 | ПАЛЕОСЕЙСМОЛОГИЯ РАЗЛОМА САНТА-МОНИКИ |
рис. 3 North-northwest2trending cross section showing active (northern) and inactive (southern) strands of the Santa Monica fault zone and associated structures in the vicinity of our trench site (location shown in Fig. 2). Modified from Tsutsumi et al. (2000) on the basis of high-resolution seismic reflection profiles across the upper 200 m of the active strand of the fault (Dolan and Pratt, 1997; Pratt et al., 1998). Data from Dolan and Pratt (1997) and Pratt et al. (1998) are shown projected 400 m eastward onto main cross- section line. Thin, subvertical lines are petroleum wells showing dip-meter data Tsutsumi et al., 2000). L—lower; M—middle; U—upper;SMF—Santa Monica fault; S strand—southern strand; N strand—northern strand |
рис. 5 Detailed map of Veteran’s Administration trench site in west Los Angeles showing major geomorphic features and locations of trenches T-1 and T-2. Location is shown in Figure 2. Numbered lines crossing trenches show locations and strikes of the four largest faults. Locations of creek and scarps adjacent to trench site are from 1927 Fairchild air photo; artificial fill emplaced during construction of Red Cross building has largely obliterated the creek and fill has been added to the upper part of the scarp south of Red Cross building to create a building pad. CPL-2 and CPL-3 denote locations of earlier paleoseismologic trenches excavated by Crook et al. (1983; Crook and Proctor, 1992); short lines show strikes of steeply dipping faults exposed in those trenches. |
рис. 6 Logs of trenches T-1 and T-2. Note south-dipping sequence onlapped by late Holocene Sepulveda fan strata near south ends of trenches and major disruption of prominent gravel bed by faults 2 and 3. Pre-erosion surface is based on extrapolation of paleosol 4 surface to ground surface southward from 100 m north. No vertical exaggeration |
рис. 7 Detail of southern part of trench T-1 log showing south-dipping package II strata onlapped by flat-lying, late Holocene Sepulveda fan strata of package I. Soil horizons within paleosols 2 and 3 are denoted by, e.g., 2A, 3Bt, 3BC1. See text for discussion.The A horizons of buried paleosols 2 and 3 are highlighted in black. Circled letters show locations of structural and/or stratigraphic features used to interpret paleosurface ruptures. Gray boxes show locations of bulk-soil samples from soil profiles 1 and 2 (SP1 and SP2). Remainders of soil profiles are not shown for clarity. Plus symbols denote top of a granule-pebble gravel layer displaced by postulated fault 4. No vertical exaggeration |
рис. 8 Detail of central part of trench T-1 showing deformation associated with faults 1 and 2. Circled letters show locations of structural and/or stratigraphic features used to interpret paleo-surface ruptures. No vertical exaggeration |
Source: http://www.gps.caltech.edu/~sieh/pubs_docs/papers/P00c.pdf
Предыдущие Исследования
До этой работы текущее состояние и жизнь разлома Санта-Моники были неизвестны; смещение аллювиальных отложений моложе чем oxygen isotope stage 5e (примерно 120 КА) в Каньоне Potrero обеспечивали единственную информацию относительно возраста последнего движения разлома(Johnson, 1932; Hill, 1979; McGill, 1989). В отсутствии свидетельства голоценовой активности, разлом не считается активным в Калифорнии, хотя город Санта-Моника требует детальных изучений разлома и определения сейсмических зон риска. Восточный сегмент en echelon в центральной зоне разлома Санта-Моники был разрыт на двух участках в начале 1980-х (Crook et al., 1983; Crook and Proctor, 1992). Хотя эти работы вскрыли только верхи разлома, результаты относительно голоциновой активности были только предварительные из-за недостаточности материала в траншеях и разлом стали считать неактивным.
Один борт разлома Санта-Моники был экспозирован в раскопках здания в юго-западном углу Вилшир Бульвара и переулке Bundy (G.A. Brown, 1993). Этот участок разлома был обнаружен на глубине 6 м., однако более мелкие участки раскопок были зацементированытствие для получения палеосейсмической информации. Грунтовые воды на этом участке вскрыты на глубине 21 м; повторные раскопки в северо-западном углу столкнулись с грунтовой водой на глубине только 5 м. G.A. Brown указывает, что разлом действует здесь как эффективный барьер для грунтовой воды. В исследовании авторов настоящей работы были выкапаны две траншеи (T-1 и T-2) поперек четкого эскарпа{уступа} на участке рядом с юго-западным углом Больницы Ветеранов Veteran’s Administration Hospital Grounds в западном Лос-Анджелесе. Участок расположен в восточном конец восточном сегменте en echelon по западному краю аллювиального конуса выноса Сепульведа в 250 м к западу от автомагистрали 405 и в 75 м к востоку от восточного сайта S-2 у Crook и Proctor, 1992. Эскарп обрезан недавней речной эрозией и аллювиальным смещением конуса выноса на 25 м к востоку от траншейного участка. На траншейном участке эскарп{уступ} имеет высоту 5 м и имеет south-facing поверхностный склон в 58–68 градусов.
