Puget-Sound-Verwerfungen

Die Puget-Sound-Verwerfungen unter der dicht besiedelten Puget-Sound-Region (auch Puget Lowland genannt) im US-Bundesstaat Washington bilden einen Komplex zusammenhängender seismisch aktiver geologischer Verwerfungen, die Erdbeben auslösen können. Dazu gehören (auf der nebenstehenden Karte von Nord nach Süd aufgeführt; das in den Abkürzungen verwendete „F“ stammt aus dem Englischen „fault“ = „Verwerfung“):

• Devils-Mountain-Verwerfung (DMF)
• Strawberry-Point-Verwerfung und Utsalady-Point-Verwerfungen (SPF und UPF)
• Southern-Whidbey-Island-Verwerfung (SWIF)
• Rogers Belt (Mount-Vernon-Verwerfung/Granite-Falls-Verwerfungszone) (RB)
• Cherry-Creek-Verwerfungszone (CCFZ)
• Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone (RMFZ)
• Seattle-Verwerfung (SF)
• Tacoma-Verwerfung (TF)
• Saddle-Mountain-Verwerfungen (SMF)
• Olympia-Struktur (OS; möglicherweise eine Verwerfung)
• Doty-Verwerfung (DF)
• Saint-Helens-Zone und Western-Rainier-Zone (SHZ und WRZ)

Die Hauptverwerfungen im Puget-Sound-Gebiet (geschätzte Lage aufgrund der bekannten Ausdehnungen) und weitere ausgewählte periphere sowie kleinere Verwerfungen. Die Südspitze von Vancouver Island und die San Juan Islands oben links (Verwerfungen sind hier nicht angegeben), die Olympic Mountains Mitte links, der Mount Rainier unten rechts (nahe WRZ). Verwerfungen von Nord nach Süd: Devils Mountain, Utsalady Point, Strawberry Point, Mount-Vernon-Verwerfung/Granite-Falls-Verwerfungszone/Woods Creek, Monroe-Verwerfung, Little River, Sequim, Southern-Whidbey-Island-Verwerfung, Cherry Creek, Tokul Creek, Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone, Lofall, Canyon River, Frigid Creek, Saddle-Mountain-Verwerfungen, Hood Canal, Dabob Bay, Seattle-Verwerfungszone, Dewatto-Lineament, Tacoma-Verwerfungszone, East Passage, White River (nach Osten fortgesetzt), Olympia-Struktur, Scammon Creek, Doty (nach Westen fortgesetzt), Western-Rainier-Zone, Saint-Helens-Zone (nach Süden fortgesetzt). Weiterhin zu sehen: Victoria (V), ein Teil der Leech-River-Verwerfung (unbezeichnet) und ein Teil des Olympic-Wallowa-Lineaments.

Allgemeiner Hintergrund

Quellen von und Gefahr durch Erdbeben

Die Puget-Sound-Region im westlichen Washington bildet wegen seiner Konzentration der Bevölkerung das ökonomische Rückgrat des Bundesstaates; sieben Prozent des internationalen Handels der USA werden über diese Region abgewickelt. („Das Puget Lowland ist ein Nord-Süd ausgerichtetes strukturelles Becken, das von mesozoischen und tertiären Gesteinen der Kaskadenkette im Osten und von eozänen Gesteinen der Olympic Mountains im Westen flankiert wird.“ Das Georgia Basin im Norden ist strukturell verbunden, doch topographisch durch die Chuckanut Mountains nahe Bellingham getrennt.) Diese Region ist aufgrund dreier Quellen durch Erdbeben gefährdet:

• ein großes Subduktions-Erdbeben wie das von 1700 mit einer Magnitude von 9 auf der Richterskala, verursacht durch ein Abgleiten der gesamten Cascadia-Subduktionszone von schätzungsweise Cape Mendocino in Nord-Kalifornien bis Vancouver Island in British Columbia
• Erdbeben innerhalb einer tektonischen Platte (intra-krustisch; Wadati-Benioff-Zone) wie das Nisqually-Erdbeben von 2001 mit einer Magnitude von 6,7 auf der Richterskala, die auf einem oder einem Bruch eines kleinen Teils einer subduzierenden Platte in einer Tiefe von etwa 50 Kilometern beruhen
• relativ flache Beben in der Erdkruste, im Allgemeinen weniger als 25 Kilometer tief, die durch Unruhen und Verwerfungen oberflächennaher Strukturen der Erdkruste bedingt sind; die freigesetzte Energie hängt von der Tiefe der Verwerfung ab; die hier behandelten Verwerfungen werden für fähig gehalten, Erdbeben mit Magnituden von 6 oder 7 auszulösen

Konzentration seismischer Aktivität in der mittleren Erdkruste (10 … 20 km tief) im Puget Lowland. (Abb. 48 aus USGS OFR 99-311)

Während die großen Subduktions-Ereignisse sehr viel Energie freisetzen (mit einer Magnitude um 9), wird diese Energie über ein großes Gebiet verbreitet, das größtenteils küstennah liegt. Die Energie der um einiges kleineren Benioff-Erdbeben wird ebenso abgeschwächt über ein relativ großes Gebiet verbreitet. Die heftigsten intra-krustischen Erdbeben setzen etwa dieselbe Gesamtenergie (welche etwa ein hundertstel der eines Subduktions-Ereignisses beträgt), doch weil sie näher an der Oberfläche stattfinden, erzeugen sie mächtigere Erschütterungen und aus diesem Grund auch größere Schäden.

Eine Studie über die seismische Anfälligkeit von Brücken im Gebiet Seattle–Tacoma schätzte, dass Erdbeben der Stärke 7 in der Seattle- oder Tacoma-Verwerfung nahezu denselben Schaden verursachen würde wie ein Subduktions-Erdbeben der Stärke 9. Weil die beiden Verwerfungen direkt unter der höchsten Bevölkerungs- und Wirtschaftskonzentration der Region verlaufen, wären größere Schäden zu erwarten, aber alle hier behandelten Verwerfungen könnten in der Lage sein, lokal schwere Schäden anzurichten und die regionale Infrastruktur wie Autobahnen, Eisenbahnlinien und Pipelines zu unterbrechen. (Links mit mehr Informationen über verschiedene Gefahren sind im Artikel zur Seattle-Verwerfung zu finden.)

Die Puget-Sound-Region bietet nicht nur potenziell seismische Aktivitäten, sie ist tatsächlich seismisch aktiv. Eine Karte des Pacific Northwest Seismic Network zeigt, dass der Großteil der Erdbeben im westlichen Washington an vier Orten konzentriert ist: in zwei nahegelegenen Zonen unter dem Mt. Saint Helens und dem Mt. Rainier, entlang der DDMFZ und unter dem Puget Sound zwischen Olympia und annähernd der Southern-Whidbey-Island-Verwerfung. Die Südgrenze verläuft annähernd auf der Südgrenze der pleistozänen Vereisung; möglicherweise spiegelt die seismische Aktivität das Wiederanheben der oberen Erdkruste nach der Depression durch die Gletschermassen wider.

Entdeckung

Mächtige Ablagerungen von Gletschern und anderen Quellen, eine üppige Vegetation, die urbane Entwicklung und eine von scharfem Relief und schneller Erosion geprägte Topographie verdecken die oberflächlichen Anzeichen von Verwerfungen in dieser Region und haben ihre Entdeckung behindert. Die ersten sicheren Anzeichen für die meisten Verwerfungen stammen aus einer gravitätischen Kartierung von 1965, und ihre wahrscheinliche Existenz wurde in Kartierungen von 1980 und 1985 angemerkt. Bis 1985 zeigte sich nur bei den Saddle-Mountain-Verwerfungen eine holozäne Aktivität (seit der letzten Vereisung vor etwa 12.000 Jahren). Noch bis 1992 war die erste der Tiefland-Verwerfungen, die Seattle-Verwerfung, nicht als echte Verwerfung mit holozäner Aktivität erkannt, oder auch nur ein Minimum über ihre Geschichte bekannt.

Die Entdeckung der Verwerfungen wurde mit der Entwicklung von Lidar, einer Technik, die normalerweise die Vegetationsdecke einschließlich des Blätterdaches von Wäldern durchdringen und die Erdoberfläche mit der beispiellosen Auflösung von etwa einem Fuß (30 cm) abbilden kann, großartig unterstützt. Ein informelles Konsortium regionaler Behörden hat eine LIDAR-Kartierung eines Großteils des zentralen Puget Lowland koordiniert, was zur Entdeckung zahlreicher Bruchstufen an Verwerfungen führte, welche in der Folge durch Grabungen und anschließende paläoseismologische Untersuchungen erforscht wurden. Marine Untersuchungen mittels Reflexionsseismik im Puget Sound, wo dieser von verschiedenen Verwerfungen zerschnitten wird, haben Querschnitts-Ansichten der Struktur einiger dieser Verwerfungen erbracht, und eine intensive, großflächige kombinierte küstennahe/küstenferne Studie (Seismic Hazards Investigation in Puget Sound, kurz SHIPS) erbrachte 1998 ein dreidimensionales Modell eines Großteils der unter der Oberfläche verborgenen Geometrie. Aeromagnetische Untersuchungen, seismische Tomographie und andere Untersuchungsmethoden haben gleichfalls zur Lokalisierung und zum Verständnis dieser Verwerfungen beigetragen.

Geologischer Aufbau

Vereinfachte Sicht auf die Washington betreffenden tektonischen Kräfte. Der „Hang-Komplex“ aus Sedimenten und Basalten, die in dem Trog akkumuliert wurden, wo die Juan-de-Fuca-Platte abtaucht, ist in grau dargestellt. Der über Vancouver Island hinausreichende Ausläufer befindet sich dort, wo sich die Subduktionszone nach Süden wendet und dort eine Falte (heute die Olympic Mountains) in der abtauchenden Platte aufwarf. Eine Reihe von Terranen, die in dem Trog oberhalb der Subduktionszone nordwärts strömten, sind zwischen dieser Falte und dem Grundgestein („fixed block“) der North Cascades gefangen; letztere bestehen aus anderen Terranen, welche mit dem nordamerikanischen Kraton verschmolzen sind. Im Ergebnis wird Washington durch eine Reihe von Falten (gepunktete Linien zeigen Synklinalen und Antiklinalen) und Verwerfungen zerquetscht, und Oregon rotiert in der Art eines zusammenklappenden Anhängers. Die Faltung hat den Basalt der Crescent-Formation („mafische Kruste“, schwarz) zutage treten lassen. (USGS)

