Более

7.7: Проседание - Науки о Земле


Проседание возникает, когда рыхлый, насыщенный водой осадок начинает уплотняться, вызывая обрушение поверхности земли. Сейчас есть два типа проседаний.

Медленное опускание

Медленное проседание происходит, когда вода из осадка медленно выдавливается из-за избыточного веса. Есть несколько примеров медленного оседания, но лучший из них - Венеция, Италия. Венеция (изображение справа) была построена на уровне моря в ныне затопленной дельте реки Брента. Город тонет из-за большого веса города и откачки грунтовых вод. Проблема сейчас в том, что уровень моря повышается по мере таяния ледников и расширения воды из-за глобального потепления. Примером медленного оседания в США является Новый Орлеан, штат Луизиана. Как мы все знаем из урагана Катрина, река Миссисипи имеет обширную сеть дамб, которые в большинстве случаев предотвращают разливы массивной реки. Но, предотвращая весеннее наводнение, мы не позволяем реке оседать на суше. Вместо этого отложения переносятся в Мексиканский залив, образуя массивную дельту Миссисипи.

Быстрое проседание

Быстрое проседание происходит, когда естественно кислая вода начинает растворять известняковую породу, образуя сеть заполненных водой подземных пещер. Но если засуха или откачка грунтовых вод понижают уровень грунтовых вод ниже уровня пещер, они разрушаются, образуя провалы на поверхности. Яркий пример быстрого проседания произошел в Гватемала-Сити в 2007 году, когда образовалась огромная воронка глубиной 300 футов. Как отмечалось выше, подземный регион, окружающий Гватемалу, состоит из известняка и обширной подземной сети пещер. Считается, что уровень грунтовых вод в регионе снижается и, таким образом, осушает пещеры. После этого пещеры не выдерживают тяжести и обрушиваются.


Интерактивная карта уровней и проседания грунтовых вод в Калифорнии

Департамент водных ресурсов Калифорнии создал интерактивную карту, на которой показаны уровни грунтовых вод с географической привязкой, повышение уровня грунтовых вод и проседание в Калифорнии.

  • Глубина грунтовых вод ниже поверхности земли
  • Высота грунтовых вод
  • Изменение уровня грунтовых вод на высоте от года к году
  • Тенденции оседания, измеренные экстензометрами и на станциях GPS
  • Суммарное проседание на станциях GPS
  • Изменения уровня грунтовых вод по скважинам длительного мониторинга
  • Предполагаемый потенциал проседания в будущем в каждом бассейне подземных вод

Другие слои показывают, какие регионы охватываются планами управления подземными водами, моделями подземных вод и границами округов. Пользователи могут выбирать, как визуализировать уровни воды (точки, изолинии или цветовую шкалу), включать ли законодательные границы, и могут загружать данные для дальнейшего использования и анализа.


7.7: Проседание - Науки о Земле

Все статьи, опубликованные MDPI, немедленно становятся доступными по всему миру по лицензии открытого доступа. Для повторного использования всей или части статьи, опубликованной MDPI, включая рисунки и таблицы, специального разрешения не требуется. Для статей, опубликованных под лицензией Creative Common CC BY с открытым доступом, любая часть статьи может быть повторно использована без разрешения при условии четкого цитирования исходной статьи.

Тематические статьи представляют собой самые передовые исследования со значительным потенциалом воздействия в данной области. Тематические статьи представляются по индивидуальному приглашению или рекомендации научных редакторов и проходят рецензирование перед публикацией.

Тематический доклад может быть либо оригинальной исследовательской статьей, либо серьезным новым исследованием, которое часто включает несколько методов или подходов, либо всеобъемлющим обзорным документом с краткими и точными обновлениями последних достижений в этой области, в котором систематически рассматриваются самые захватывающие достижения в области науки. литература. Этот тип статьи дает представление о будущих направлениях исследований или возможных приложениях.

Статьи Editor’s Choice основаны на рекомендациях научных редакторов журналов MDPI со всего мира. Редакторы выбирают небольшое количество недавно опубликованных в журнале статей, которые, по их мнению, будут особенно интересны для авторов или важны в этой области. Цель состоит в том, чтобы сделать снимок некоторых из наиболее интересных работ, опубликованных в различных областях исследований журнала.


Проседание земли

Более 80 процентов известных проседаний земель в США является следствием использования грунтовых вод и часто игнорируемым экологическим последствием наших методов землепользования и водопользования. Усиление освоения земель грозит обострить существующие проблемы проседания земель и вызвать новые. Обнаружение оседания и картографирование, выполненное Геологической службой США, необходимо для понимания и управления нашими нынешними и будущими земельными и водными ресурсами в районах, где проседание является проблемой или может возникнуть в будущем.

Ориентировочная точка максимального проседания в долине Сан-Хоакин, Калифорния. Поверхность суши просела примерно на 9 метров с 1925 по 1977 год из-за забора подземных вод из водоносных горизонтов. Знаки на телефонном столбе указывают на прежние высоты поверхности суши в 1925 и 1955 годах (Фото: Ричард Айрленд)

Проседание земли - это постепенное оседание или внезапное опускание поверхности Земли из-за удаления или перемещения подземных грунтовых материалов. Основные причины включают:

  • уплотнение водоносной системы, связанное с забором подземных вод
  • осушение органических почв
  • подземная добыча
  • естественное уплотнение или обрушение, например, с провалами или таянием вечной мерзлоты

Проседание является глобальной проблемой, и в США более 17 000 квадратных миль в 45 штатах напрямую пострадали от проседания 1.

РОЛЬ НАУКИ

Возникновение проседания земли редко бывает таким очевидным, как в случае катастрофических провалов грунта или обрушения шахты. В случае истощения грунтовых вод проседание обычно происходит постепенно и широко. Обнаружение проседания в региональном масштабе исторически происходило при выявленном движении ключевых ориентиров. Глядя на долину Сан-Хоакин в Калифорнии, сегодня трудно осознать, что часть поверхности суши была почти на 30 футов выше, чем 75 лет назад.