Основа эскарпа отмечена острой точкой перегиба с молодыми, плавно падающими (18-28SЗ) отложениями отдалённой части конуса выноса каньона Sepulveda. Вершина уступа определена острым перегибом между наклоном эскарпа и плавно движущейся на юг наклоной рассеченной аллювиальной поверхностью с севера. Людское влияние на топографию большинства участков было минимальным, хотя имелся канал N158E в 50 м к западу от траншеи для создания места стоянки автомобилей.
Траншея T-1 имела длину 112 м поперек полного топографического эскарпа разлома. Южный край траншеи был расположен в 20 м к югу от уступа в отложениях последнего голоцина аллювиального конуса выноса Сепульведа. Непрерывность траншеи прервана между 16.5 и 18.5 м к северу от ее южного конца на глубине 1 м восточно-западным трубопроводом. Траншея T-2 была короткой (11 м).
После очистки траншейных гладких стен, было рассмотрено трехмерное местоположение нескольких тысяч отобранных точек данных. Эти пункты использовались как сетка, нанесенная на карту траншеи в масштабе 1:20.
Стратиграфия, Почва и Возраст
Траншея T-1 экспозирована по направлению падающих на юг аллювиальных страт, которые местами сильно деформированы, смяты в складки и разбиты разломами.
Чтобы интерпретировать палеоземлетрясения этих деформаций, были рассмотрены стратиграфические отношения и отношения возрастов отложений, экспозированных в траншеях.
Стратиграфические единицы в траншее T-1 были разделены на четыре пакета на базе внутренней стратиграфии, структуры и типа развитии почв. Эти четыре пакета с юга на север:
(1) плоско залегающие страты конуса выноса Сепульведа;
(2) наклоненные на юг (south-tilted) аллювиальные страты, которые перекрыты плоско-залегающими стратами;
(3) зона структурной сложности между точками 22 и 34.5 м на севере;
(4) самые северные 75 м траншеи, которые показываю широкую, слабую деформацию в форме антиклинали.
Пакет I - плоско лежащие аллювиальные единицы, состоящие из тонкого местного рыхлого гравия, песка и ила. Хотя некоторые подстилающие поверхности (beds) местами прерывисты, многие первичные залегания прослеживаются непрерывно от южного края траншеи к участкам, где они постепенно перекрываются стратой пакета II. В пределах пакета I почвы не развиты и поверхностная почва имеет только горизонт А 15см толщиной. Недостаток pedogenesis совместим с настоящей интерпретацией что эти отложения быстро депонированы аллювиальными конусами выноса с Сепульведа.
Девять образцов обломочного древесного угля пакета были исследованы детектором аccelerator mass spectrometer (AMS) радиоуглеродного метода как поздне голоциновые (891-1651 до нашей эры). Исключением был образец, который привел к возрасту нашей эры 1408 (север на 7 м, глубина на 1.35 м.) от депозита, который также содержал образец с возрастом нашей эры 1651 1303/-192 (север на 8 м., глубина - 1.4 м). Три образца, собранные от глинистого слоя ила на глубине 2.6 м в южном конце траншеи дали идентичные даты нашей эры 1300, 1289 и 1287.
Пакет II состоит из ила, песка и подошвенного гравия со слабым южным наклоном (158S) согласно с залегаюшими плоско аллювиальными стратами конуса выноса в пакете I. Вершина опускающейся серии проектируется в направлении к северу и соответствует поверхностному наклону эскарпа{уступа} к северу на точке 30 м. Пакет имеет два захороненных почвенных слоя, палеопочву 2 (более молодая почва) и палеопочву 3 (старшая почва). Из-за перекрывающего характера залегающих плоско страт, возраст захороненной палеопочвы 2 уменьшается к северу; северная палеопочва 2 сливается с активной поверхностной почвой (почва 1). Наклоненные страты непрерывны по склону. Вершины и основания двух каналов гравия, экспонированных в пределах опускающейся последовательности – увеличивают мощность по направлению падения, что лучше всего иллюстрировано 5-15 см толщиной прослоем гранул на маленькой подошве гравийно-галечного материала, экспонированного на глубине 2.6 м. Опускающиеся на юг страты были первоначально депонированы горизонтально и только потом наклонены.