Der ultimative Treiber der Spannungen, die Erdbeben hervorrufen, sind die Bewegungen der tektonischen Platten: Material aus dem Erdmantel strebt in mittelozeanischen Rücken an die Oberfläche und bewegt sich als Platten der ozeanischen Kruste vom Rücken weg, welches schließlich unter die eher auftreibenden Platten der kontinentalen Kruste subduziert wird. West-Washington liegt über der Cascadia-Subduktionszone, wo die Juan-de-Fuca-Platte unter den östlichen Teil subduziert wird (siehe Grafik rechts). Diese wird schräg mit der von Nordosten kommenden nordamerikanischen Platte überschoben, welche eine Krümmung in der subduzierten Platte und dem darüber liegenden Forearc-Becken gebildet hat. Diese Krümmung hat die subduzierte Scholle zu einem Bogen deformiert, der die Olympic Mountains emporhob und sie vor der Subduktion bewahrte. Während der vergangenen etwa 50 Millionen Jahre (seit dem frühen Eozän) wurden diese von der Subduktion aufwärts gegen die North Cascades („fixed block“ in der Grafik) gepresst, welche auf der nordamerikanischen Platte sitzen. Dies bildet eine Tasche oder einen Trog – was eine vor Ort ansässige Geologin das „große Loch zwischen den Bergen“ nannte – zwischen den Cascades im Osten und den Olympic Mountains und den Willapa Hills im Westen. Diese Tasche hält einen Strom von Terranen (Krusten-Blöcken von etwa 20 … 30 Kilometern Dicke) fest, welche mit der pazifischen Platte über die Westgrenze von Nordamerika geschoben wurden, und in dem Prozess eine im Uhrzeigersinn gerichtete Rotation des südwestlichen Washington und des Großteils von Oregon vermitteln; das Ergebnis wurde als Wrack eines Zuges beschrieben. Diese Terrane wurden von den Basalten der Crescent-Formation (Teilen von Siletzia) überlagert. Faltung und Verwerfung haben diese Basalte stellenweise an die Oberfläche gebracht (in der Grafik die schwarzen Gebiete); die dazwischen liegenden Becken wurden von verschiedenen Sedimenten aufgefüllt, von denen einige schließlich auch emporgehoben wurden. Ablagerungen von Gletschern und verformte Füllungen bedecken den größten Teil der Tieflagen am Puget Sound. Diese bilden das Puget Lowland. Die prinzipiellen Auswirkungen dieser komplexen Interaktion der Kräfte an der oberflächennahen Erdkruste unter dem Puget Lowland sind:

• Das Grundgebirge der Crescent-Formation wird an den südlichen, östlichen und nördlichen Flanken der Olympic Mountains sowie in mehreren Falten emporgehoben.
• Einige Formationen der äußeren Erdkruste (wie der Western und der Eastern Melange Belt, siehe Karte) würden auf die ältere (prä-tertiäre) Basis der North Cascades gedrückt.
• Es gibt eine generelle nördlich oder nordöstlich gerichtete Kompression innerhalb der das Tiefland bildenden Faltungen, welche schließlich auseinanderbrechen, um zu dip-slip-Verwerfungen (vertikale Bewegung), Überschiebungen oder Aufschiebungen zu werden.
• Einige Blattverschiebungen (horizontale Bewegung) werden entlang der peripheren Verwerfungen erwartet (wie im Falle der Southern-Whidbey-Island- und der Saddle-Mountain-Verwerfungen).

Weiter verkompliziert wird dies durch ein Merkmal unbekannter Struktur und Herkunft, das Olympic-Wallowa-Lineament (OWL). Es handelt sich um eine scheinbar zufällige Aneinanderreihung topographischer Besonderheiten, die grob von der Nordseite der Olympic Peninsula ost-südostwärts bis zu den Wallowa Mountains in Nordost-Oregon verläuft. Es fällt mir der West-Coast-Verwerfung und dem Queen-Charlotte-Verwerfungssystem von Blattverschiebungszonen (ähnlich der San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien) an der Westseite von Vancouver Island zusammen, zeigt jedoch selbst keine signifikante oder durchgehende horizontale Bewegung. Es ist hier von Interesse, weil die verschiedenen Stränge der Seattle-Verwerfung die Orientierung wechseln, wenn sie das OWL zu queren scheinen. Mehrere andere Besonderheiten wie die Rosedale-Monoklinale und die Olympia-Struktur sowie ein Großteil der topographischen Merkmale haben parallele Aufreihungen. Es könnte sich auch um den ursprünglichen Ort der Darrington—Devils-Mountain-Verwerfung handeln (die gestrichelte mit „X“ bezeichnete Linie oben auf der folgenden Karte). Das OWL scheint ein tiefliegende Struktur zu sein, über die die flache Kruste des Puget Lowland gedrückt wird, doch bleibt dies spekulativ.

Ein Muster von Hebungen und Becken

Karte der Schwereanomalie in der Puget-Sound-Region mit den Becken und Hebungen, den wichtigsten Verwerfungen und Faltungen. Eingezeichnet sind die Grenzen von Puget Sound, Hood Canal und dem Ostende der Juan-de-Fuca-Straße. Blau und grün kennzeichnen generell Becken (mit Sedimentgesteinen geringerer Dichte), rot ist im Allgemeinen der emporgehobene Basalt der Crescent-Formation. Unbezeichnete Linien nordwestlich des Everet Basin = Strawberry-Point- & Utsalady-Point-Verwerfungen; E-F = Seattle-Verwerfungszone; C-D = Tacoma-Verwerfungszone; A = Olympia-Verwerfung; die Doty-Verwerfung ist durch die von Ost nach West verlaufende gestrichelte Linie gerade nördlich des Chehalis Basin markiert; die gebogene gestrichelte Linie = Hood-Canal-Verwerfung; das Dewatto-Lineament (die Westflanke der Seattle-Hebung) verläuft südwärts von „D“ aus, die Saddle-Mountain-Verwerfungen befinden sich westlich davon. (Nach Pratt et al. (1997))

Bei den meisten dieser „Verwerfungen“ handelt es sich eigentlich um Zonen komplexer Verwerfungen an den Grenzen zwischen Sedimentationsbecken (Synklinalen) und Hebungen der Kruste (Antiklinalen). Es gibt ein allgemeines Muster, mit dem die meisten dieser Verwerfungen eine Serie von Becken und Hebungen aufteilen, von denen jede(s) etwa 20 km breit ist. Von Nord nach Süd sind dies (siehe Karte rechts):

• Devils-Mountain-Verwerfungszone (einschließlich Strawberry-Point- und Utsalady-Point-Verwerfungen)

∪ Everett Basin

• Southern-Whidbey-Island-Verwerfung (SWIF)

∩ „Hebung unbekannten Ursprungs“ (Port Ludlow)

• Kingston Arch (dt. etwa „Kingston-Bogen“; Lofall-Verwerfung – Wegen der Geometrie der SWIF und des Kingston Arch ist die „Hebung unbekannten Ursprungs“ zwischen ihnen kleiner und die Verwerfung, welche die Hebung vom Bogen trennt [die Lofall-Verwerfung, vor nicht allzu langer Zeit von Brocher et al. (2001) entdeckt] ist kürzer; sie ist nicht bemerkenswert seismisch aktiv.)

∪ Seattle Basin

• Seattle-Verwerfungszone (ungefähr die Linien E-F)

∩ Seattle-Hebung

• Tacoma-Verwerfungszone (ungefähr die Linie C)

∪ Tacoma Basin

• Olympia-Verwerfung (ungefähr die Linie A)

∩ Black-Hills-Hebung

• Doty-Verwerfung / Scammon-Creek-Verwerfung (gestrichelte Linien; Streng genommen würde die Südgrenze der Black-Hills-Hebung die südostwärts streichende Scammon-Creek-Verwerfung sein, die mit der ostwärts streichenden Doty-Verwerfung bei Chehalis konvergiert. Im Winkel zwischen diesen befindet sich die kleinere Lincoln-Creek-Hebung, die Doty Hills, sowie, weiter westlich, ein eindrucksvoller Brocken des Crescent-Basalts. Wenn das Muster nach Südwesten fortgesetzt wird, entlang der Kreuzung A-A' in Pratts Abbildung 11 [und der kartierte Verlauf der Doty-Verwerfung ignoriert wird], dann befindet sich das nächste Becken bei Grays Harbor [hier nicht aufgeführt]. Der Komplex Doty-Verwerfung / Chehalis Basin folgt der Kreuzung X-X' in der Karte)

∪ Chehalis Basin

Die Hood-Canal-Verwerfung (und ihre möglichen Erweiterungen) und die Saddle-Mountains-Verwerfungen im Westen werden als westliche Grenze all dessen angenommen. Im Osten verbindet sich die Devils-Mountain-Verwerfung mit der südwärts streichenden Darrington-Verwerfung (nicht abgebildet), welche bis zur OWL verläuft, und die Southern-Whidbey-Island-Verwerfung erstreckt sich über die Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone (gestrichelte Linie) hinaus bis zur OWL. Südlich der OWL ist noch keine endgültige Ostgrenze gefunden worden; es gibt einige Anzeichen, dass sie nicht bestimmbar ist. (Z. B. ist die Olympia-Verwerfung mit einer Serie von Verwerfungen zwischen Olympia und Chehalis verbunden, die sich bis zum Columbia River ausdehnen könnte; sie scheint auch ihre nördlichste Grenze zu sein. Außerdem gibt es Hinweise, dass die Tacoma-Verwerfung mit der White-River-/Naches-River-Verwerfung an der Ostseite der Kaskadenkette verbunden sein könnte.)

Das Muster der Hebungen und Becken wird nach Westen und Südwesten mit dem Grays Harbor Basin, der Willapa-Hills-Hebung und dem Astoria Basin fortgesetzt, doch es ist nicht bekannt, ob diese in derselben Weise wie in der Puget-Sound-Region durch Verwerfungen begrenzt sind.

Strukturmodelle

Überschiebungsdecken-Hypothese

Es wird angenommen, dass all diese Verwerfungen, Faltungen, Becken (englisch „basin“) und Hebungen zusammenhängen. Nach dem überragenden Modell, der „Puget Lowland Überschiebungsdecken-Hypothese“, treten diese Strukturen (Verwerfungen etc.) innerhalb einer Scholle der Erdkruste in etwa 14 … 20 Kilometern Tiefe auf, welche sich von tieferen Krustenstrukturen abgetrennt hat und über diese geschoben wurde. Der größte Teil dieser Überschiebungsdecke besteht aus der Crescent-Formation (die wiederum mit den Siletz-River-Vulkanen in Oregon und der Metchosin-Formation auf Vancouver Island korrespondiert), einer gewaltigen vulkanischen eozänen Basalt-Eruption (ca. 50 Millionen Jahre alt), die entweder einer Kette unterseeischer Berge oder einem „Rifting“ (dem Aufreißen eines Grabens) am Kontinentalrand entstammt (siehe Siletzia). Dieses „Grundgebirge“ ist von Sedimentablagerungen bedeckt, die der Chuckanut-Formation und jüngeren (typischerweise miozänen) vulkanischen Ablagerungen ähnlich sind. Die Seattle-Hebung und möglicherweise auch die Black-Hills-Hebung bestehen aus Basalten der Crescent-Formation, die an die Oberfläche gelangten, als sie über eine Art Rampe geschoben wurden. Diese Rampe könnten entweder weniger tiefgelegene Krustenblöcke gewesen sein, oder aus der zerbrochenen und übereinandergeschobenen Überschiebungsdecke bestanden haben. Verwerfungen und Faltungen könnten sich dort entwickelt haben, wo die Überschiebungsdecke gebogen wird, oder wo deren vordere Kante über weichere, schwächere Sedimente geschoben wurde und dann aufbrach und herunterfiel.

