Jordbävningar i New Madrid: sällsynta naturfenomen
Päivi Mäntyniemi. Svensk översättning Anna Saukko.
Jordbävningarna i New Madrid för tvåhundra år sedan förbryllar fortfarande seismologer. Kraftiga jordskalv uppstod mitt i USA, långt från några plattgränser. Jordskalvet är ett av de mest betydelsefulla exemplen i världen på seismisk aktivitet inne i en kontinentplatta.
Den historiska bakgrunden till New Madrids jordbävningar (1811–1812)
Jordbävningsområdet New Madrid ligger i delstaten Missouri, i en kurva av Mississippifloden. Den lilla bosättningen, ursprungligen grundad som stödpunkt för pälshandlare, växte sig aldrig till någon betydande flodhamn. Flodbanken var en dålig byggnadsgrund eftersom vattnet sköljde bort stora mängder jord. Områdets mest minnesvärda ögonblick inföll under vintern 1811–1812.
Den första kraftiga jordbävningen skedde natten mot den 16 december 1811 omkring klockan två. Den andra inträffade den 23 januari 1812 vid niotiden på förmiddagen och den tredje den 7 februari strax före klockan fyra på morgonen. Man känner till omkring trehundra tydligt åtskilda efterskalv varav det allra största följde på den första jordbävningen. Därför talar man ibland om tre eller fyra stora jordbävningar i New Madrid.
Jordbävningarnas påverkan på landskapet och bosättningarna
De kraftigaste markrörelserna drabbade sydöstra Missouri och nordöstra Arkansas. Effekterna var störst kring Mississippifloden och det täta skogsområdet runtom. På många ställen sjönk marken så mycket att träd hamnade under vatten. Vattenfall uppstod, och flodens strömriktning vände på vissa platser. En helt ny sjö, Reelfoot Lake, bildades.
Den kraftiga skakningen gjorde att människor förlorade balansen och mådde illa. När marken sprack och dränktes av vatten blev det dessutom svårare för människor att förflytta sig, vilket ökade faran de utsattes för. Det första och tredje huvudskalvet väckte den glesa befolkningen med ett våldsamt dån. De enkla byggnaderna förstördes till största del, och invånarna uppsökte tryggare platser senast efter den 7 februari 1812.
Bevis för skalvens spridning och uppskattade magnituder
Ögonvittnesskildringar har bevarats i tidningar, brev och reseberättelser. De beskriver hur skalvens effekter blev mildare ju längre från New Madrid man kom. När jordbävningarna inträffade låg New Madrid vid den västra gränsen för europeisk nybyggarkultur. Man kände av skalvet på stora områden i Nordamerika, ända i Kanada och vid den nordamerikanska östkusten. Under två månader noterades ungefär tjugo New Madrid-skalv vid Atlantkusten.
Eftersom instrumentella mätningar av jordbävningar kom först senare, baseras uppskattningar av skalvens magnitud på sådana uppgifter. Man uppskattar att jordbävningen i december 1811 hade en magnitud på 7,2–7,3, den i januari 7,0 och den i februari 7,4–7,5. Magnituden för det stora efterskalvet i december uppskattas till omkring 7. I äldre studier föreslogs ännu större värden, men senare har magnituderna justerats något nedåt. Det är troligt att den mjuka jorden vid flodstränder där tidiga bosättningar byggdes förstärkte skakningarna och människors upplevelser av dem.
Forskare använder olika metoder för att öka kunskapen om historiska jordbävningar, bland annat kan seismisk aktivitet idag hjälpa tolka äldre seismiska händelser. När man lokaliserar var små jordskalv äger rum avslöjas ofta förkastningar och svaghetszoner i jordskorpan där jordbävningar kan koncentreras. Jordbävningarna i New Madrid 1811–1812 lämnade inga synliga förkastningsbrott vid markytan utan hörde ihop med strukturer djupare ner i jordskorpan.
Seismiska zonens struktur och moderna observationer
Jordbävningar följer en grundläggande global regel: ju mindre skalv, desto fler sådana. New Madrids jordbävningar var därför extremt sällsynta naturfenomen – stora skalv långt inne i en kontinentalplatta, där jordbävningar annars inträffar mycket mer sällan än vid plattgränserna.
