυτή την αγωγιμότητα με ρήγματα που σπάνε πιο εύκολα.
Τεκτονικός χάρτης της Τουρκίας. Τα παχιά βέλη υποδεικνύουν την κατεύθυνση των κινήσεων των πλακών. Οι παχιές μαύρες γραμμές αντιπροσωπεύουν το ρήγμα της Βόρειας Ανατολίας (NAF) και το ρήγμα της Ανατολικής Ανατολίας (EAF). Τα κόκκινα τετράγωνα δείχνουν το επίκεντρο των σεισμών με μέγεθος Mw>7 που σημειώθηκαν κατά μήκος του NAF. Το κίτρινο ορθογώνιο αντιπροσωπεύει την τοποθεσία αυτής της μελέτης.
Η χαμηλότερη ειδική αντίσταση συχνά υποδηλώνει σύνδεση αλμυρού νερού, επειδή το διαλυμένο αλάτι μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια πολύ πιο εύκολα από το ξηρό βράχο.
Το επιπλέον υγρό μπορεί να αυξήσει την πίεση των πόρων, τη δύναμη στο εσωτερικό των ρωγμών που ωθεί προς τα έξω, γεγονός που μειώνει την τριβή και επιτρέπει στα μπλοκ να γλιστρούν.
Ακριβώς δίπλα σε μια υγρή ζώνη, ένα στεγνό, άκαμπτο μπλοκ μπορεί ακόμα να κλειδώσει, δημιουργώντας μια έντονη αντίθεση αντοχής.
Οι κλειδωμένες ζώνες δημιουργούν στρες
Ήσυχα τμήματα κάτω από τη Θάλασσα του Μαρμαρά ξεχώριζαν όπου τα ανθεκτικά μπλοκ παρέμειναν ισχυρά, ακόμη και ενώ οι κοντινές ζώνες παρουσίαζαν ευκολότερη ολίσθηση.
Σε ένα κλειδωμένο τμήμα, ένα κολλημένο ρήγμα αποθηκεύει τάση και η τεκτονική κίνηση συνεχίζει να το φορτίζει μέχρι να αποτύχει.
«Οι παρατηρούμενες ανωμαλίες αντίστασης υποδεικνύουν περιοχές συσσώρευσης τάσης, υπογραμμίζοντας τις συνεχιζόμενες μηχανικές διεργασίες δημιουργίας ρηγμάτων σε αυτή τη ζωτική περιοχή», δήλωσε ο Ogawa.
Τέτοια κλειδωμένα μπαλώματα μπορούν να παραμείνουν ήσυχα όσο αυξάνεται το άγχος, επομένως το επόμενο διάλειμμα μπορεί να ξεκινήσει χωρίς μεγάλη βραχυπρόθεσμη προειδοποίηση.
Πού μπορεί να ξεκινήσει η ρήξη
Οι άκρες των πιο ανθεκτικών μπλοκ τράβηξαν ιδιαίτερη προσοχή ως πιθανά σημεία εκκίνησης για έναν μελλοντικό μεγάλο σεισμό κάτω από τον Μαρμαρά.
Όταν ένα άκαμπτο βράχο συναντά μια μαλακότερη ζώνη , η παραμόρφωση συγκεντρώνεται σε μια στενή λωρίδα, αυξάνοντας την πιθανότητα ξαφνικής ολίσθησης.
«Τα αποτελέσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εκτίμηση της τοποθεσίας και του μεγέθους μελλοντικών μεγασεισμών, οι οποίοι θα έχουν κρίσιμες επιπτώσεις στην πρόληψη και τον μετριασμό των καταστροφών», δήλωσε ο Ogawa.
Ακόμα και με αυτήν την καθοδήγηση, το μοντέλο δεν μπορεί να πει πότε θα συμβεί η δόνηση και οι σχεδιαστές εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν αβεβαιότητα.
Μια γραμμή προειδοποίησης προς τα δυτικά
Από το 1939, μεγάλες ρήξεις κατά μήκος του ρήγματος της Βόρειας Ανατολίας έχουν επανειλημμένα μετακινηθεί δυτικά, θέτοντας το τμήμα του Μαρμαρά στο προσκήνιο.
Μια ανάλυση του 1997 ανίχνευσε αυτή την εξέλιξη και συνέδεσε κάθε μεγάλο ρήγμα με την τάση που μεταφέρθηκε από προηγούμενους σεισμούς.
Το 1939, ο σεισμός στο Ερζιντζάν στην ανατολική Τουρκία σκότωσε περίπου 32.700 ανθρώπους, δείχνοντας πόσο θανατηφόρο μπορεί να είναι αυτό το ρήγμα.
Μετά από περισσότερα από 250 χρόνια χωρίς ένα σημαντικό διάλειμμα κάτω από τον Μαρμαρά, ένα μακρύ κενό ηρεμίας ανησυχεί πολλούς ανθρώπους.