Wenn, wie das Modell vorschlägt, die verschiedenen Verwerfungen mit der Überschiebungsdecke verbunden sind, dann gibt es die Möglichkeit, dass ein Erdbeben weitere auslösen könnte. Diese Sichtweise ist besonders verblüffend, da sie eine Erklärung für mehrere dicht aufeinander folgende seismische Ereignisse vor etwa 1.100 Jahren wäre.

Seismotektonische Modellierung

In der vorigen Untersuchung wurden Seismizität, Oberflächengeologie und geophysikalische Daten modelliert, um die Verwerfungs-Strukturen der oberen Erdkruste zu modellieren. Ein weiteres Modell – weniger mit dem ersten konkurrierend als es vielmehr vervollständigend – nutzte seismische und weitere Daten, um ein tektonisches 3-D-Modell der gesamten Erdkruste zu erstellen; dieses wurde später mit Hilfe finiter Elemente analysiert, um die regionalen geodynamischen Besonderheiten zu ermitteln.

Ein prinzipielles Ergebnis ist, dass „die Seismizität der Erdkruste in der südlichen Puget-Sound-Region durch einen Block der Crescent-Formation in einer Schlüsselposition unmittelbar südlich der Seattle-Verwerfung blockiert zu werden scheint.“ Etwas genauer bedeutet dies, dass die Konzentration von Seismizität unter dem Puget Sound südlich der Seattle-Verwerfung mit der Hebung dieses Blockes einhergeht, der von der Seattle-, der Tacoma- und der Dewatto-Verwerfung im Norden, Süden und Westen (die östliche Grenze ist nicht bestimmt) begrenzt wird. Außerdem wird angenommen, dass das Große Beben in Seattle vor etwa 1.100 Jahren sowie weitere damit zusammenhängende seismische Ereignisse im südlichen Puget Sound um diese Zeit den gesamten Block betrafen; die Magnitude betrug etwa 8, das Beben wurde möglicherweise durch ein Erdbeben in der tieferen Erdkruste ausgelöst.

Über die Struktur der tieferen Erdkruste (unterhalb etwa 30 Kilometern) ist sehr wenig bekannt, obwohl diese und andere seismotomographische Untersuchungen (wie Ramachandran (2001)) verlockende flüchtige Einblicke bieten.

Für die folgenden Übersichten stellt die Quaternary fault and fold database (QFFDB) (dt. etwa „Datenbank über Verwerfungen und Faltungen im Quartär“) der USGS, welche Details der Entdeckung, eine technische Beschreibung sowie eine Bibliographie zu jeder Verwerfung enthält, die Primärquelle dar; ein spezifischer Link wird (sofern verfügbar) am Ende jedes Abschnitts zur Verfügung gestellt.

Devils-Mountain-Verwerfung

Das Puget Lowland und weitere Gebiete, die vom „North Cascade Crystalline Core“ durch die Straight-Creek-Verwerfung getrennt sind. Das grün gefärbte Gebiet links wurde nach Norden verschoben, das violett gefärbte Gebiet(„HH Melange“) auf der Darrington-Devils-Mountain-Verwerfung lag ursprünglich am oder südwestlich des Olympic-Wallowa-Lineaments. (Abb. 1 aus Tabor et al. (2000), verändert)

Die Devils-Mountain-Verwerfung (DMF) verläuft über etwa 125 km von der Kleinstadt Darrington in den Ausläufern der Kaskadenkette nach Westen zur Nordspitze von Whidbey Island und weiter nach Victoria (British Columbia). Es wird angenommen, dass sie sich dort mit dem Leech-River-Verwerfungssystem am Südende von Vancouver Island vereinigt. Bei Darrington ist sie mit der Darrington-Verwerfung verbunden, welche etwa 110 km südlich verläuft und mit der Straight-Creek-Verwerfung (SCF) zusammengeführt wird, um schließlich nahe Easton die Richtung zu wechseln und mit dem Olympic-Wallowa-Lineament verbunden zu werden; insgesamt wird dieser Komplex als Darrington-Devils-Mountain-Verwerfungszone (DDMFZ) bezeichnet.

Die Devils-Mountain-Verwerfung trennt zwei ähnliche aber unterschiedliche Ensembles mesozoischer (d. h. prä-tertiärer, also vor dem Aussterben der Dinosaurier entstandener) oder älterer Gesteine. Im Norden ist es die Helena-Haystack-Melange (HHM; in der Grafik rechts: HH mélange, violett), im Süden sind es die West- und Ost-Melange-Gürtel (WEMB, blau). Es gibt hier einige interessante Beziehungen. Die HHM-Gesteine wurden in der Manastash Ridge, 110 km südlich gefunden (der kleine violette Flecken im unteren Teil der Grafik). Außerdem korreliert die sedimentäre Chuckanut-Formation (Teil des NWCS, grün) nördlich der DMF mit der Suak- und der Roslyn-Formation gerade nördlich der Manastash Ridge. All dies wird durch eine dextrale (rechtssinnige) Blattverschiebung auf der Straight-Creek-Verwerfung erklärt, welche vor etwa 50 … 48 Millionen Jahren begann. Das ist genau die Zeit, nach welcher der die Olympic Mountains tragende Terran in Kontakt mit dem nordamerikanischen Kontinent kam. Diese Melangen könnten Hochseeinseln oder unterseeische Berge gewesen sein, die zwischen dem Olympic-Terran und dem nordamerikanischen Kontinent eingeklemmt und über den Kontinent obduziert wurden. Andere ähnliche Gesteine wurden am Rimrock Lake Inlier (in der Grafik unten), auf den San Juan Islands und im Pacific-Coast-Komplex entlang der West-Coast-Verwerfung an der Westseite von Vancouver Island gefunden. Es scheint, dass die gesamte DDMFZ und das Leech-River-Verwerfungssystem von ihrer ursprünglichen Position entlang des OWL auf den frühen Kontinentalrand geschoben wurden. Dies ist eine bedeutende Beobachtung, weil die Strawberry-Point-, die Utsalady-Point-, die Southern-Whidbey-Island- und verschiedene weitere unbenannte Verwerfungen, die zwischen der DDMFZ und dem OWL liegen – alle laufen am Westende der DDMFZ zusammen – Zwischenstadien der DDMFZ zu sein scheinen.

Die Bewegung des südlichen Segments der DDMFZ, das mit der SCF – der Darrington-Verwerfung – konvergiert, war wie die der SCF selbst rechtssinnig. Und wie bei der SCF endete die Blattverschiebung vor 44 … 41 Millionen Jahren (wegen plutonischer Einbrüche). Das westliche Segment jedoch – die Devils-Mountain-Verwerfung – hat eine sinistrale (linkssinnige) Bewegung. Das kommt daher, dass der Olympic-Terran sich (relativ zu Nordamerika) nordostwärts bewegt; seine fortgesetzte Rotation im Uhrzeigersinn ist einem gigantischen Rad ähnlich, das an der Westseite des kristallinen Kerns der North Cascades entlangrollt. Die Geologie legt auch nahe, dass sich die DMF schräg über eine Rampe bewegt, die nach Osten ansteigt, vielleicht ein längst vergangener Küstenstreifen.

Die Devils-Mountain-Verwerfung ist seismisch aktiv und es gibt Hinweise auf holozäne Aussetzer dieser Aktivität. Wenn die kompletten 125 km in einem einzigen Ereignis auseinanderbrachen, könnte das resultierende Erdbeben eine Magnitude von bis zu 7,5 gehabt haben. Es gibt jedoch Anzeichen, dass die Verwerfung segmentiert ist, was sowohl den Bruch als auch die Erdbeben-Magnitude begrenzt hätte.

Strawberry-Point- und Utsalady-Point-Verwerfung

Stränge der ostwärts streichenden Devils-Mountain-Verwerfung queren die Nordspitze von Whidbey Island an der Dugualla Bay und die Nordseite des Ault Field (Whidbey Island Naval Air Station). Nur vier Meilen (6 km) südlich der Stadt Oak Harbor überspannen mehrere Pfeiler die Utsalady-Point-Verwerfung (UPF), da sie grob südostwärts auf Utsalady Point am Nordende von Camano Island gerichtet sind. Und zwischen diesen beiden umgeht die Strawberry-Point-Verwerfung (SPF) die Südseite des Ault Field, trennt sich in mehrere Stränge, welche die Strawberry Point einklammern und verschwindet schließlich (oder endet) unter dem Delta des Skagit River. Sowohl SPF als auch UPF wird ein schräg streichender Verlauf zugeschrieben, das heißt, die Verwerfungen zeigen sowohl horizontale als auch vertikale Bewegungen, da die Krustenblöcke gegeneinander gepresst werden. Diese Verwerfungen bilden auch die nördliche und die südliche Grenze des emporgehobenen prä-tertiären Gesteins, was nahelegt, dass die Verwerfungen in größerer Tiefe zusammenstoßen, im Großen und Ganzen wie in einem Modell der Seattle- und der Tacoma-Verwerfung, aber in einem kleineren Maßstab. Untersuchungen der seismischen Reflexion im Meer beiderseits von Whidbey Island erweitern die bekannte Länge dieser Verwerfungen auf mindestens 26 bzw. 28 km. Die wirkliche Länge der UPF ist möglicherweise doppelt so groß, da sie die südliche Grenze eines aeromagenetischen Hochs bildet, welches sich weitere 25 km nach Südosten erstreckt. Die Grabenbildung am UPF (an einer mit Hilfe von LIDAR identifizierten Stufe) zeigt mindestens einen, möglicherweise zwei holozäne Erdbeben mit deiner Magnitude von 6,7 oder größer, von denen das jüngere zwischen 1550 und 1850 stattfand und möglicherweise durch das Cascadia-Erdbeben von 1700 getriggert wurde. Diese Erdbeben verursachten möglicherweise Tsunamis, und mehrere nahegelegene Orte zeigen Hinweise auf Tsunamis, die nicht mit anderen bekannten Beben korreliert sind.

Weil es ein Stück emporgehobenen prä-tertiären Gesteins zwischen der SPF und der UPF gibt, trifft dies nicht wirklich die Muster von Hebungen und Becken wie oben beschrieben, weil ein kleinerer Maßstab (eher 2 km Breite als rund 20) vorliegt und die Hebung hier komplett wie ein Keil zwischen zwei nahezu vertikalen Verwerfungen herausgedrückt wurde, anstatt über eine Rampe geschoben zu werden wie bei der Seattle- und der Tacoma-Verwerfung. Außerdem befindet sich kein signifikantes Becken zwischen diesen und der Devils-Mountain-Verwerfung. Auf der Basis mariner seismischer Reflexionen bei der Erkundung der Juan-de-Fuca-Straße wurde angenommen, dass die DMF, die SPF und die UPF strukturell miteinander verbunden sind (mindestens in dem Whidbey Island querenden Segment).