Instrumentella mätningar i området började 1974. Efter ett år visade skalvens positioner ett Z-format mönster riktat mot nordost. Detta fick namnet New Madrids seismicitetszon. Tolkningen är att decemberskalvet ägde rum i den sydvästligaste armen av Z:at, varefter januariskalvet skedde i den nordostligaste armen och till sist februariskalvet i mittlinjen. Moderna skalv har skett på 5–14 kilometers djup och varit mindre än magnitud 5.
Spåren efter forntida skalv: paleoseismologins resultat
Med paleoseismologi kan man studera om det fanns föregångare till skalven 1811–1812. Kraftiga skalv lämnar olika spår som kan karteras och dateras många hundra år senare: förkastningar på jordytan, deformationer från skakning, och jordlager som rört sig i förhållande till varandra kan alla syfta på gamla jordbävningar. Även likvifaktion, en process där marken övermättas av vatten och övergår från fast till flytande tillstånd, lämnar igenkännbara spår i jordtäcket.
Man har funnit bevis för minst två förhistoriska jordbävningar i New Madrid, en mellan år 800–1000 och en mellan år 1200–1400. Vissa indirekta observationer tyder också på en jordbävning under perioden 1400–1600, men detta har inte bevisats. Arkeologiska utgrävningar 30 km nordost om New Madrid visar likaså spår av likvifaktion. Sammanlagt tyder fynden på upp till fyra kraftiga förhistoriska skalv i zonen. De var tillräckligt starka för att lämna varaktiga spår, men deras magnituder kan inte bestämmas exakt.
Paleoseismologins resultat tyder på att kraftiga jordbävningar i New Madrid sker relativt regelbundet. Med hjälp av rymdgeodesi försöker man få klarhet i de nuvarande rörelserna och deformationerna i jordskorpan i området. Förändringar i koordinaterna hos mottagare i Global Positioning System (GPS) kan fastställas genom att upprepa mätningarna med jämna mellanrum. Resultaten kan presenteras i form av vektordata som visar om det förekommer någon rörelse i området.
Jordskorpans rörelser, återkomsttider och nutida seismik
Tidiga mätningar visade att spänning i den södra delen av zonen byggs upp med 5–7 mm per år. Detta baserades på ett trianguleringsnät från 1950-talet. Senare studier har visat mindre rörelser, och en stor studie från 1999 fann nästan ingen rörelse alls. Skillnaderna förklaras av mätfel, kortare tidsserier och enklare GPS-utrustning i äldre studier.
Ekvationer har utarbetats för sambandet mellan rörelser i jordskorpan och förekomsten av stora jordbävningar. Enligt dessa motsvarar en årlig deformation på under 2 millimeter att det efter en stor jordbävning tar över 2500 år innan tillräckligt mycket spänning har byggts upp för nästa stora jordbävning. Om uppskattningen av tidsintervallet baserades på tidiga GPS‑resultat skulle det vara betydligt kortare, 400–1100 år, och innebära en högre nivå av seismisk risk i New Madrids seismicitetszon. De uppmätta små deformationer utesluter dock inte möjligheten till en kraftig jordbävning, eftersom de insamlade observationerna kanske inte omfattar all rörelse på grund av utrustningens begränsningar. Därtill är inte ens de längsta mätserierna är särskilt långa, och jordskorpans deformationstakt kan dessutom variera över tid.
De invånare som stannade kvar i New Madrid vande sig gradvis vid efterskalven, som fortsatte i åratal efter vintern 1811–1812. Enligt en ny tolkning är de jordbävningar som registreras i området i dag fortfarande en del av samma efterskalvsaktivitet. Seismisk aktivitet i kontinentplattornas inre avtar alltså mycket långsamt; vid plattgränser orsakar huvudskalv av motsvarande storlek efterskalv under endast omkring ett decennium. Detta innebär att små jordbävningar inte nödvändigtvis visar var framtida stora jordbävningar kommer att inträffa, vilket ökar osäkerheten. På kartor över seismisk risk framträder New Madrid‑området ändå som en färgklick i den annars grå kontinentplattan. Risknivån har utan tvekan stigit. Bebyggelsen består inte längre av låga timmerstugor, och befolkningen är inte längre begränsad till ett fåtal bosättare och urinvånare.
Källa
Hough, S. E. 2001. Triggered Earthquakes and the 1811-1812 New Madrid, Central United States, Earthquake Sequence. Bulletin of the Seismological Society of America 91(6):1574-1581. https://doi.org/10.1785/0120000259