Προβλέψεις και τα όριά τους
Οι προβλέψεις για την Κωνσταντινούπολη συχνά καταλήγουν σε πιθανότητες και όχι σε ημερομηνίες, και οι επιστήμονες συνεχίζουν να ενημερώνουν αυτές τις πιθανότητες καθώς εμφανίζονται νέες ενδείξεις.
Συνδυάζοντας την ταχύτητα με την οποία κινούνται οι πλάκες με το πώς οι προηγούμενοι σεισμοί φόρτωσαν τα κοντινά τμήματα, τα μοντέλα εκτιμούν την πιθανότητα μιας μεγάλης ρήξης.
Το τελικό τρισδιάστατο μοντέλο ηλεκτρικής αντίστασης με σεισμικότητα εμφανίζεται σε κάτοψη για αντιπροσωπευτικά βάθη 5, 10, 20 και 40 km. Τα μπλε τρίγωνα αντιπροσωπεύουν την τοποθεσία των σταθμών. Τα ίχνη ρηγμάτων αντιπροσωπεύονται από μαύρες γραμμές. Σχεδόν ευθυγραμμισμένοι κλάδοι EW των NAF και NS κατευθυνόμενων διακεκομμένων μαύρων γραμμών στον χάρτη βάθους 10 km δείχνουν τα όρια αγωγιμότητας-αντιστάσης. Τα R και C αντιπροσωπεύουν ανωμαλίες αντίστασης και αγωγιμότητας αντίστοιχα. Η διακεκομμένη λευκή γραμμή στους χάρτες βάθους 10 και 20 km δείχνει πιθανή συνέχεια της Ενδο-Ποντιδικής Ραφής και της Ζώνης Armutlu-Almacık. Οι Ζώνες Κωνσταντινούπολης-Ζονγκουλντάκ και Σακάρια εμφανίζονται επίσης σε αυτό το χάρτη.
Ένας υπολογισμός του 2004 έθεσε την 30ετή πιθανότητα σεισμού μεγέθους 7 Ρίχτερ κοντά στο 41%, με περίπου 14 ποσοστιαίες μονάδες αβεβαιότητας.
Παρόλα αυτά, κανένας αριθμός πιθανότητας δεν λέει σε μια οικογένεια πότε να φύγει από την πόλη, επομένως τα σχέδια οικοδόμησης και αντιμετώπισης έχουν το πραγματικό βάρος.
Σχεδιάζοντας για το επόμενο
Οι σχεδιαστές έκτακτης ανάγκης μπορούν να χρησιμοποιήσουν τη νέα εικόνα του υπεδάφους για να εστιάσουν τις ασκήσεις και τις επιθεωρήσεις στις γειτονιές που είναι πιο εκτεθειμένες σε ισχυρούς σεισμούς.
Η τοποθέτηση περισσότερων αισθητήρων στην ανοιχτή θάλασσα κοντά σε βασικά όρια θα μπορούσε να εντοπίσει ανεπαίσθητες αλλαγές, συμπεριλαμβανομένων σμηνών μικρών σεισμών που υποδηλώνουν κίνηση.
Οι καλύτεροι χάρτες κινδύνου βοηθούν επίσης τους μηχανικούς να δοκιμάζουν σχέδια και να επιβάλλουν τους κώδικες, ειδικά για γέφυρες, σχολεία και νοσοκομεία σε ευάλωτες περιοχές.
Οι τακτικές ενημερώσεις θα έχουν σημασία, επειδή τα ιζήματα μετακινούνται, τα υγρά μεταναστεύουν και οι ανθρώπινες επιλογές καθορίζουν εάν ένας μελλοντικός σεισμός θα γίνει καταστροφή.
Μια πιο καθαρή εικόνα ρήγματος
Μια σαφέστερη χαρτογράφηση κάτω από τον Μαρμαρά συνδέει την αντοχή του βράχου, τα ρευστά και τη συμπεριφορά των ρηγμάτων, μετατρέποντας έναν ευρύ κίνδυνο σε έναν πιο εστιασμένο στόχο.
Η μελλοντική παρακολούθηση μπορεί να δοκιμάσει αυτά τα όρια υψηλού κινδύνου, ενώ η καλύτερη πρακτική κατασκευής μπορεί να περιορίσει τις απώλειες όταν έρθει η αναπόφευκτη ρήξη.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Geology .
Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα earth.com
περισσότερα,
3-D electromagnetic imaging of highly deformed fluid-rich weak zones and locked section of the North Anatolian fault beneath the Marmara Sea [Open Access]- Tülay Kaya-Eken; Yasuo Ogawa; Yoshiya Usui; Takafumi Kasaya; M. Kemal Tunçer; Yoshimori Honkura; Naoto Oshiman; Masaki Matsushima; Weerachai Siripunvaraporn
https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/doi/10.1130/G52995.1/722052/3-D-electromagnetic-imaging-of-highly-deformed
https://www.earth.com/news/3d-map-reveals-concentrated-seismic-risk-beneath-istanbul/