Southern-Whidbey-Island-Verwerfung

Lage und (bis 2004) bekannte Ausdehnung der Southern-Whidbey-Island-Verwerfung (SWIF). Ebenso dargestellt: die Devils-Mountain-, die Strawberry-Point- und die Utsalady-Point-Verwerfungen (quer über den Norden von Whidbey Island), die Seattle-Verwerfungszone, der südliche Teil der Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone, die Tokul-Creek-Verwerfung (von der RMFZ nach Nordnordost streichend). Nicht dargestellt: die Südost-Ausdehnung der SWIF und verschiedene nordwärts von der RMFZ und östlich von Everett verlaufende Verwerfungen. Die Karte hat etwa ein Viertel des Maßstabs der weiter unten dargestellten. (USGS)

Die Southern-Whidbey-Island-Verwerfung (SWIF) ist eine bemerkenswerte Terran-Grenze, die sich als etwa vier Meilen (6,4 km) breite Zone komplexer transpressionaler Verwerfungen mit mindestens drei Strängen manifestiert. Untersuchungen zu marinen seismischen Reflexionen zeigen, dass sie nordwestwärts quer über das Ostende der Juan-de-Fuca-Straße streicht. Genau südlich von Victoria (British Columbia) schneidet sie die westwärts streichende Devils-Mountain-Verwerfung (siehe oben) und vereinigt sich entweder mit dieser oder quert sie (und schneidet sie vielleicht ab), um sich mit der Leech-River-Verwerfung zu vereinigen. Die Leech-River-Verwerfung wurde als nördliche Kante der Crescent-Formation (auch Metchosin-Formation genannt und Teil des Siletzia-Terrans unter einem Großteil von West-Washington und Oregon) identifiziert. Seismisch-tomographische Studien zeigen, dass dieser Teil der SWIF einen starken Kontrast der seismischen Laufzeiten markieren, so dass erwartet wird, dass die Basalte der Crescent-Formation Kontakt zum metamorphen Grundgebirge der geologischen Provinz der Kaskadenkette im Osten haben. (Diesen Kontakt stellt die Coast-Range-Boundary-Verwerfung dar, siehe unten.)

Nach Südosten passiert die SWIF das Admiralty-Inlet (hinter Port Townsend) und quert den Südteil von Whidbey Island, um zwischen Mukilteo und Edmonds das Festland zu überqueren. Dieser Abschnitt der SWIF bildet die Südwestseite des Everett Basin (siehe Karte), welches bemerkenswerterweise derart aseismisch ist, dass keine bedeutenden flacheren (in weniger als 12 Kilometern Tiefe entstandenen) Erdbeben dort oder in dem Abschnitt, in dem die SWIF es erreicht, in den ersten 38 Jahren instrumenteller Beobachtung aufgetreten sind. Gleichfalls bemerkenswert ist bisher, dass „der Großteil der Seismizität im nördlichen Puget Sound entlang und südwestlich der Southern-Whidbey-Island-Verwerfung typischerweise in Tiefen von 15 … 27 Kilometern innerhalb des tieferen Teils der Crescent-Formation auftreten.“

Der Kontrast seismischer Ausbreitungsgeschwindigkeiten wie im Nordwesten fehlt in diesem Abschnitt, so dass naheliegt, dass kein Kontakt zu Coast Mountains bzw. Kaskadenkette besteht. Die Bedeutung dessen – ob die Kante der Crescent-Formation (und implizit die des Siletz-Terrans) sich südwärts dreht (siehe die Diskussion unten) oder ob das metamorphe Grundgebirge von anderem vulkanischen Gestein verdrängt wird – ist unbekannt. Es wurde vorgeschlagen, dass ein korrespondierender Wechsel des Charakters der SWIF einen Wechsel in der Ausrichtung regionaler Belastungen der Kruste widerspiegeln könnte. Vor 2000 legten herausragende aeromagnetische Anomalien unbedingt nahe, dass sich die Verwerfungszone nach Südosten fortsetzt, möglicherweise bis zur Kleinstadt Duvall, doch war dies unsicher, da sie weitgehend verborgen ist und die schwachen oberflächlichen Spuren gewöhnlich durch die Stadtentwicklung überbaut wurden. Nach 2000 wurden in Untersuchungen unter Einsatz von LIDAR und hochauflösenden aeromagnetischen Daten Bruchstufen nahe Woodinville identifiziert, deren Einschnitte als tektonisch bedingt und geologisch jung bestätigt wurden.

Die anschließende Kartierung zeigt, dass sich die SWIF um das Ostende des Seattle Basin windet, um sich dann mit der Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone (RMFZ) zu vereinigen; die RMFZ wird heute, abgesehen von der um etwa 15° abgelenkten Windung und einem anderen Zusammenhang, für die südliche Erweiterung der SWIF gehalten (siehe Karten von Fall City, North Bend und Carnation). Die errechnete Länge der SWIF zwischen Victoria und etwa Fall City beträgt rund 150 km.

Es wurde vorgeschlagen, die SWIF könne über ihre Kreuzung mit der RMFZ hinaus (nur mit peripheren Strängen, die sich mit der RMFZ verbinden) und weiter quer durch die Kaskaden reichen, um schließlich das Olympic-Wallowa Lineament zu queren oder mit diesem vereint zu werden; eine Untersuchung regionaler Besonderheiten legt ein solches Muster nahe. (Blakely et al. 2011; ihre bevorzugte Interpretation ist, dass die SWIF eine rechtsseitige Lücke entlang der RMFZ aufweist.) Doch detaillierte Kartierungen gleich hinter der Kreuzung zeigen nur ein komplexes und verwirrendes Muster von Verwerfungen, ohne Hinweis auf eine vorhandene oder nicht vorhandene durchgehende Verwerfung. Die Kartierung von weiter östlich gelegenen Gebieten, die dieses Muster aufklären könnten, ist gegenwärtig nicht geplant.

Im Folgenden sind paläoseismologische Studien zusammengefasst. Eine Untersuchung verglich die relative Höhe zweier Marschen auf entgegengesetzten Seiten von Whidbey Island und ermittelte, dass vor etwa 3.000 Jahren ein Erdbeben mit einer Magnitude von 6,5 … 7,0 eine Hebung von 1 … 2 Metern verursachte. Eine andere Studie identifizierte ein ungewöhnlich breites Band von Steilhängen, das zwischen Bothell und Snohomish verläuft, von denen mehrere in der Umgebung der umstrittenen regionalen Abwasseraufbereitungsanlage in Brightwater mindestens vier, möglicherweise auch neun seismische Ereignisse auf der SWIF in den vergangenen 16.400 Jahren aufwiesen. Diese seismischen Ereignisse waren ein Hauptproblem bei der Standortwahl der Anlage, da sie zwischen zwei aktive Stränge platziert wurde und die Zu- wie auch die Ablaufpipeline mehrere Zonen unsicheren Untergrunds queren.

Rogers Belt

Nördlich von Everett gibt es ein Gebiet paralleler Bergketten und Einzugsgebiete, die ungefähr NW-SO-orientiert sind und selbst auf nicht-geologischen Karten deutlich hervortreten. (Die Interstate 5 führt – mit Ausnahme einer Strecke südöstlich von Conway, die parallel zu einer dieser niedrigen Falten verläuft – annähernd genau nordwärts von Everett nach Mount Vernon. An einigen Stellen, so entlang des South Fork Stillaguamish River zwischen Arlington und Granite Falls, gibt es ebenfalls drastische geologische Besonderheiten.) Diese Ketten (Teil eines größeren regionalen Musters, das die Basis der ehemaligen Calkins Range widerspiegelt) werden durch Sedimente gebildet, die im Eozän im Everett Basin akkumuliert und schließlich durch nordostwärts gerichtete Kompression gegen ältere kreidezeitliche und jurassische Gesteine im Osten, die das Puget Lowland begrenzen, gefaltet wurden. An der Grenze dieser älteren Gesteine befindet sich der Rogers Belt (dt. „Rogers-Gürtel“), eine geologisch interessante Zone, die vom Gebiet Sultan (genau östlich von Everett) nach Mount Vernon (nördlich des Gürtels in der Devils-Mountain-Verwerfung) reicht. Unter Beachtung dieser topographischen Besonderheiten, einiger paralleler Gravitäts-Gradienten und einer „sehr aktiven Zone geringer Seismizität“ schloss William Rogers 1970 auf eine „Verwerfung oder eine andere bedeutende strukturelle Besonderheit“.

Die Bellingham-Bay-/Chaplain-Verwerfungszone wurde 1976 erstmals von Cheney als vom nahen Chaplain Lake (nördlich von Sultan) nordnordwestwärts bis über die Bellingham Bay hinaus verlaufend kartiert. Zweifel über die Verbindungen dieser Verwerfungen führten dazu, den Namen ab 1986 nicht weiter zu verwenden, als Cheney die Mount-Vernon-Verwerfung (MVF) von nahe Sultan nordwestwärts über Lummi Island hinaus (an der Westseite der Bellingham Bay, in der Karte oben sichtbar) und die Devils-Mountain-Verwerfung (DMF, ein Teil der Darrington-/Devils-Mountain-Verwerfungszone) nahe Mount Vernon querend kartierte. Cheney kartierte auch die Lake-Chaplain-Verwerfung, die parallel und genau östlich der MVF vom Lake Chaplain nach Granite Falls verläuft.

Detaillierte Kartierungen dieses Gebietes seit 2006 haben ein komplexes Muster von Verwerfungen offengelegt. Am Nordende überspannt die sich rechtssinnig verschiebende McMurray-Verwerfungszone (MFZ) den Lake McMurray, gerade südlich der Devils-Mountain-Verwerfung; sie wird für eine wichtige begrenzende Verwerfung gehalten. Diese Grenze fällt mit einer topographischen Bruchstruktur zusammen, die von Mount Vernon im Norden bis zur Stadt Granite Falls und dem Lake Chaplain (gerade nördlich von Sultan) verläuft.

Die Woods-Lake-Verwerfung, die über den Lake Chaplain hinaus verläuft, korrespondiert sehr eng mit der kartierten Position des südlichen Endes von Cheneys Mount-Vernon-Verwerfung. Nachfolgende Kartierungen zeigten jedoch, dass die Woods-Creek-Verwerfung (WCF), ein vier Meilen (6,4 km) breiter nach Westen und genau unter Sultan verlaufender Streifen transtensiver Störungen und Blattverschiebungen, die bedeutendere Verwerfung und besser auf Mount Vernon ausgerichtet zu sein scheint. Diese beiden Verwerfungen (und einige andere) scheinen an der sich linkssinnig verschiebenden Sultan-River-Verwerfung am Westrand der nordnordostwärts reichenden Cherry-Creek-Verwerfungszone (CCFZ; siehe nächste Abschnitt) zu enden. (Die Lage einiger zuvor kartierter Verwerfungen wurde auf den neuesten Karten angepasst.) Die Hauptzone der Verwerfungen erstreckt sich von der Woods-Creek-Verwerfung bis zur Granite-Falls-Verwerfungszone (GFFZ), mit geringem Abstand zur WCF und unter Granite Falls verlaufend. Obwohl der unterbrechende Abschnitt nicht kartiert wurde, glauben die Geologen, dass die GFFZ mit der McMurray-Verwerfungszone im Norden verbunden ist und die Ostgrenze des Everett Basin bildet.