Инструмент выбора, используемый для обнаружения и картирования деформации земной поверхности, известен как интерферометрический радар с синтезированной апертурой (InSAR). InSAR использует радиолокационные изображения с многократным прохождением, полученные со спутников на околоземной орбите, для отслеживания проседания и подъема с невероятной детализацией. После того, как проседание идентифицировано и нанесено на карту, можно провести оценку данных InSAR, чтобы улучшить наше понимание процессов проседания. Сочетание научного понимания и тщательного управления природными ресурсами может свести к минимуму проседание, возникающее в результате освоения наших земельных и водных ресурсов.


Связанный контент

Как USGS определяет разницу между землетрясением и звуковым ударом?

Что такое огни землетрясения?

Вы чувствуете землетрясение, если находитесь в пещере? Безопаснее ли находиться в пещере во время землетрясения?

Где я могу найти фотографии повреждений, нанесенных землетрясением?

Почему землетрясения в других странах, кажется, вызывают больше повреждений и жертв, чем землетрясения в США?

Как землетрясение может повлиять на грунтовые воды или изменения в колодцах?

Что это за удары, которые я иногда слышу перед землетрясением или во время него?

С какой силой начинают возникать повреждения при землетрясении?

На что похоже землетрясение?

Информационные продукты и инструменты о землетрясениях от Advanced National Seismic System (ANSS)

В этом информационном бюллетене описываются продукты и инструменты после землетрясения, предоставленные Продвинутой национальной сейсмической системой (ANSS) в рамках Программы геологической службы США по борьбе с землетрясениями. Основное внимание уделяется продуктам, которые обеспечивают ситуационную осведомленность сразу после сильных землетрясений.

Сценарий землетрясения HayWired

Предисловие Великое землетрясение в Сан-Франциско 1906 года (магнитудой 7,8) и землетрясение 1989 года в Лома-Приета (магнитудой 6,9) побудили жителей района залива Сан-Франциско принять меры противодействия землетрясениям в ткань региона. Начиная с Лома-Приета, общины, правительства и коммунальные предприятия региона залива инвестировали десятки миллиардов долларов.

Детвейлер, Шейн Т. Вейн, Энн М.

Открытое хранилище инвентаризаций аварий на землю в результате землетрясений.

Вызванное землетрясением разрушение грунта, такое как оползни и разжижение, может внести значительный вклад в потери, но наши нынешние возможности точно включать их в анализ сейсмической опасности ограничены. Разработка надежных и широко применимых моделей требует доступа к многочисленным реестрам отказов грунта, вызванных землетрясениями.

Шмитт, Роберт Г. Таньяс, Хакан Новицки Джесси, М. Анна Чжу, Цзин Бигель, Кэтрин М. Олштадт, Кейт Э. Джибсон, Рэндалл В. Томпсон, Эрик М. ван Вестен, Сис Дж. Сато, Хироши П. Вальд, Дэвид Дж. Годт, Джонатан В. Горум, Толга Сю, Чонг Ратье, Эллен М. Кнудсен, Кейт Л.

Понимание опасности землетрясений в городских районах - Проект по картированию сейсмических опасностей в районе Эвансвилля

Регион, окружающий Эвансвилл, штат Индиана, за последние 200 лет несколько раз подвергался незначительному ущербу от землетрясений. Из-за этой истории и близости Эвансвилла к сейсмическим зонам долины Вабаш и Нового Мадрида среди близлежащих сообществ существует обеспокоенность по поводу опасностей, связанных с землетрясениями. Землетрясения в настоящее время предсказать невозможно.

Кривые вероятности разжижения для поверхностных геологических отложений

Кривые вероятности разжижения, которые предсказывают вероятность поверхностных проявлений разжижения, вызванного землетрясением, построены для 14 различных типов поверхностных геологических единиц. Единицы состоят из выносного конуса, берегового гребня, вершины дельты реки и ложа форсунки, эоловой дюны, перемычки, бассейна затопления, естественной реки и насыпных конических дамб.

Хольцер, Томас Л. Ноус, Томас Э. Беннетт, Майкл Дж.

Опасность разжижения для региона Эвансвилл, Индиана

Мы рассчитали индекс потенциала разжижения для сети участков в районе Эвансвилля, штат Индиана, для двух сценариев землетрясений - магнитудой 7,7 в сейсмической зоне Нового Мадрида и M6,8 в сейсмической зоне долины Вабаш. В последнем случае пиковое ускорение грунта колеблется от 0,13 до 0,81 силы тяжести, что достаточно велико, чтобы вызывать беспокойство.

Хаасе, Дженнифер С. Чой, Юн С. Новак, Роберт Л. Крамер, Крис Х. Бойд, Оливер С. Бауэр, Роберт А.

Разжижение и другие разрушения грунта в округе Империал, Калифорния, после землетрясения в Эль-Майор-Кукапа 4 апреля 2010 г.

Регион дельты реки Колорадо в южной части Имперской долины, Калифорния, и долины Мехикали, Нижняя Калифорния, представляет собой тектонически динамическую область, характеризующуюся многочисленными активными разломами и частыми крупными сейсмическими событиями. Сильные землетрясения, которые сопровождались разрывом поверхности и / или разжижением грунта, произошли в этом регионе в 1892 году.

МакКринк, Тимоти П. Придмор, Синтия Л. Тинсли, Джон С. Сиклер, Роберт Р. Бранденберг, Скотт Дж. Стюарт, Джонатан П.

Землетрясение магнитудой 7,1 в зоне разлома Такома - вероятный сценарий для региона Южный Пьюджет-Саунд, Вашингтон

Геологическая служба США и сотрудничающие с ним ученые недавно оценили влияние землетрясения магнитудой 7,1 на зону разлома Такома в округе Пирс, штат Вашингтон. Землетрясение сопоставимой силы произошло в южном районе Пьюджет-Саунд около 1100 лет назад, и аналогичные землетрясения почти наверняка произойдут в будущем. Регион есть.

