Issjöar bildas när smältvatten fångas bakom en damm, vanligtvis glaciäris, berggrund eller en typ av morän (terminaltyper är en okonsoliderad hög med skräp vid glaciärens maximala utsträckning). När en damm går sönder kallas det resulterande plötsliga utsläppet av en stor volym vatten som en översvämning, vilket får katastrofala konsekvenser för miljön och samhällen nedströms. Sådana händelser tycks bli vanligare när glaciärer drar sig tillbaka och smältvatten ackumuleras i större och fler glaciärsjöar, på grund av klimatförändringar.

Ofta har marken som skakade av jordbävningar förknippats med utlösande av glaciärsjöutbrott genom att störa dammens integritet. Den seismiska aktiviteten kan också utlösa destabilisering av omgivande sluttningar, vilket resulterar i laviner av stenskräp som tränger undan vatten i dammen och toppar den. En ny studie publicerad i Geophysical Research Letters föreslår att så kanske inte är fallet och att utlösa processer kan vara mycket mer komplicerade.

Dr. Joanne Wood, en postdoktor vid University of Exeter, och kollegor undersökte glaciärsjöar i de tropiska peruanska och bolivianska Anderna, Sydamerika, och registreringen av utbrottshändelser i samband med jordbävningar. De fann att av 59 jordbävningar som inträffade mellan 1900 och 2021 nära glaciärsjöar, resulterade endast en i en översvämning.

Efter att reflektera över det nuvarande globala rekordet för glaciärsjöutbrott utlösta av jordbävningar, säger Dr. Wood att endast 11 med säkerhet kan kopplas till denna association (förekommer i Peru, Nepal och Schweiz), varav sex är förknippade med en enda jordbävning med magnituden 7,9 i maj 1970 i bergskedjan Cordillera Blanca i Peru, som destabiliserade övervägande morändämda sjöar.

Uppenbarligen, trots den intuitiva kopplingen mellan seismisk aktivitet som destabiliserar dammar för att orsaka katastrofala översvämningar, stödjer de lokala Anderna och globala bevis hittills inte empiriskt antagandet.

För att testa detta ytterligare använde forskargruppen United States Geological Survey Catalog för att identifiera 11 733 jordbävningar med magnituden>4 och 67 tidsmässigt kända översvämningar av glaciärsjöutbrott sedan början av 1900. Dessa översvämningshändelser delades sedan upp i fyra kategorier för att avgöra om det finns var en tidsfördröjning från en seismisk trigger genom att bedöma om de inträffade samma dag som en jordbävning, inom en månad, inom sex månader eller inom ett år.

Forskarna använde denna datauppsättning för att undersöka fyra processer som är förknippade med jordbävningar och varför dessa inte utlöste översvämningar av glaciärsjöutbrott (förutom 1970 års anomali):

1. Skred som utlöser moränöverskott:För händelsen 1970 utlöstes fem av de sex utbrottsöversvämningarna av massrörelser, men Dr. Wood och kollegor antyder att den mindre storleken på glaciärsjöar kan innebära att detta inte orsakar vattenförskjutning eftersom ungefär som om det till exempel skulle blockera ett flodsystem.
2. Skakningar stör moräner:Seismiska kroppsvågor (P- och S-vågor som färdas genom jordens inre skikt) försvinner när de når dalbottnar där glaciärsjöar förekommer, medan ytvågor kan blockeras av vissa typer av topografi. Minskad skakning som når moräner innebär att de är mindre benägna att kollapsa, och små rörelser kan till och med vara fördelaktiga för att minska porositeten och permeabiliteten för att öka stabiliteten.
3. Förvätskning:Löst konsoliderade och vattenmättade sediment är känsliga för kondensering, varvid markytan tappar styrka och överliggande strukturer sjunker in i den. Sårbara sediment består naturligtvis av silt, fin sand och grus, som alla i allmänhet är mindre än beståndsdelarna i dammbildande moräner.
4. Förkastning:Dammarna i glaciärsjön tenderar att inte ha några större förkastningar som rinner igenom dem för att initiera brottpunkter och dränering, och om förkastningar skär sjön tenderar de att inte uttryckas på ytan.

Med tanke på 1970 års anomali ännu en gång, Dr Wood och kollegor föreslår att denna jordbävning utlöste tusentals stenfall, bergskred och jordskred i sjöar över tre dalar bestående av djupt väderbitna granitoider som hade destabiliserats av frostkilning. Detta är den process genom vilken vatten rinner in i sprickor, fryser och orsakar expansion, vilket öppnar sprickan ytterligare.

Bortom teorin om vattenförskjutning och att dessa mestadels är morändämda sjöar istället för berggrundsdämda, som resten av de peruanska sjöarna, är just anledningen till att händelsen 1970 var så katastrofal när det gäller översvämningar av glaciärsjöutbrott kräver ytterligare utredning.

Denna forskning är dock viktig eftersom den utmanar uppfattningen om jordbävningar som den främsta orsaken till översvämningar av glaciärsjöutbrott, och antyder att mer forskning behöver utföras för att fastställa den primära drivkraften (potentiellt permafrost och strukturell geologi) för att underlätta riskbedömningar mildra effekterna på den lokala miljön, infrastrukturen och samhällena.

Mer information: Joanne L. Wood et al, Shaking up Assumptions:Jordbävningar har sällan utlöst Andean Glacier Lake Outburst Floods, Geophysical Research Letters (2024). DOI:10.1029/2023GL105578

Journalinformation: Geofysiska forskningsbrev

© 2024 Science X Network