Diese Verwerfungen durchschneiden den Western Mélange Belt (WMB; blaues Gebiet in der Karte), der von North Bend (an der Interstate 90) bis nach Mount Vernon zutage tritt. Der WMB ist eine Mischung spätjurassischer und kreidezeitlicher Gesteine (von denen einige bis zu 166 Millionen Jahre alt sind), die in einem Akkretionskeil (oder -prisma) einer Subduktionszone entstanden. Das Vorhandensein von Gesteinsschutt vom Idaho-Batholith zeigt an, dass er früher näher am heutigen südlichen Idaho lag. Einige der Verwerfungen entwickelten sich möglicherweise im Mesozoikum, als diese Ablagerungen im Akkretionskeil stattfanden; die quer dazu verlaufenden nordost- und nordnordostwärts streichenden Verwerfungen, welche die einzelnen Becken bilden, stammen von einem anschließenden Wechsel der Transtension.

Frühe im Gebiet vorhandene vulkanische Einheiten aus dem Eozän scheinen Teil eines 49 … 44 Millionen Jahre alten magmatischen Gürtels zu sein, der unmittelbar nach der Ankunft von Siletzia hervortrat und möglicherweise mit dem Ereignis verknüpft ist.

Die stark ausgeprägten topographischen Lineamente am Nordende des Rogers Belt stellen ein verwirrendes Problem dar, da sie keinen definierten Abstand an der Stelle aufweisen, wo sie von der linkssinnigen schräg streichenden (englisch „oblique-slip“) Devils-Mountain-Verwerfung zweigeteilt werden. Die Alternative, dass jüngere Verwerfungen im Rogers Belt einen Abstand zur DMF haben — Cheney meinte, dass die MVF einen Abstand zur DMF von 47 Kilometern nach Norden über Lummi Island hinaus haben — ist konträr zum allgemeinen Konsens, dass zur DMF kein Abstand besteht. (OFR 98-5, Bow und Alger)

Cherry-Creek-Verwerfungszone

Die Cherry-Creek-Verwerfungszone (CCFZ) wurde 2010 entdeckt, als das Gebiet am Nordende der Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone (RMFZ) kartiert wurde. Von einem Punkt unmittelbar nördlich von Carnation kann die Ostseite der CCFZ (hier etwa eine dreiviertel Meile [1,2 km] breit) den Harris Creek hinauf, den Oberlauf des Cherry Creek querend und schließlich die Kleinstadt Sultan erreichend, verfolgt werden. Hier vereinigt sich der Hauptstrang der Westseite mit der Sultan-River-Verwerfung unter dem Sultan River. Die Ausdehnung der Zone wird über den Lake Chaplain hinaus angenommen, möglicherweise auch bis zum Ostende des Mount Pilchuck. Sie wird als eine „wichtige oder potenziell aktive“ Struktur angesehen.

Vereinfachte geologische Karte des Snoqualmie Valley (östlich von Seattle) zwischen North Bend und Duvall mit den verschiedenen Strängen der Rattlesnake-Mountain-Verwerfung (RMF), der Snoqualmie-Valley- (SVF), der Griffin-Creek- (GCF) und der Tokul-Creek-Verwerfung (TCF). Der Strom nordnordöstlich von Carnation liegt in der Cherry-Creek-Verwerfungszone. Die Südostgrenze der Southern-Whidbey-Island-Verwerfung liegt bei Duvall (3), weitere Verwerfungen südlich der I-90 sind nicht dargestellt. Der Tiger Mountain besteht aus den emporgehobenen „Evc“-Formationen südöstlich von Issaquah zwischen der I-90 und dem Highway 18.

Im Wirrwarr der aktiven und potenziell aktiven Verwerfungszonen, die im unteren Snoqualmie Valley entdeckt wurden, ist die Cherry-Creek-Verwerfungszone teilweise bemerkenswert, weil sie östlich von Duvall (wo sie die nordwestwärts verlaufende Johnsons-Swamp-Verwerfungszone, die östlichste in der RMFZ, kreuzt) einen Hotspot seismischer Aktivität passiert, an dem sich auch das Duvall-Erdbeben von 1996 mit einer Stärke von 5,3 auf der Richterskala ereignete. (Zusätzliche Details in Dragovich et al. (2010b) und in der Karte der Epizentren in Dragovich et al. 2012) Die Abstände zur ost-west-orientierten Monroe-Verwerfung (an der Südseite des Skykomish River), die Erdbeben verursachenden Loslösungen der Verwerfungsebenen voneinander und kinematische Anzeichen zeigen, dass die CCFZ eine linkssinnige Blattverschiebung darstellt, möglicherweise mit einer gewissen schrägen Bewegung (aufwärts an der Ostseite).

Die CCFZ scheint einen Bezug zur parallelen Tokul-Creek-Verwerfungszone im Süden zu haben; beide scheinen conjugate Verwerfungen (d. h. sekundäre Verwerfungen, die von entgegengesetzten Seiten einer Blattverschiebung etwa im selben Winkel abzweigen; hier scheinen die Cherry-Creek- und die Tokul-Creek-Verwerfungszonen an der Ostseite der RMFZ conjugat zur SWIF an der Westseite) zur nordwestwärts verlaufenden SWIF zu sein. Die Tokul-Creek-Verwerfung (TCF) streicht von Snoqualmie aus nordnordostwärts mit einem möglichen Abstand zum Western Melange Belt und mit einem Tal, das zum Skykomish River durchbricht; inzwischen wird angenommen, dass sie von regionaler Bedeutung ist.

Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone

Der Rattlesnake Mountain ist ein hervortretender nordnordwestwärts verlaufender Grat genau westlich von North Bend (etwa 25 mi (40 km) östlich von Seattle). Er trifft mit einer Hebung an der Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone (RMFZ) zusammen und ist möglicherweise ein Ergebnis dieser. Die RMFZ ist ein Band von mindestens elf Verwerfungen, die sowohl abtauchende (vertikale) als auch rechtssinnige Blattverschiebungsbewegungen aufweist. (Siehe die in Dragovich et al., 2009) angehängte Karte; in der Karte oben sind diese Verwerfungen durch das Paar gepunkteter Linien am unteren Rand repräsentiert. Eine weitere Berg- und Verwerfungszone desselben Namens liegt nahe Pasco;

Das Südende des Rattlesnake Mountain wird vom Olympic-Wallowa-Lineament (OWL) abgeschnitten, und die Verwerfungen wenden sich ostwärts, um mit dem OWL vereinigt zu werden. Das Nordende des Bergmassivs fällt dort ab, wo es das Ostende der Seattle-Verwerfung kreuzt, welches wiederum die RMFZ abschließt; der Rattlesnake Mountain bildet die Ostkante der Seattle-Hebung (siehe geologische Karten von Fall City und North Bend).

Die RMFZ setzt sich nach Nordnordwest über Fall City und Carnation hinaus fort, wo Stränge der RMFZ eine leichte Wendung um 15 … 20° westwärts ausführen, um auf die Southern-Whidbey-Island-Verwerfungszone (SWIF, siehe oben) zu treffen; die RMFZ wird daher für eine Erweiterung der SWIF gehalten. Die Beziehung zwischen diesen beiden Verwerfungszonen ist nicht vollständig geklärt. Bewegungen entlang der SWIF sollten sich nach Ost-Südost fortsetzen, bis sie mit der OWL zusammengeführt wird, doch scheinen sie stattdessen eine Abkürzung („Schritt nach rechts“) entlang der RMFZ auszuführen. Dies passiert dort, wo die SWIF auf die Kante von Western und Eastern Melange Belt trifft (welche Überbleibsel einer mittelkreidezeitlichen Subduktionszone sind); die RMFZ befindet sich dort, wo die Seattle-Hebung gegen den Western Melange Belt gedrückt wird. (Ob die RMFZ gleichzeitig den Kontakt zwischen Crescent-Formation und Kaskadenkette und dadurch zur Coast-Range-Boundary-Verwerfung herstellt, hängt davon ab, ob die Crescent-Formation so weit reicht. Gravitäts-Studien legen dies nicht nahe, oder zumindest nicht oberflächennah. Die Situation in der Tiefe ist unbekannt. Es gibt den Vorschlag einer Abscherung in etwa 18 Kilometern Tiefe, doch an einer ähnlichen Abscherung weiter südlich [unter dem SWCC] wird das Gestein darunter für prä-tertiär gehalten.)

Nach Norden zu manifestiert sich der Melange Belt als Rogers Belt, eine Zone von Faltungen und Streckungen geringer Amplitude von Monroe bis Mount Vernon; die scheinbare westliche Kante dieser Zone folgt dem Streichen der RMFZ. Südlich von Monroe sind die Falten des Rogers Belt von darauffolgenden vulkanischen Formationen verborgen, doch andere parallel zur RMFZ liegende Verwerfungen (z. B. die Snoqualmie-Valley- und die Johnson's-Swamp-Verwerfungszone) erweitert den allgemeinen Trend der nordnordwestwärts verlaufenden Verwerfungen bis mindestens nach Monroe.

(Die Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone ist nicht in der QFFDB enthalten.)

Coast-Range-Boundary-Verwerfung

Die Coast-Range-Boundary-Verwerfung (CRBF) wird theoretisch auf Basis tektonischer Überlegungen erwartet, die teilweise mit einer oder mehreren bekannten Verwerfungen korrelieren könnten oder zu einer bisher unentdeckten Verwerfung gehören könnte. Vereinfacht ausgedrückt stimmt das Grundgestein an der Westseite des Puget Sound nicht mit dem an der Ostseite überein. Im Westen des Puget Sound wird der tektonische Untergrund der geologischen Provinz der Coast Range aus etwa 50 Millionen Jahre alten marinen Basalten der Crescent-Formation gebildet, die Teil des Siletzia-Terrans unter West-Washington und Oregon sind. Im Osten des Puget Sound besteht der Untergrund der Provinz der Kaskadenkette aus verschiedenen prä-tertiären metamorphen Gesteinen mit einem Alter von mehr als 65 Millionen Jahren. Irgendwo zwischen dem Puget Sound und den Ausläufern der Kaskadenkette gibt es einen Kontakt zwischen diesen beiden geologischen Provinzen. (Nach Johnson et al. (1996) „muss [dieser] existieren“.) Da die Nebeneinanderstellung verschiedener ungleicher tektonischer Strukturen in Nordwest-Washington bedeutsame Blattverschiebungen erfordert, wird weiterhin erwartet, dass diese Kontaktzone eine der Hauptverwerfungen darstellt.