Гомберг, Джоан Шеррод, Брайан Уивер, Крейг Франкель, Искусство

Землетрясение на Гаити с магнитудой 7,0 12 января 2010 г .: Отчет передовой разведывательной группы USGS / EERI

Краткое содержание Полевая разведка на Гаити, проведенная группой из пяти человек, обладающих опытом в сейсмологии и сейсмологии, выявила ряд факторов, которые привели к катастрофическим человеческим жертвам и материальным потерям во время землетрясения 12 января 2010 г. мощностью 7,0 балла. Полевое исследование проводилось с 26 января по 3 февраля 2010 г. включительно.

Эберхард, Марк О. Болдридж, Стивен Маршалл, Джастин Муни, Уолтер Рикс, Гленн Дж.

Карты опасности разжижения для трех сценариев землетрясений для населенных пунктов Сан-Хосе, Кэмпбелл, Купертино, Лос-Альтос, Лос-Гатос, Милпитас, Маунтин-Вью, Пало-Альто, Санта-Клара, Саратога и Саннивейл, Северный округ Санта-Клара, Калифорния

Карты, показывающие вероятность поверхностных проявлений разжижения в северной части долины Санта-Клара, были подготовлены с кривыми вероятности разжижения. Этот район включает в себя общины Сан-Хосе, Кэмпбелл, Купертино, Лос-Альтос, Лос-Гатос-Милпитас, Маунтин-Вью, Пало-Альто, Санта-Клара, Саратога и Саннивейл. Кривые вероятности были.

Хольцер, Томас Л. Ноус, Томас Э. Беннетт, Майкл Дж.

Использование особенностей, вызванных разжижением, для палеосейсмического анализа - Обзор того, как особенности сейсмического разжижения можно отличить от других характеристик и как их региональное распределение и свойства исходных отложений могут быть использованы для определения местоположения и силы палеоземлетрясений голоцена.

Характеристики разжижения могут использоваться во многих полевых условиях для оценки повторяемости и магнитуды сильных землетрясений на протяжении большей части голоцена. К таким особенностям относятся дамбы, кратеры, выходящий песок, пороги и распространяющиеся вбок оползни. Относительно высокий уровень сейсмической встряски, необходимый для их образования, делает их особенными.

Лома-Приета, Калифорния, землетрясение 17 октября 1989 г .: сильное колебание грунта и разрушение грунта.

В Professional Paper 1551 описываются эффекты землетрясения в Лома-Приета на поверхности земли. Эти эффекты: включают характер и характеристики сильного сотрясения грунта, разжижения как отложений поймы вдоль рек Пахаро и Салинас в районе залива Монтерей, так и песчаных искусственных насыпей вдоль окраин Сан.


КОНТИНЕНТАЛЬНОЕ РАСШИРЕНИЕ И ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДОЧНЫХ БАССЕЙНОВ

Нет сомнений в том, что при открытии океанических бассейнов происходит значительное опускание континентальных шельфов на обширной территории, а не только на непосредственной рифленой окраине. Это хорошо заметно в Южной Атлантике на уровне ок. 127 млн ​​лет назад, когда образовалась первая океаническая кора:

Рис. 9. Очень большая территория в южной части Атлантического океана была затоплена после вскрытия на 127 млн. Лет. Почему? И Чили, и Аргентина имеют скромные наземные запасы нефти в Патагонии к западу от Фолклендского плато. На участке 330 DSDP были пробурены нефтесодержащие отложения в 1974 году. Почему Аргентина начала войну из-за Фолклендских островов?

Бурение на восточном отроге затопленного Фолклендского плато показало, что оно было континентальным (гранитные гнейсы) и что непосредственно перед открытием Атлантического океана была сухая поверхность калиши (средиземноморский климат), но с тех пор произошло проседание не менее 2 км. . Первоначальные отложения очень маслянистые, отложились в бескислородных условиях в бассейне с ограниченной циркуляцией. Таким образом, начальная стадия разлома способствовала накоплению нефти. Почему? Важно понимать механизм развития этих бассейнов.

Современные идеи

& # 9 Из результатов сейсмического профилирования с глубоким отражением по типу COCORP стало очевидно, что многие (если не большинство) круто падающих нормальных разломов на самом деле изогнуты (вогнутые вверх) и становятся мелководными и субгоризонтальными на глубине. Теперь они известны как листрические ошибки. Поскольку литосфера растягивается во время континентального растяжения, пластичная более глубокая кора утончается за счет чистого сдвига, в то время как верхняя кора разрушается и разрывается листрическими разломами, которые «выходят на дно» в пластичном слое. На поверхности, конечно, они выглядят как грабен. В этом суть модели типа Маккензи и других недавних моделей формирования бассейнов. Поскольку субконтинентальная (т. Е. Мантия) литосфера истончается из-за растяжения, она, конечно, частично заменяется более горячей астеносферой. Он будет постепенно охлаждаться в масштабе времени порядка 50-100 млн лет, и по мере охлаждения он становится более плотным, а мелководный бассейн наверху постепенно опускается и постепенно заполняется мелководными осадками. Величина оседания будет зависеть от первоначальной величины растяжения. Обычно это можно оценить и известно как коэффициент растяжения или «бета-фактор». Параметр b определяется довольно просто как b / а где была начальная ширина, а b ширина в растянутом состоянии. Коэффициент b 1,2 даст ок. Просадка 3 км. При полном рифтинге (с образованием океанической коры и океанического бассейна) b стремится к бесконечности.

Обратите внимание, что при развитии осадочных бассейнов погружение происходит в два этапа:

(1) в результате тектонического растяжения в краткосрочном масштабе, ок. 10 мой, и

(2) в результате термического проседания - большой временной масштаб, ок. 50 - 100+ моих.