Три подошвы в пределах пакета II обеспечивают важные пределы о времени палеоземлетрясений. Аргилитовый (argillic) горизонт палеопочвы 2, который литологически контролируем по большей части его длины, развился на подошве 25-50 см толщиной (единицы 2Bt1 и 2Bt2). Этот горизонт показывает латеральные изменения в размере зерна, несмотря на постояннство мощности.
Северная треть этих отложений (север – точки 15-21.5 м) состоит из плохо сортированного гранулярного материала с большим количеством гравия и гальки, составленному на 50%- из обломочных пород и 50% песчано-глинистой матрицы ила. Почти все обломки породы состоят из сланцев гор Санта-Моники, которые обнажены в горах в 4 км к северу от траншейного участка (Dibblee, 1991).
На севере по траншее, на 15 м, процент обломков пород гравийного размера резко уменьшается до 5% поперек ступенчатого, относительно резкого, близкого к горизонтальному контакта. На юге северного рубежа 15 м. отложения состоит из песчанисто-глинистого ила с переменным, но небольшим (3-25%), количеством гранул и маленькой гальки. Южная часть отложений литологически неразличима от матрицы северной части напластований. Таким образом, грубо-гранная северная треть залегания формирует линзу гравия (2Bt1). В его северном конце гравий сливается поперек плохо определенного контакта с литологически идентичными, падающими на север гравийными отложениями (пакет III).
Северная треть этого депозита (севернее точек 15-21.5 м) состоит из плохо сортированного гранулярного гравия и гальки, составленного из 50% обломочных пород и 50% песчано-глинистой матрицы ила. Почти все обломки породы состоят из сланцев гор Санта-Моники.
Горы находятсяв 4 км к северу от траншейного участка. На севере траншеи в точке на 15 м процент обломков породы размера гравия резко падает до 5 % поперек относительно острого, близкого к горизонтальному контакта. На юг от северного участка 15 м депозит состоит из песчаного и глинистого ила, с переменным содержанием (3-25 %) гранул и маленькой гальки. Южная часть депозита сливается с матрицей северной части пластов. Таким образом, грубая северная треть напластования формирует широкую линзу гравия (2Bt1). В его северном конце гравий сливается поперек плохо определенного контакта с литологически идентичным, опускающимся на север депозитом гравия (пакет III).
Подошва ниже клина гравия также определяет южное утоншение клина, хотя нижележащий пласт состоит из песчаного ила.Северный конец этих отложений захватывает единицу 2BC1 так же как самую низкую часть аргиллитового (argillic) горизонта (единица 2Bt3) между 18.5 и 23.5 м на севере. Северные 3 м напластования (19.5-22.5 м на север) 110-120 см толщиной. С юга, на точке 14 м пласт утоншается до 25 см. Южная часть этого напластования отделена от основной части; литологически подобное напластование ила наблюдается у нескольких тонких слоев гравия, включая 5-15см пласт гравия, обнаженный на участке 9.2-11.3 м на в глубине 2.6 м с севера. Северный край 2BC1-2Bt3 клина ила круто падает на север по контакту разлома, который сочетает ил с межслоиной последовательностью падающего на север слоя ила и слоев гравия и гранул (juxtaposes the silt with an interlayered sequence of north-dipping silt and granule-gravel beds).
Третий важный пласт в пакете II - слой ила, представляющий горизонт палеопочвы 2 (2A). Стратиграфические отношения около южного конца траншеи показывают историю седиментации комплекс для этого горизонта. Южные 25 м единицы 2A, падающей параллельно наклоненной последовательности, выдерживают постоянную толщину в 15-25 см, за исключением участков трубопроводов. К югу от севера на 7 м., однако, кровля 2A отклоняется от базы единицы и становится параллельной и структурально переслаивается с плоско залегающим пакетом конуса выноса Сепульведа около южного конца траншеи. В самых южных нескольких метрах траншеи единица 2A имеет эрозионный базальный контакт с хорошо-развитым слоем гальки pebble-cobble между точками 1.5 и 5.5 м к северу. Подстилающие единицы 2Bt2 и 2BC1 срезаны к югу от более северной точки 5.5 м.. База единицы 2A, в этом месте представляет основу канала, эродированного в единицах 2Bt2 и 2BC1. Как и в случае с несколькими каналами, экспозированными в пакете I, тренд этого канала приблизительно параллелен эскарпу разлома, то есть, перпендикулярен к траншее.