Das Nordende der Crescent-Formation (auch als Metchosin-Formation bezeichnet) wurde als die ost-west-verlaufende Leech-River-Verwerfung an der Südspitze von Vancouver Island identifiziert. Dieses wendet sich und verläuft genau südlich von Victoria, nahezu in einer Linie mit der SWIF. Untersuchungen mithilfe der seismischen Tomographie quer durch das Nordende der SWIF legen nahe, dass sie gleichfalls ein Teil der Kontaktzone zwischen Coast Range und Cascade Range ist. Deshalb scheint es plausibel, dass der Rest der SWIF (und ihre scheinbare Erweiterung, die RMFZ) dieser Kontaktzone und (da diese Verwerfungen aktiv sind) die CRBF bildet.

Ein Problem dabei ist, dass die Teile der SWIF östlich des Puget Sound keine Unterschiede in der Ausbreitungsgeschwindigkeit seismischer Wellen zeigen, die verschiedene Gesteinstypen anzeigen würden. Ein weiteres Problem mit der SWIF/RMFZ als CRBF ist, dass ein großer westwärts gerichteter Schritt nötig ist, um die RMFZ mit der Saint-Helens-Zone zu verbinden (SHZ; siehe Karte), wogegen die RMFZ sich ostwärts wendet, um sich an der OWL auszurichten. (Es gibt einige Hinweise auf eine Abscherung [horizontale Trennung] in 18 Kilometern Tiefe, und es ist möglich, dass die Verwerfungsmuster an der Oberfläche nicht die Verwerfungen oder Strukturen unterhalb der Abscherung widerspiegeln.) Das zweite Problem ist teilweise gelöst, weil es einen Ort der Seismizität und vermutlichen Faltung gibt, der sich vom Nordende der SHZ bis zum Nordende der Western-Rainier-Zone (siehe Abb. 48) erstreckt, der entlang der Kante einer Formation verläuft, die als Southern Washington Cascades Conductor (SWCC) bezeichnet wird. (Der SWCC scheint aus tertiären marinen Sedimenten zu bestehen und nicht aus dem prä-tertiären metamorphen Gestein der Kaskaden-Provinz; dies würde ihn zu einem Teil der Coast-Range-Provinz machen und die Kontaktzone zwischen Coast Range und Kaskaden nach Osten verschieben. Der SWCC ist jedoch von geringer Mächtigkeit [nicht mehr als 15 km tief] und wahrscheinlich über das prä-tertiäre Grundgebirge ausgebreitet. Von der Crescent-Formation wird ein Kontakt mit dem prä-tertiären Gestein entlang der SHZ in der Tiefe erwartet.)

Daten der Gravität und anderer Werte legen jedoch nahe, dass die Kontaktstelle der Crescent-Formation nahe der Südspitze von Whidbey Island sich von der SWIF wegwenden könnte, und dass selbst ein Wiedereintritt unter Nord-Seattle möglich ist (diese Bedingung kann nicht in der Tiefe erfüllt werden), so dass die Nordwestseite des Seattle Basin gebildet wird und sich möglicherweise mit dem kürzlich beschriebenen „Bremerton Trend“ von Verwerfungen, welcher vom Südende des Hood Canal durch das Sinclair Inlet (Bremerton) und quer durch den Puget Sound verläuft, verbindet. Die Grenze der Crescent-Formation könnte auch einfach (und stillschweigend) südsüdostwärts unter Seattle bis zur WRZ verlaufen. Weitere seismisch-tomographische Untersuchungen haben verlockenderweise Hinweise auf nordwärts streichende Stränge unter Seattle sowie einen weiteren direkt östlich des Lake Washington ergeben. Obwohl es keinen direkten Beweis für irgendeine nordwärts streichende Verwerfung unter Seattle gibt, scheint die Geologen-Gemeinschaft dieser Aussicht zuzustimmen (wie Dragovich et al. (2002) und einige regionale Karten).

Wie die CRBF nördlich von Seattle verlaufen könnte (insbesondere nördlich der OWL, welche Seattle streift), ist unbekannt; es ist selbst fraglich, ob sie es überhaupt tut, da kein direkter Beweis einer solchen Verwerfung existiert. (Es gibt einen vorläufigen Bericht über eine aeromagnetische und gravitätische Kartierung, wonach die Ostkante des Siletzia-Terrans sich unter dem Lake Washington befindet.) Es gibt eine faszinierende Sicht von Stanley et al. (1999), dass die Abstände von der Kante der Crescent-Formation westlich entlang der Seattle-Verwerfung mit dem Seattle Basin aus einer Lücke zwischen dem Hauptteil von Siletzia und einem nördlichen abgebrochenen Block herrühren.

Seattle-Verwerfung

→ Hauptartikel: Seattle-Verwerfung

Die Seattle-Verwerfung ist eine Zone komplexer Überschiebungen (englisch „thrust faults“) und Aufschiebungen (englisch „reverse faults“) – zwischen den Linien E und F auf der Karte – bis zu 7 km breit und mehr als 70 km lang, welche die Nordkante der Seattle-Hebung darstellt. Sie sticht in Beziehung auf die Ost-West-Orientierung, die Tiefe bis zum Grundgebirge und die Gefahr für ein dicht besiedeltes Gebiet hervor. Es handelt sich um die meistuntersuchte Verwerfung in der Region, weshalb auf sie etwas genauer eingegangen wird.

Geschätzte Lage der Seattle-Verwerfung mit Darstellung einer östlichen Kreuzung der SWIF und der RMFZ. Die West-Ausdehnung ist jenseits der Blue-Hills-Hebung („OP“) unsicher. (Auszug aus der geologischen Karte des Washington DNR)

Die Seattle-Verwerfung wurde erstmals 1965 identifiziert, aber bis 1992 nicht als aktive Verwerfung dokumentiert, als in einer Serie von fünf Artikeln beschrieben wurde, dass vor etwa 1.100 Jahren (AD 900 … 930) ein Erdbeben mit einer Magnitude von 7 oder mehr Restoration Point und Alki Point anhob, West Point absenkte (die drei weißen Dreiecke im Seattle Basin auf der Karte), Felsstürze in den Olympic Mountains sowie Erdrutsche in den Lake Washington verursachte und einen Tsunami im Puget Sound auslöste. (Siehe Adams (1992) und zusätzliche Quellen im Hauptartikel zur Seattle-Verwerfung.) Sie erstreckt sich ostwärts bis zur Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone (RMFZ; die südliche Erweiterung der SWIF) nahe Fall City (und endet dort möglicherweise). Es scheint geologisch begründbar, dass sowohl SWIF als auch RMFZ die Kontaktzone zwischen der tertiären Basis der Crescent-Formation im Puget Sound im Westen und der älteren mesozoischen (prä-tertiären) Basis des Mélange Belt unter der Kaskadenkette im Osten darstellen (siehe geologische Karten von Fall City und North Bend).

Struktur

Querschnitt eines Modells der Seattle-Hebung. Die Modelle unterscheiden sich hinsichtlich der Charakteristik der Rampe und der Details der Verwerfungen (aus Johnson et al. (2004a)).

Zur Seattle-Verwerfung gibt es wegen der Vielzahl der Untersuchungen einige Modelle über ihre Struktur, welche auch für andere Verwerfungen relevant sein könnten. Im Keil-Modell von Pratt et al. (1997) wird eine etwa 20 km dicke Gesteinsscholle – hauptsächlich Basalte der Crescent-Formation – über eine „Hauptrampe“ dichteren Materials geschoben; dies bildet die Seattle-Hebung. Die Seattle-Verwerfungszone befindet sich an der Vorderkante dieser Scholle, welche an der Spitze der Rampe liegt, abbricht und in das Seattle Basin gleitet. In diesem Modell ist die Tacoma-Verwerfungszone primär das Ergebnis lokaler Angleichungen, da sich die Scholle am Fuß der Rampe aufwärts biegt.

Das Modell des passiven Doppeldaches von Brocher et al. (2001) (erweitert von Brocher et al. (2004) und Johnson et al. (2004a)) beruht auf seismisch-tomographischen Daten aus dem Versuch „Seismic Hazards Investigation in Puget Sound“ (SHIPS), verwendet gleichfalls die Konzepte der verschobenen Scholle und der Hauptrampe, interpretiert jedoch die Tacoma-Verwerfungszone als Aufschiebung (englisch „reverse fault“ oder „back thrust“), welche nordwärts gegen die sich südwärts senkende Seattle-Verwerfung kippt (siehe Abbildung); im Ergebnis wird die Seattle-Hebung wie ein Horst nach oben geschoben.

Obwohl beide Modelle sich in einigen Details unterscheiden, machen sie kenntlich, dass die Seattle-Verwerfung selbst geeignet ist, ein Erdbeben der Magnitude 7,5 auszulösen. Wenn die Seattle-Verwerfung jedoch gemeinsam mit anderen Verwerfungen auseinanderbrechen sollte (siehe Diskussion oben), würde bedeutend mehr Energie freigesetzt und die Magnitude des Erdbebens bei etwa 8 liegen.

Die Frage der westlichen Begrenzung

Die Bestimmung der Westgrenze der Seattle-Verwerfung war problematisch und hat Auswirkungen auf die Diskussion der gesamten Westseite des Puget Lowland. Ursprünglich war sie nicht spezifiziert und eher vage westlich von Restoration Point bestimmt (d. h. westlich des Puget Sound). Eine frühe Ansicht bestand darin, dass „die Seattle-Verwerfung durch die Hood-Canal-Verwerfung abgeschnitten scheint … und nicht in die Olympic Mountains hineinreicht“. Dies scheint ausreichend begründet, da der Hood Canal eine hervorstechende physiographische Grenze zwischen den Olympic Mountains und den Puget Lowlands bildet und für den Ort einer Haupt-Verwerfung gehalten wird. Darauf folgende Autoren waren ausreichend davon überzeugt, die Verwerfung westlich von Bremerton bis nördlich des Green Mountain (der Nordwestecke der Blue-Hills-Hebung – siehe „E“ in der Karte – ein topographisch hervortretender emporgehobener Basalt) und kurz vor den Hood Canal zu verfolgen. (Interessanterweise scheiterten Johnson et al. (1999) bei der Bestimmung irgendwelcher charakterisierender Hinweise auf eine Verwerfungszone in den seismischen Reflexionsprofilen am Hood Canal, und behaupteten dass „die Seattle-Verwerfung sich westwärts nicht bis zum Hood Canal erstreckt“. [Hervorhebung hinzugefügt]) Sie zögerten jedoch, die Verwerfung westwärts weitergehend zu kartieren, da das unterscheidende aeromagnetische Lineament, das zur Lokalisierung der Seattle-Verwerfung verwendet wurde, unmittelbar westlich von Bremerton nicht weiter existiert.