В настоящее время имеется значительная информация о бассейнах Северного моря в результате буровых работ и синтеза большого количества сейсмических данных (см., Например, Badley et al. 1988 Gibbs 1984 Sclater & amp Christie 1980), поэтому их история проседания хорошо известна. Северный грабен викингов пострадал от двух эпизодов рифтинга - в пермо-триасе и в средней юре - во время которых бассейн постепенно расширялся. Факторы растяжения в пермо-триасе были довольно небольшими (b = 1,1 ± 1,3), тогда как в поздней юре были намного больше в северной части Северного моря (b = & gt1,6). За каждым эпизодом рифтинга следовало более существенное термическое погружение. В центральной части Грабена Викинга накопилось почти 10 км наносов с начала первого эпизода рифтинга. Поскольку вторая фаза рифтинга закончилась 140 млн. Лет назад, по крайней мере, 90% проседания, вызванного термической релаксацией, должно было произойти к настоящему времени. Обратите внимание, что в то время как нормальные разломы во время фазы рифтогенеза имеют тенденцию быть листрическими, те, которые сопровождают термическое проседание, являются планарными.

Важным второстепенным фактором в таких моделях является то, что отложения, изначально отложившиеся в таких бассейнах, будут слегка «приготовлены» из-за повышенного тепла от подстилающей астеносферы - жизненно важного для созревания и миграции нефти. Но осадочные бассейны важны не только как нефтяные резервуары: вытеснение нагретых флюидов из таких бассейнов также может выщелачивать металлы, поэтому при наличии подходящих вмещающих пород могут образовываться месторождения ценных минералов. Этому механизму приписывают ряд важных месторождений полезных ископаемых.

Дальнейшее развитие моделей растяжения литосферы было предложено Вернике, Листером и др., Кауардом и другими (см. Ссылки ниже).

Важное различие заключается в распознавании низкоугловых отрывов (внешне подобных толчков, но с ощущением движения, как в случае нормального разлома), впервые предложенного для провинции Бассейн и Амплитуда на западе США. Они могут достигать дна в нижней коре или верхней мантии. Главный эффект состоит в том, чтобы ввести асимметрию по сравнению с моделью типа Маккензи с однородным растяжением чистого сдвига, так что бассейны, связанные с фазой термического погружения, могут быть смещены от бассейнов с тонкой оболочкой, связанных с начальным рифтингом. Магматические эффекты (таяние в результате восстания астеносферы) могут быть компенсированы основными осадочными бассейнами. Из-за асимметрии континентальные окраины по обе стороны открытого океана могут иметь очень разные профили. Могут возникнуть многие другие осложнения. Обратитесь к ссылкам ниже, если вам нужна полная история!

В настоящее время признано как минимум 3 типа континентальной окраины:

(1) Вулканические окраины обычно узкие и имеют толстую магматическую кору между континентальной и нормальной океанической корой. Типична мощная зона (3-5 км) выходящих к морю вулканических отражателей. Предположения о конвективной циркуляции в восходящей астеносфере для объяснения вулканизма или о том, что нижележащая астеносфера была горячее, чем обычно. Примеры: плато Воринг, западный берег Роколл, Восточная Гренландия. См. White et al. (1987 и 1988).

Уайт и Маккензи (1989) разработали эти модели, чтобы количественно связать объем вулканитов, образовавшихся на окраинах континентов, с температурой подстилающей мантии. Если температура на 100 ° C выше нормы, объем магмы увеличится вдвое. Кроме того, они разработали взаимосвязь между степенью растяжения и температурой мантии, чтобы предсказать, поднимется ли край рифления выше уровня моря или опустится ниже него. Когда рифтогенез происходит над плюмами горячих точек, обычно сопровождается большим объемом магмы.

(2) В деформации литосферы на невулканических окраинах преобладают блочные разломы и многие листрические разломы. Протяженность обширной зоны (100-300 км). Может быть, не имеет отложений (Красное море, Галисийский берег, Гобанский отрог Ирландского моря) или сильно осажден (например, восточная окраина США).

(3) Рифт-трансформационные окраины развиваются в средах, где присутствовал значительный компонент сдвигового сдвига, а также деформации растяжения во время раскрытия (например, регион между Западной Африкой и Бразилией, Фолклендское плато, а также Калифорнийский залив).

Эти разные типы маржи могут иметь очень разный нефтяной потенциал. Необходимо узнать о них больше, чтобы помочь в поиске будущих припасов. Обратите внимание, что важные нефтяные резервуары в Северном море находятся в «разломах», где Северная Атлантика пыталась (безуспешно) открыться довольно долгое время, прежде чем в конечном итоге это удалось!

Существует быстрорастущая литература по моделям континентального рифтинга и формирования бассейнов: попробуйте прочитать некоторые из приведенных ниже и особенно обратите внимание на диаграммы. В любом случае они могут пригодиться вам в следующем году.

Другая проблема, вызывающая беспокойство, заключается в том, почему мы получаем базальтовый магматизм, связанный с одними бассейнами, а не с другими. Latin and White (1990) пытались доказать, что магматизм более вероятен с однородным чистым сдвиговым растяжением (модель Маккензи), чем с асимметричной простой моделью растяжения Вернике. Это связано с тем, что восход астеносферы более сфокусирован в модели чистого сдвига:

Рис. 13. Сравнение термических последствий модели чистого сдвига Маккензи и модели чистого сдвига Вернике для протяженных осадочных бассейнов. С помощью простой модели сдвига очень трудно произвести декомпрессию, достаточную для образования магмы.

Это имеет очень разные термические последствия:

Рис. 14. При чистом сдвиге температура восходящей астеносферы превышает солидус мантии и допускает плавление. Рис. 15. При простом сдвиге температура восходящей астеносферы никогда не достигает солидуса, поэтому плавления не происходит.