Седиментационная история единицы 2A может быть интерпретирована следующим образом:
(1) горизонтальная седиментация большей части единицы с наслоениями постоянной толщины;
(2) наклон (tilting) всего пакета 2A;
(3) транспортировка вниз по склону продуктов разрушения наклоненной единицы 2A;
(4) накопление разрушенного материала у основания эскарпа{уступа}, где он переслаивается с одновременно депонированными стратами фана Сепульведа (пакет I) как часть клина в основании наклона, что перекрывает (onlapped) старшые депозиты единицы 2A выше по склону (upslope). Обращаем внимание на горизонтально залегающую часть южной части единицы 2A.
Пакет II - возраст. Данные определения возраста AMS 14C двух образцов древесного угля с южной части траншеи ( один у основания южного конеца траншеи, и один севернее из точки 6м горизонтальной части единицы 2A дают даты нашей эры 891 и 989 соответственно. Определение возраста из горизонта палеопочвы 2 с южной части наклоненного горизонта на севере в точке 7.5 м на глубине 2.8 м (то есть к северу от постнаклона, основа-наклона 2A на юге) - 381 до н.э. Данные AMS представляют средний возраст органического углерода в пределах горизонта. Похожий образец почвы взят к северу от точки 7.5 м на глубине в 3.1 м с наклоненного горизонта палеопочвы 3 (SP2), датируемой 15 774 до н.э.
Возрасты палеопочвы (bulk-soil age) пакета II обеспечивают важные пределы на возрасты палеоземлетрясений. Возраст почвы, объединенный с независимым измерением среднего времени mean residence time (MRT) органической материи в палеопочвеь, обеспечивает возраст захоронения палеопочвы. Возраст захоронения палеопочвы 2 может быть оценен, используя возраст древесного угля detrital charcoal ages из перекрывающего (onlapping) пакета I. Но в этом случае стоит убедиться, что экземпляр древесного угля не прибыл из более старших горизонтов.
Если в пакете I обломочные древесные угли имели возраст отложения, близкий к нулю (то есть щепки были сожжены в огне и депонированы в пределах пакета I), тогда MRT органической материи в пределах палеопочвы 2 - 1.3 КУ. (381 1101/–201 B.C. bulk-soil date minus; 1 КА age of the base of package I -381 до н.э +1 КА основы пакета I). Альтернативно, если в пакете I уже были обломочные древесные угли возраста 1КУ в смеси, то MRT для палеопочвы 2 может быть 2.3 КУ, но вторая возможность маловероятна.
Несмотря на общее повышение возраста пакета I по обломочному древесному углю, предлагается, что пакет 1 был депонирован с приращением древесного уголя, который относительно молод - 989 н.э. из того же самого горизонта, который почти идентичен, но с возрастом 650 лет. Положение образцов нашей эры года 989 (170 образцов) было восстановлено на 2 см выше контакта между горизонтально залегающей на южном конце толщей единицы 2A и перекрывающим пластом, который содержит обломочные образцы древесного угля возраста 650 лет. Хотя контакт между этими двумя единицами остер, в местном масштабе это bioturbated. Это предлагает, что образцы 989 года н.э., возможно, были перемещены вверх из верхней части горизонтально залегающий части единицы 2A.
На основе данных определения возраста по AMS = 891 н.э. из единицы 2A, предлагается, что лежащая горизонтально залегающая часть единицы 2A была депонирована около 1 КА. Альтернативно; дата возраста 1 КУ могла быть получена от прихваченного древесного угля, который был переотложен 650 лет назад, что указывает на то, что палеопочва 2, возможно, была захоронена уже 650 лет назад. Это привело бы к возрасту MRT для палеопочвы 2 в 1.7 КУ. Таким образом, вероятный MRT для палепочвы 2 составляет 1.3-1.7 КУ, хотя более предпочтителен более короткий промежуток времени.
Возраст захоронения палеопочвы 2 примерно в 650-1000 лет B.P применим только к участку около южного конца опускающейся части единицы 2A где и были собраны образца этой почвы. Движущееся на север омоложение пакета 2 предполагает затопление суши пакета II горизонтально лежащим пакетом I , что показывает уменьшение возраста захоронения палеопочвы 2 с юга на север. Обломочный древесный уголь в AMS анализе из пакета 1 показывает, что самая северная часть палепочвы 2 в точке 25 м была захоронена не более, как несколько сотен лет назад.