Untersuchungen der Seattle-Verwerfung westlich von Bremerton haben die Komplexität der geologischen Strukturen und Verwerfungen zutage gebracht. Mehrere Studien zeigen, dass der südlichste Strang der SF, einst jenseits des Green Mountain gelegen, sich südwestwärts in Richtung der Saddle-Mountain- und der Frigid-Creek-Verwerfung wendet. (Wildcat Lake; Holly) Die Saddle-Mountain-Verwerfungszone ist jedoch nicht wirklich entgegengesetzt gerichtet. (Die Frigid-Creek-Verwerfung scheint direkter in einer Linie mit dieser südwestwärts gerichteten Erweiterung der Seattle-Verwerfung zu liegen, doch eine Verbindung scheint den Geologen bisher entgangen zu sein.) Sie richtet sich mehr nordwärts aus, wo sie auf von West nach Ost verlaufende Verwerfungen trifft (einschließlich der Hamma-Hamma-Verwerfungszone), so dass sie eine westwärts gerichtete Erweiterung der Seattle-Verwerfungszone zu sein scheint. Diese Ausrichtung setzt sie weiter nordwärts fort, wo das Pleasant-Harbor-Lineament andere westwärts gerichtete Erweiterungen der SFZ zu beenden scheint. Weitere Untersuchungen weisen Verwerfungen von der SF in Richtung Nordwest und Westnordwest gegen die Dabob Bay nach; diese werden heute als Teil der Dabob-Bay-Verwerfungszone erkannt. Während einige Kohärenz entwickelt wird, ist diese Frage noch nicht vollständig geklärt: Die identifizierten Verwerfungen sind für einen Großteil der regionalen Seismizität nicht verantwortlich.

Eine weitere Ansicht besteht darin, dass die Dewatto-Verwerfung die Westkante der relativ starren Seattle-Hebung ist (siehe Karte). Das Vorhandensein von Deformationen (Ortsverschiebung) zwischen der Seattle-Verwerfung und der Saddle-Mountain-Deformationszone ist wahrscheinlich quer über die eher nachgiebigen Sedimente im Dewatto Basin verbreitet; diese Tatsache und die größere Tiefe der Crescent-Formation könnten für die unterdrückte Ausprägung der Seattle-Verwerfung westlich des Green Mountain verantwortlich sein.

Tacoma-Verwerfungszone

Die Tacoma-Verwerfungszone mit mehrfach südostwärts-streichenden Strängen und einem Teil der Olympia-Verwerfung (USGS SIM 3060).

Die Tacoma-Verwerfung (rechts auf der Grafik; gleichfalls zwischen den Linien C und D auf der Karte der Hebungen und Becken, oben) gleich nördlich der Stadt Tacoma wurde als „eine der aktivsten geophysikalischen Anomalien im Puget Lowland“ beschrieben. Der Westteil ist eine aktive von Ost nach West streichende nordwärts abfallende Aufschiebung, welche die Seattle-Hebung vom Tacoma Basin trennt, mit etwa 50 Kilometern an identifizierten oberflächlichen Rissen. Man nimmt an, dass sie Erdbeben der Mindestmagnitude von 7 auslösen kann, und es gibt Hinweise auf ein solches Beben vor ca. 1.000 Jahren. Möglicherweise handelt es sich um dasselbe Beben, das für die Seattle-Verwerfung, 38 km nördlich, dokumentiert wurde. Dies ist wahrscheinlich nicht zufällig, da die Tacoma- und die Seattle-Verwerfung in der Tiefe in der Art und Weise konvergieren (siehe Abbildung oben), dass die Nord-Süd gerichtete Kompression die Seattle-Hebung nach oben drückt, so dass daraus Ab- und Aufschiebungen in beiden Verwerfungszonen folgen.

Die Tacoma-Verwerfung wurde erstmals von Gower et al. (1985) als gravitätische Anomalie („Struktur K“) identifiziert, die ostwärts quer über die Nordspitzen von Case und Carr Inlet verläuft, danach südostwärts unter der Commencement Bay und auf die Kleinstadt Puyallup zu. Bis 2001 war ihr Charakter als Verwerfungszone nicht erkannt, und nur 2004 verriet das Aufreißen eines Grabens irgendeine holozäne Aktivität. (Siehe auch Brocher et al. (2001))

Auszug aus der Karte gravitätischer Anomalien von Bouguer (oben), der die ungefähre Lage von Seattle-Verwerfungszone (Linie E), Seattle-Hebung (rot mit benachbarter gelber Grenze), Teilen der Tacoma-Verwerfungszone (grün; das Paar grüner Linien markiert die Rosedale-Monoklinale), Tacoma Basin (hellblau), Dewatto Basin (nordwestlicher Teil des Tacoma Basin bei C), Dewatto-Lineament/-Verwerfung (senkrechter schwarzer Balken bei D), City of Belfair am weißen Dreieck

Mit der holozänen Hebung zusammenhängende Stufen der Tacoma-Verwerfung wurden westwärts bis zum Prickett Lake (südwestlich von Belfair, siehe Karte) verfolgt (vgl. Sherrod et al. (2003), die Basis von Sherrod et al. (2004)). Die Tacoma-Verwerfung wurde ursprünglich für die Folge einer schwachen magnetischen Anomalie westlich der Frigid-Creek-Verwerfung gehalten, inzwischen glaubt man aber, dass sie mit einem steilen gravitätischen, aeromagnetischen und seismischen Geschwindigkeits-Gradienten verknüpft ist, welcher nordwärts zum Green Mountain (Blue-Hills-Hebung) streicht. Dies ist das Dewatto-Lineament, von dem angenommen wird, es resultiere aus einer ostwärts abtauchenden flachen Überschiebung an einer Stelle, an der die Westflanke der Seattle-Hebung in die Nordwestecke des Tacoma Basin gedrückt wurde. Es scheint, dass die Seattle-Hebung als starrer Block agiert mit der Tacoma-, der Dewatto- bzw. der Seattle-Verwerfung als Süd-, West- bzw. Nordkante. Dies könnte erklären, warum die Seattle- und die Tacoma-Verwerfung als etwa zur selben Zeit zerrissen erscheinen.

Die Interpretation des Ostteils der Tacoma-Verwerfung ist nicht vollständig akzeptiert. (Die QFFDB, welche das Fehlen eines Konsens anführt, ignoriert diesen Ostteil.) Die meisten Wissenschaftler bringen ihn mit der starken gravitätischen Anomalie (deren Reflexionen typischerweise auftreten, wenn die Verwerfung aus nebeneinandergestellten Gesteinen unterschiedlicher Dichte bestehen) und dem topographischen Lineament unter der Commencement Bay in Einklang. Dieses folgt der Front der Rosedale-Monoklinale, einer leicht südwestwärts kippenden Formation, welche die Klippen bildet, auf denen Tacoma errichtet wurde.

Außerdem ist der gegensätzliche Charakter der ost- bzw. südostwärts streichenden Segmente beunruhigend, und der Wechsel der Ausrichtung ist einigermaßen schwierig mit den beobachteten Verwerfungsspuren abzugleichen, insbesondere, da Daten zur seismischen Reflexion (siehe Johnson et al. (2004a), vgl. auch die Unterschiede der Profile A-A' (West) und B-B' (Ost) in Abb. 17) zeigen, dass einige Verwerfungen sich ostwärts quer über Vashon Island und die Ost-Passage des Puget Sound (die East Passage Zone, EPZ) bis nach Federal Way und eine ostwärts streichende Antiklinale fortsetzen. Ob die Verwerfungen sich ostwärts fortsetzen, ist noch nicht geklärt. Die EPZ ist aktiv und war 1995 der Ort des Point-Robinson-Erdbebens mit der Magnitude von 5.

Es gibt Hinweise auf Verbindungen der Tacoma-Verwerfung mit der White-River-Verwerfung (WRF) über die EPZ und Federal Way hinaus, sowie unter dem Muckleshoot Basin hindurch (siehe Karte), und weiter zur Naches-River-Verwerfung. (Alternativ könnte die Tacoma-Verwerfung auch nur eine Bruchkante sein, die sich als Hauptteil der WRF nach Westnordwest über Kent und Bremerton hinaus fortsetzt.) Wenn dem so ist, würde sie zu einem Haupt-Verwerfungssystem (über 185 km lang), welches das Puget Lowland mit dem Yakima Fold Belt auf der anderen Seite der Kaskadenkette verbindet, und mögliche Auswirkungen sowohl auf das Olympic-Wallowa-Lineament (zu welchem es parallel verläuft) als auch auf geologische Strukturen südlich der OWL haben könnte.

Dewatto-Lineament

Die Westflanke der Seattle-Hebung bildet einen starken Gradienten der Gravität sowie aeromagnetischer und seismischer Ausbreitungsgeschwindigkeiten, welcher als Dewatto-Lineament bekannt wurde. Er ergibt sich aus dem Unterschied zwischen den dichteren und stärker magnetischen Basalten der Crescent-Formation, die nach Osten angehoben wurden, sowie den glazialen Sedimenten, welche das Dewatto Basin im Westen ausfüllten. Das Dewatto-Linement erstreckt sich vom Westende der Tacoma-Verwerfung (siehe Karte im vorhergehenden Abschnitt) nordwärts bis zum Green Mountain am Westende der Seattle-Verwerfung.

Kinematische Analysen legen nahe, dass wenn es zu einer Verkürzung der Kompression im Puget Lowland kommt, die nach Nordosten gerichtet ist (d. h. parallel zum Hood Canal und zur Saddle-Mountain-Deformationszone) und daher schräg zum Dewatto-Lineament verläuft, es sowohl zu horizontalen als auch zu vertikalen Energiefreisetzungen käme, was einer Verwerfung entspricht. Aktuelle geophysikalische Modelle gehen davon aus, dass das Dewatto-Lineament Ausdruck einer verdeckten (verborgenen), flachen, ostwärts gerichteten Aufschiebung ist, die als Dewatto-Verwerfung bezeichnet wird. (Ursprünglich wurde sie Tahuya-Verwerfung genannt.) Diese spiegelt die westwärts gerichtete Verwerfung der Seattle-Hebung in das Dewatto Basin wider, einer nordwestlichen Erweiterung des Tacoma Basin. Diese Interpretation legt nahe, dass die Seattle-Hebung als starrer Block agiert; außerdem erklärt es möglicherweise die kinematische Verbindung, durch welche große Erdbeben Risse in mehreren Verwerfungen hervorrufen können: Die Seattle-, die Dewatto- bzw. die Tacoma-Verwerfung repräsentieren die nördliche, die westliche bzw. die südliche Seite eines einzigen Gesteinsblocks. Derartige Verbindungen untereinander können die Gefahr größerer Erdbeben (im Falle der Seattle-Verwerfung mit einer Magnitude > 7) bergen; die Größe des erhöhten Risikos ist unbekannt.