Бассейны, образовавшиеся в результате рифтогенеза и термического опускания, не всегда остаются бассейнами. и может позже пострадать от поднятия и эрозии. Это известно как инверсия бассейна. Это произошло со многими пермо-триасовыми бассейнами в Западной Европе (см. Ziegler 1982) и особенно очевидно в северо-западной части Британских островов и прилегающей континентальной окраине. Может ли это быть связано с тектоническим сжатием до того, как произошло все термическое проседание, когда избыточный осадок был удален за счет эрозии? Очевидно, что большая часть северо-западной Британии была покрыта мезозойскими отложениями, которые были удалены (например, мел в кальдерах на Арране) с раннего третичного периода и отложились в бассейнах на востоке. Некоторые морские бассейны с коэффициентом b около 2,0 имеют кратковременное снижение ожидаемой толщины наносов, составляющей ок. 4 км. Итак, что-то вызвало эпейрогенный подъем в раннем третичном периоде над большей частью северо-западной Британии.

& # 9 К сожалению, нет свидетельств достаточного тектонического сжатия (Робертс, 1989), чтобы объяснить это поднятие утолщением земной коры. Так что еще? Brodie & amp White (1994) вместо этого предположили, что это может быть результатом магматической подпитки базальтом. Они подсчитали, что 5 км базальта (плотность 2,8), залегающие в нижнюю часть коры над Мохо, первоначально вызовут подъем на 600 м. Кроме того, с эффектом «усиления» эрозии это может увеличиться до прибл. 2,5 км. Конечно, в этом регионе мы знаем, что исландский шлейф возник ок. 60 млн лет назад (ранний третичный период), и одна рука протянулась через Западную Шотландию до Ланди. Было извергнуто много базальтовых лав. Но было ли под слоем магмы гораздо больше? Из их геохимии мы знаем, что многие из этих базальтовых магм подверглись загрязнению земной корой. Являются ли они лишь маленьким представителем того, что было отложено в нижней коре? См. Более позднюю лекцию о перьях.

& # 9 Интересный момент заключается в том, что многие особенности седиментации - развитие бассейна, инверсия бассейна, эпейрогенное поднятие, усиливающее эрозию - могут все иметь свое происхождение в термальных процессах в мантии. Следовательно, важно понимать мантию!

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: Осадочные бассейны и континентальные окраины.

БЭДЛИ М.Э., ПРАЙС, Д.Д., РАМБЕК ДАЛЬ, К. и АГДЕСТЕЙН, Т. 1988. Структурная эволюция северного грабена Викинга и ее влияние на протяженные режимы формирования бассейна. Журнал Геологического общества, Лондон 145, 455-472.

BARR, D. 1987. Растяжение литосферы, отдельные нормальные разломы и подъем подошвы. В COWARD, M.P., DEWEY, J.F. & amp HANCOCK, P.L. (ред.) Континентальная тектоника растяжения. Лондонское геологическое общество, Специальная публикация 28, 75-94.

БАРТОН П. и ВУД Р. 1984. Тектоническая эволюция бассейна Северного моря: растяжение и опускание земной коры. Геофизический журнал Королевского астрономического общества 79 987-1022.

БРОДИ, Дж. И УАЙТ, Н. 1994. Инверсия осадочного бассейна, вызванная вулканическим нижележащим слоем: континентальный шельф Северо-Западной Европы. Геология 22, 147-150.

БАК, W.R. 1991. Режим континентального расширения литосферы. Журнал геофизических исследований 96, 20161-20178.

БАК, У.Р., МАРТИНЕС, Ф. СТЕКЛЕР, М.С. & amp COCHRAN, J.R. 1988. Тепловые последствия расширения литосферы: просто и ясно. Тектоника 7, 213-234.

COCHRAN, J.R. 1983. Влияние конечного времени рифтинга на развитие осадочных бассейнов. Письма о Земле и планетологии 66, 289-302.

КУПЕР М.А. и УИЛЬЯМС Г.Д. 1989. Инверсионная тектоника. Лондонское геологическое общество, Специальная публикация 44, 000 стр.

КОВАРД, М. 1986. Неоднородное растяжение, простой сдвиг и развитие бассейна. Письма о Земле и планетологии 80, 325-336.

ГИББС, А. Д. 1984. Структурная эволюция краев протяженных бассейнов. Журнал Геологического общества, Лондон, 141, 609-620.

ХЕЛЛИНГЕР, С.Дж. & amp SCLATER, J.G. 1983. Некоторые комментарии к двухслойным моделям растяжения для эволюции осадочных бассейнов. Журнал геофизических исследований 88, 8251-8269.

HOUSEMAN, G. & amp ENGLAND, P. 1986. Динамическая модель растяжения литосферы и образования осадочного бассейна. Журнал геофизических исследований 91, 719-729.

КЕНТ, П., БОТТ, М.Н.П., МАККЕНЗИ, Д.П. & amp WILLIAMS, C.A. (ред.) 1982. Эволюция осадочных бассейнов. Философские труды Королевского общества, Лондон A305,.

ДЖАРВИС, Г. 1984. Экстенсиональная модель проседания грабена - первая стадия развития бассейна. Осадочная геология 40, 13-31.

KLEMPERER, S. 1988. Истончение земной коры и характер растяжения в северной части Северного моря в результате глубинного сейсмического профилирования. Тектоника 7, 803-821.

ЛАТИН, Д. и УАЙТ, Н. 1990. Образование расплава при растяжении литосферы: чистый сдвиг в сравнении с простым сдвигом. Геология 18, 327-331.

ЛЕ ПИШОН, X., АНДЖЕЛЬЕ, Дж. И СИБУЭТ, Дж. К. 1982. Границы плит и тектоника растяжения. Тектонофизика 81, 239-256.

ЛИДЕР, М.Р. 1983. Растяжение литосферы и районы образования юрских обломков в Северном море. Nature 304, 510-514.

ЛИСТЕР, Г.С., ЭТЕРИДЖ, М.А. и СИМОНДЗ, П.А. 1986. Отрывные разломы и эволюция пассивных континентальных окраин. Геология 14, 246-250.

ЛИСТЕР, Г.С., ЭТЕРИДЖ, М.А. и СИМОНДЗ, П.А. 1989. Отрывные модели для формирования пассивных континентальных окраин. Тектоника 10, 1038-1064.

Маккензи, Д. 1978. Некоторые замечания по развитию осадочных бассейнов. Письма о Земле и планетологии 40, 25–32.

MUTTER, J.C., BUCK, W.R. & amp ZEHNDER, G.M. 1988. Конвективное частичное плавление I: модель образования мощных базальтовых толщ во время начала спрединга. Журнал геофизических исследований 93, 1031-1048.

РЕСТОН, Т.Дж. 1990. Зоны сдвига мантии и эволюция северной части бассейна Северного моря. Геология 18, 272-275.

РОБЕРТС, Д. 1989. Инверсия бассейнов на Британских островах и вокруг них. Лондонское геологическое общество, Специальная публикация 44, 131–150.

Роули, Д. и САХАГЯН Д. 1986. Растяжка в зависимости от глубины: другой подход. Геология 14, 32-35.

СОЙЕР, Д.С., СВИФТ, Б.А., СКЛАТЕР, Дж. и ТОКСОЗ, М. 1982 г. Экстенсионная модель опускания континентальной окраины северной части Атлантического океана. Геология 10, 134-140.

SCLATER, J.G. и КРИСТИ, П.А.Ф. 1980. Растяжение континентов и объяснение посмермелового опускания центральной части бассейна Северного моря. Журнал геофизических исследований 85, 3711-3739.

VOORHOEVE, H. & amp HOUSEMAN, G. 1988. Термическая эволюция литосферы, распространяющаяся на малоугловую зону отрыва. Бассейновые исследования 1, 1-9.

WERNICKE, B. 1981. Малоугловые сбросы в провинции Бассейн и Хребет: покровная тектоника в расширяющемся орогене. Nature 291, 645-648.

ВЕРНИКЕ, Б. 1985. Нормальный простой сдвиг континентальной литосферы. Канадский журнал наук о Земле 22, 108–125.

WERNICKE, B. & amp BURCHFIEL, B.C. 1982. Режимы тектоники растяжения. Журнал структурной геологии 4, 105-115.

БЕЛЫЙ, Н. 1989. Природа расширения литосферы в Северном море. Геология 17, 111-114.

УАЙТ, Н. и МакКензи, Д. 1988. Формирование геометрии «рулевой головы» осадочных бассейнов за счет дифференциального растяжения коры и мантии. Геология 16, 250-253.

БЕЛЫЙ, Р. 1987. Когда континенты раскалываются. Природа 327, 191.

УАЙТ, Р.С., СПЕНС, Г.Д., ФАУЛЕР, С.Р., МакКензи, Д.П., Вестбрук, Г.К. & amp BOWEN, A.N. 1987. Магматизм на рифтовых окраинах континентов. Nature 330, 439-444.

БЕЛЫЙ, Р. 1988. Модель очага раннего третичного вулканизма в Северной Атлантике. В MORTON, A.C. & amp PARSON, L.M. (ред.) Ранний третичный вулканизм и открытие северо-восточной части Атлантического океана. Лондонское геологическое общество, Специальная публикация 39, 3-13.

БЕЛЫЙ, Р. & amp McKENZIE, D.P. 1989. Магматизм в рифтовых зонах: образование вулканических континентальных окраин и паводковых базальтов. Журнал геофизических исследований 94, 7685-7729.

ВУД Р. и БАРТОН П. 1983. Истончение и проседание земной коры в Северном море. Природа 304, 561.


Опасности разрушения грунта и проседания, остров Гавайи

Движущаяся магма, извержения и сотрясения грунта от сильных землетрясений вызывают множество трещин и проседаний (движение грунта вниз), которые сильно влияют на ландшафт, деятельность человека и инфраструктуру. Трещины и проседания грунта чаще всего происходят на вершинах или в рифтовых зонах действующих гавайских вулканов во время интрузий и извержений магмы. Они также возникают на обширных территориях на склонах Мауна-Лоа и Килауэа во время сильных землетрясений. Кроме того, медленное, но продолжающееся опускание острова Гавайи и угроза повышения уровня моря также представляют долгосрочную опасность для береговых сооружений.

Рисунок в разрезе вулкана Килауэа, на котором магма поднимается к поверхности в виде пластинчатого тела, называемого дамбой. (Всеобщее достояние.)

Движущаяся магма и извержения вызывают трещины

У гавайских вулканов магма движется к поверхности длинными узкими пластинчатыми телами (называемыми дайками), обычно шириной менее нескольких метров (ярдов). Дамбы обычно имеют длину от 5 до 10 км (от 3 до 6 миль) и от 2 до 3 км (от 1,2 до 1,9 миль) в высоту. Во время вторжения поднимающаяся магма деформирует поверхность земли, наиболее яркими примерами которых являются большие трещины и широкая низкая область между параллельными трещинами, называемая грабеном. Во время извержения и вторжения в Восточную рифтовую зону вулкана Килауэа в декабре 1965 года сотни трещин открылись на обширной территории около 13 км (8 миль) в длину и 1,6 км (1 милю) в ширину. Некоторые трещины открывались не менее чем на 3 м (10 футов) и перемещались вверх или вниз не менее чем на 1 м (3 фута), трещины серьезно повредили Цепь кратеров и дороги Хилина Пали в национальном парке вулканов Гавайев.

Трещины в грунте пересекают дорогу, когда земля сдвигается в ответ на извержение соседней трещины на вулкане Килауэа, Гавайи, в феврале 1969 г. (общественное достояние).

Фотография трещин и проседаний, которые произошли в смеси муки, когда моделируемая дамба была принудительно расширена (темная область, внизу), подобно растрескиванию, которое происходит на поверхности над вторгающейся магмой. (Всеобщее достояние.)

Сильные землетрясения создают обширные области трещин, оседаний и оползней.

Трещины, вызванные оседанием земли во время землетрясения магнитудой 7,7 29 ноября 1975 г. (общественное достояние).

Землетрясения, особенно с магнитудой 6 и выше, вызывают сильное сотрясение земли на большой площади, поэтому они часто вызывают трещины и оседание грунта на гораздо более широких площадях, чем движущаяся магма. Трещины обычно возникают на оползневой или обвальной блоке или вокруг них, которые раскололись в результате землетрясения. They also form next to unstable crater walls as loose soil and rocks adjust to the shaking.

Vertical movement along shallow below-ground faults can also result in fractures or offsets of the ground surface. Large earthquakes beneath the flanks of Mauna Loa and Kīlauea that occur along the boundary between the ocean crust and Island of Hawai‘i have caused sizeable areas to move seaward and subside by several meters (yards). For example, the magnitude-7.7 earthquake on November 29, 1975, resulted in Kīlauea's south flank moving seaward 4 to 8 m (13 to 26 ft) and subsiding as much as 3.5 m (11.5 ft). Over thousands of years, repeated horizontal and vertical displacements in this area have created the stepped topography of the volcano's southern coastline, each step as high as tens to several-hundred meters (yards).

Ground settling may also occur at or around an active vent if magma beneath the vent drains away and removes the underlying support for the ground surface. The lack of ground support can lead to the formation of small collapse craters (called pit craters) tens of meters (yards) across. When large volumes of magma are withdrawn from the summit reservoirs beneath Kīlauea and Mauna Loa volcanoes, calderas several kilometers (miles) across and hundreds of meters (yards) deep may form.

Coastal hazards increase as Island of Hawai‘i sinks and sea level rises

The Island of Hawai‘i is sinking at a rate of a few millimeters (fractions of an inch) per year. The enormous load (weight) of its volcanoes have caused the underlying ocean crust and lithosphere to sag over a large area.

Based on tide-gauge measurements between 1947 and 1983 at Hilo, Hawai‘i, the rate of sinking was 2.4 mm (0.09 inch) per year, equivalent to 2.4 cm (0.9 inch) per decade. The average worldwide rise of sea level since 1992 is about 3 cm (1.2 inches) per decade. Add these together and Hawai‘i is submerging beneath sea level by as much as 5-6 cm (2 to 2.4 inches) per decade. This is equivalent to 50 to 60 cm (1.6 to 2 ft) per century! Submergence from the slow, continuous subsidence and seal-level rise will eventually endanger shoreline infrastructure and development. Low-lying coastal areas on the Island of Hawai‘i will become increasingly threatened by damage from storm waves and tsunamis, and eventually by inundation.

Coconut grove and campground on the southern shoreline of Kīlauea Volcano at Halapē before 1975 magnitude 7.7 earthquake. Halapē was a popular hiking destination in Hawai‘i Volcanoes National Park.(Public domain.)

This part of the south flank of Kīlauea Volcano moved seaward about 6 m (20 ft) and subsided about 3.5 m (11.5 ft) as a result of the magnitude-7.7 earthquake. A tsunami swept ashore at Halapē and reached 14.6 m (48 ft) above the post-earthquake shoreline. (Всеобщее достояние.)


Land Subsidence in California

Measurements of land-surface elevations, aquifer-system compaction, and water levels are used to improve our understanding of the processes responsible for changes in the elevation of the land's surface. Elevation or elevation-change measurements are fundamental to monitoring land subsidence, and have been measured by using interferometric synthetic aperture radar (InSAR), continuous GPS (CGPS) measurements, campaign global positioning system (GPS) surveying, and spirit-leveling surveying. Aquifer-system compaction is measured by using extensometers these measurements have the added benefit of being depth-specific because extensometers are anchored at specific depths of interest. So, while each extensometer measures some fraction of total subsidence, the measurements can help us better understand the depths at which compaction is occurring. The most precise measurements tend to be made using spirit-leveling surveys and extensometers. The least precise measurements tend to be made by using GPS surveying, with CGPS and InSAR measurements falling somewhere in the middle with regard to preciseness.

Browse Measuring and Monitoring science related to:

Water-Level, Water-Quality and Land-Subsidence Studies in the Mojave River and Morongo Groundwater Basins

Groundwater has been the primary source of domestic, agricultural, and municipal water supplies in the southwestern Mojave Desert, California, since the early 1900s. The population of the Mojave River and Morongo groundwater basins has grown rapidly during the last several decades, increasing from an estimated population of almost 273,000 in 1990 ( .


Ground Subsidence

Subsidence is the sinking or settling of the ground surface. It can occur by a number of processes. Ground subsidence may result from the settlement of native low density soils, or the caving in of natural or man-made underground voids. Subsidence may occur gradually over many years as sags or depressions form on the ground surface. More infrequent, subsidence may occur abruptly as dangerous ground openings that could swallow any part of a structure that happen to lie at that location, or leave a dangerous steep-sided hole. In Colorado, the types of subsidence of greatest concern are settlement related to collapsing soils, sinkholes in karst areas, and the ground subsidence over abandoned mine workings.

Юридическое определение

H.B. 1041, 106-7-103(10): Ground subsidence means a process characterized by downward displacement of surface material caused by natural phenomena such as removal of underground fluids, natural consolidation, or dissolution of underground minerals, or by man-made phenomena such as underground mining.

Descriptive definition

There are several distinct types of natural processes and human activities that may produce ground subsidence. In general, the type and severity of surface subsidence is governed by the amount ground surface and the location of removal or compression, and the geologic conditions of a particular site. Some examples of the types of ground subsidence, and how they are affected or produced by geologic conditions are explained below.

Withdrawal of pore fluids, usually groundwater, is a common cause of ground subsidence. Massive lowering of the groundwater table by “mining” of groundwater in a poorly consolidated aquifer results in subsidence of the ground surface. There are no documented cases of serious subsidence from groundwater withdrawal in Colorado. However, several areas of extremely thick and extensive alluvial aquifers may have that potential if intensive future ground water development occurs. This is especially true of such large intermontane basins as the San Luis Valley, Wet Mountain Valley, North and Middle Park, and parts of the Upper Arkansas Valley. A second kind of ground subsidence results from desiccation (drying up) of very wet clay deposits following lowering of the water table. Hydrocompaction produces ground surface collapse from excessive wetting of certain low-density weak soils. This can occur in two general types of soil that are common in Colorado a) wind deposited silts (loess), and b) predominantly fine-grained colluvial soils. In either case, collapse occurs from excessive wetting of previously dry, collapsible soils. Wetting of these materials weakens the already weak or unstable soil structure, which undergoes internal collapse and densification (reduction of air voids). Densification of the weak soil column produces ground surface collapse and subsidence in the vicinity of excessive wetting. Removal of fine material by piping is probably an additional factor in some cases of subsidence by wetting. Such excessive wetting can occur from irrigation, broken water lines, surface ponding, or drainage diversions.

Dissolution of soluble rock or soil materials also results in ground subsidence. This occurs in areas underlain by highly soluble rock formations—especially gypsum (CaSo4-2H2O), or halite (NaC1) and to lesser extent in limestone (CaCO3) materials. Removal of earth materials by water solution leads to surface collapse. Hydrologic factors that may cause the solution and removal of material may be natural or man-induced. Natural solution is the result of the normal hydrologic processes of downward percolation of surface water and/or lateral movement of ground water within the water table (either the main groundwater table or a perched water table). Man-induced hydrologic changes or activities can have much the same effect on soluble earth materials. Such activities include temporary or permanent stream channel changes, irrigation ditches, land irrigation leaking or broken pipes, temporary or permanent ponding of surface waters, the mining of soluble minerals by means of forced circulation of water within the earth. Soluble rock materials that are subject to possible ground subsidence underlie large areas of western Colorado.

Removal of support by underground mining is a common cause of ground subsidence in many areas of Colorado. Extensive removal of minerals, mineral fuels, rock aggregate, and other materials results in large underground void spaces. Subsequent natural processes including fracturing, chemical changes, caving, flowage, and other related adjustments often produce surface subsidence, fissures, and tilting of the land surface above and/or adjacent to the surface projection of underground workings. Man-induced changes in the hydrology of the underground workings and/or overlying rock and soil materials can affect subsidence. In addition to actual undermined areas, special hazards are posed by certain appurtenant structures such as air shafts and various other mine workings. Additional problems in identifying and delineating areas of potential subsidence include the presence of faults and other geologic complications, and the fact that “final mine maps” may not show the actual extent of mining. Also, discrepancies in survey ties between the mine maps and surface reference points may be sizable. Many undermined areas have incomplete or nonexistent records. Potential subsidence hazards from underground mine working and shafts exist in many parts of Colorado. These include areas of past and present coal mining, “hard rock” mining areas, and undoubtedly others.

Severity of the problem

Geologic conditions conducive to all of the basic types of subsidence described above exist in extensive areas of Colorado. Known serious problems of mining related subsidence, hydrocompaction, and dissolution subsidence are known to occur in the state. The various subsidence web pages have case histories. With increased demand for mineral fuels, other mining activities and pressures for intensive urban and recreational development throughout much of the state, these problems will intensify unless recognized and wisely dealt with. These guidelines are intended to help local governments to identify problem areas and prevent needless economic losses in the future development of the state.

Criteria for Recognition

The criteria for recognition of actual or potential ground subsidence conditions include a careful evaluation of all pertinent historic, geologic, and hydrologic factors or the area, and/or actual periodic measurements. Onset of actual or observed subsidence is in many cases related to changes in land use accordingly land use changes in areas identified as having potential for subsidence should be carefully scrutinized.

Historic evidence includes common knowledge of long term area residents concerning characteristics of land under present and past usages. This kind of information is important but must be carefully evaluated for accuracy and objectivity. Additional sources of information include official records of state, local, and federal agencies (especially with respect to past mining activity). Unofficial sources of information include unofficial mine maps, newspaper accounts, and published books of a historical nature.

Engineering geologic factors should include a complete survey of existing geologic and engineering data that are available by way of a background study. These data will identify areas in a general way known to be underlain by geologic formations containing evaporite minerals, limestone, and potentially retrievable mineral deposits. More detailed information such as local geologic and engineering studies for highways or dam sites may reveal specific pertinent data and how similar geologic problems were (or were not) solved in areas of actual construction.

Knowledge of hydrologic factors is critical for evaluating most types of ground subsidence. Because of this, it is necessary to define hydrologic conditions to identify potential subsidence areas. The hydrologic analysis should include evaluation of all available geologic data as described above, but in a hydrologic context. Additional hydro-geologic data including published information, well logs, and field information from the site of the investigation should be compiled and evaluated. Finally the impacts of possible land uses should be evaluated as they apply to lands susceptible to ground subsidence.

Consequences of Improper Utilization

The consequences of improper utilization of land subject to ground subsidence will generally consist of excessive economic losses. These may include high repair and maintenance costs for buildings, irrigation works, highways, utilities, and other structures. At times, structures are condemned because of the damage. This causes direct economic losses to residents, and indirect losses through increased taxes and decreased property values. Spontaneous ground openings can be extremely dangerous if one were to open below an occupied structure.


Смотреть видео: Нас уже 7,7 миллиардов человек. Дальше больше. Документальный фильм Би-би-си (October 2021).