Hood-Canal-Verwerfung

Auszug aus der Hauptkarte mit der vermeintlichen Hood-Canal-Verwerfung (HCF; gestrichelte Linie), die den Hood Canal aufwärts verläuft, sowie Dabob Bay, der Dabob-Bay-Verwerfungszone (DBFZ), den Saddle-Mountains-Verwerfungen (SM) und dem Westende der Seattle-Verwerfungszone (geschätzt)

Der Hood Canal markiert einen abrupten Wechsel der Physiographie zwischen dem Puget Lowland und den Olympic Mountains im Westen. Aufgrund dieser geophysikalischen Anomalien wurde geschlussfolgert, dass es eine große aktive Blattverschiebungszone geben muss, die vom Südende des Hood Canal, die Dabob Bay aufwärts und nördlich davon an Land fortgesetzt verläuft. Dies geht mit einigen Interpretationen der regionalen tektonischen Verhältnisse konform, welche einen großen Terran zwischen die Olympic Mountains und das Puget Lowland setzen, und impliziert eine Verbindung (entweder über die Discovery-Bay-Verwerfung oder näher an Port Townsend heran) zu den verschiedenen Verwerfungen in der Juan-de-Fuca-Straße. Diese Grenze wäre der Kontakt, an dem die nordwärts gerichtete Bewegung des Grundgebirges des Puget Lowland gegen die Olympic Peninsula zu finden ist; es wäre eine bedeutende seismologische Zone zu erwarten.

Die Hood-Canal-Verwerfung war jedoch aus Mangel an Beweisen „größtenteils verborgen“; es gab keinerlei eindeutige Bruchstufen oder andere Zeichen seismischer Aktivität. Eine Untersuchung von 2001 unter Verwendung hochauflösender Seismotomographie stellte ihre Existenz in Frage. Obwohl eine weitere Studie von 2012 die unterschiedliche Varietät der tomographischen Daten als Hinweis auf die Hood-Canal-Verwerfung interpretierte, „fanden [andere Kartierungen] keinen überzeugenden Beweis für die Existenz dieser Verwerfung“; Contreras et al. (2010) hielten dies für zweifelhaft, Polenz et al. (2013) beschrieben es im statistischen Sinne „mit einem geringen Vertrauensgrad“ (siehe auch Contreras et al. (2012b), Polenz et al. (2010b)) oder schlossen es komplett aus. Aus diesen Gründen handelt es sich aus heutiger Sicht um eine fragliche Verwerfung, so dass sie auf der Karte nur als gestrichelte Linie dargestellt ist.

Zur Zeit entwickelt sich eine neue Sicht: Die regionale tektonische Grenze liegt nicht unter dem Hood Canal, sondern westlich davon und schließt die Saddle-Mountain-Verwerfungszone (siehe Diskussion unten) und assoziierte Verwerfungen mit ein. Dies wird durch geologisch junge Bruchstufen und andere Hinweise auf aktive Bewegungen an den Saddle-Mountains-Verwerfungen gestützt. Außerdem wurde ein geophysikalisches Lineament entdeckt, das durch Pleasant Harbor (südlich von Brinnon) verläuft und die Stränge der Seattle-Verwerfung abzuschneiden scheint. (Eine mögliche Erweiterung dieses Lineaments erscheint in der geologischen Karte des Eldon-Quadranten.) In dieser Sicht ist der Hood Canal nur eine Synklinale zwischen den Olympic Mountains und dem Puget Lowland, und die dort gefundenen Verwerfungen sind lokal und diskontinuierlich, der Hauptzone der Verwerfungen im Westen untergeordnet. (Siehe auch Lamb et al. (2012) für ein auf Vermutungen beruhendes Profil.) Nördlich der Seattle-Verwerfung könnte die Lage der regionalen Bewegung entlang der nordwestwärts streichenden Dabob-Bay-Verwerfungszone sein.

Saddle-Mountain-Verwerfungen

In rot: Ausdehnung der Saddle-Mountains-Verwerfungen (West und Ost) nach Südwesten aus aeromagnetischen und LIDAR-Daten, Dow-Mountain-Verwerfung (mit Abstand von den östlichen Saddle Mountains) und Frigid-Creek-Verwerfung

Die Saddle-Mountain-Verwerfungen („Ost“ und „West“, und nicht zu verwechseln mit einer weiteren Saddle-Mountains-Verwerfung im Adams County, Ost-Washington – siehe See QFFDB), sind eine Gruppe von nordostwärts streichenden Aufschiebungen an der Südostflanke der Olympic Mountains nahe dem Lake Cushman, die erstmals 1973 bzw. 1975 beschrieben wurden. Die vertikale Bewegung an diesen Verwerfungen schuf hervortretende Bruchstufen, welche den Price Lake und (genau nördlich des Saddle Mountain) den Lilliwaup Swamp aufstauten. Die kartierten oberflächlichen Spuren sind nur 5 km lang, doch LIDAR-gestützte Bilddaten zeigen längere Lineamente mit Spuren, die holozäne alluviale Spuren schneiden. Eine Analyse aeromagnetischer Daten von 2009 legt nahe, dass die Verwerfungen sich über mindestens 35 km erstrecken, und zwar vom Längengrad der Seattle-Verwerfung (am Hamma Hamma River) bis etwa 6 km südlich des Lake Cushman. Weitere Verwerfungen im Süden und Südosten – die Frigid-Creek-Verwerfung und (im Westen) die Canyon-River-Verwerfung – legen eine ausgedehnte Zone von Verwerfungen von mindestens 45 Kilometern Länge nahe. Obwohl die südwestwärts streichende Canyon-River-Verwerfung offenbar nicht direkt mit den Saddle-Mountains-Verwerfungen verbunden ist, liegen sie generell in einer Linie, und beide treten in einem ähnlichen Kontext miozäner Verwerfungen (in dem Strata der Crescent-Formation durch die Olympic Mountains emporgehoben wurden) und einer linearen aeromagnetischen Anomalie auf. Die Canyon-River-Verwerfung ist selbst eine der Haupt-Verwerfungen und mit einem 40 km langen Lineament sowie einzelnen spätholozänen Bruchstufen von bis zu drei Metern Höhe assoziiert (OFR 2007-1).

Obwohl diese Verwerfungen westlich der Hood-Canal-Verwerfung liegen (und zunächst als Westgrenze des Puget Lowland angesehen wurden), zeigen neuere Studien auf, dass die Saddle-Mountain- und die mit ihr in Beziehung stehenden Verwerfungen mit der Seattle-Verwerfungszone verbunden sind. Untersuchungen zur Grabenbildung deuten auf große Erdbeben (mit Magnituden von 6 … 7,8) in den Saddle-Mountains-Verwerfungen zu etwa derselben Zeit (± 100 Jahre) wie das große Beben an der Seattle-Verwerfung vor etwa 1.100 Jahren (AD 900 … 930) hin. (USGS OFR 99-0311) zeigt zusätzliche Daten verschiedener Begleitereignisse, siehe auch Loganet al. (1998). Solche Beben stellen eine ernsthafte Gefährdung für die Dämme am Lake Cushman der City of Tacoma (Cushman Dam No. 1 und Cushman Dam No. 2), die innerhalb der Verwerfungszone liegen, sowie für jedermann, der den Skokomish River abwärts wohnt, dar. Die Canyon-River-Verwerfung ist vermutlich für ein ähnlich großes Erdbeben vor weniger als 2.000 Jahren verantwortlich; dies stellt eine spezielle Gefahr für den Wynoochee Dam (im Westen) dar. Die Geschichte und die Auswirkungen der Frigid-Creek-Verwerfung sind nicht bekannt.

Olympia-Struktur

Die Olympia-Struktur (OS) – auch Legislature-Verwerfung genannt – ist eine 80 km lange gravitätische und aeromagnetische Anomalie, welche die Sedimente des Tacoma Basin vom Basalt der Black-Hills-Hebung (zwischen den Linien A und B auf der Karte) trennt. Seismische Aktivitäten wurden nicht in größerem Ausmaß beobachtet – und in der Tat gibt es nur eine geringe Seismizität südlich des Tacoma Basin bis nach Chehalis – und sie ist nicht einmal schlüssig als Verwerfung anerkannt.

Diese Struktur ist in der gravitätischen Kartierung von 1965 enthalten, doch existiert kein Kommentar dazu. Gower et al. (1985) beschrifteten sie mit „Structure L“, kartierten sie von nahe Shelton (nahe den Ausläufern der Olympic Mountains) südöstlich von Olympia (schön nahe rechts unter dem Parlament), direkt unter der Kleinstadt Rainier, zu einem Punkt östlich der Doty-Verwerfung und markierten offenbar die nordöstliche Grenze eines Bandes südostwärts streichender Verwerfungen im Gebiet Centralia-Chehalis. Sie interpretierten die Struktur als „einfache Falten im Grundgestein“, doch Sherrod (1998) sah ausreichend Ähnlichkeit mit der Seattle-Verwerfung, um es als Überschiebung zu betrachten. Pratt et al. (1997) unterließen es, während sie „bemerkenswert scharfe Grenzen, die wir als Nachweis struktureller Kontrolle interpretieren“ beobachteten, diese Struktur als Verwerfung zu betrachten. (Ihr Modell der Black-Hills-Hebung ist analog zu ihrem „Keil“-Modell der Seattle-Hebung [siehe Diskussion oben], doch in entgegengesetzter Richtung. Bei völliger Analogie würde auch ein „doppeltes Dach“ passen, und die Olympia-Verwerfung wäre eine Überschiebung ähnlich der Tacoma-Verwerfung.)

Eine aeromagenetische Kartierung 1999 zeigte eine stark hervortretende Anomalie (OFR 99-514), die typischerweise einen Unterschied im Gesteinstyp aufzeigt. Das, zusammen mit paläoseismologischen Hinweisen eines starken holozänen Erdbebens, führte zu der Annahme, dass diese Struktur „mit einer Verwerfung assoziiert sein könnte“. Ein Grund zur Warnung ist die Tatsache, dass eine detaillierte gravitätische Untersuchung nicht nachweisen konnte, ob die Olympia-Struktur eine Verwerfung ist oder nicht. Obwohl weder in den holozänen glazialen Sedimenten noch in den Basalten der Black Hills oberflächliche Spuren einer Verwerfung gefunden wurden (siehe z. B. die Karte vom Summit Lake; jüngst wurde der Verdacht geäußert, es handele sich um eine natürliche Berme quer durch das Delta des Skokomish River, die durch eine Verwerfung entstanden sei, was die OS als aktive Verwerfung auszeichnen würde. Dafür fehlt bis heute jedoch der wissenschaftliche Nachweis.) wurde auf der Basis wohlplatzierter Bohrungen eine Verwerfung kartiert, die vom Offut Lake aus (gerade westlich von Rainier) südostwärts streicht; sie scheint in derselben Linie zu liegen wie die östlichste kartierte Verwerfung im Centralia-Chehalis-Gebiet (siehe geologische Karte East Olympia).

Eine Untersuchung mariner seismischer Reflexionen fand Hinweise auf Verwerfungsprozesse an der Mündung des Budd Inlet, genau nördlich der Olympia-Struktur, und die Ausrichtung auf schwache Lineamente aus LIDAR-Daten. Diese Verwerfungen liegen nicht wirklich in der Flucht der Olympia-Struktur, sie streichen eher nach N75W (285°) als nach N45W (315°). Es ist unsicher, in welcher Art Beziehung diese Verwerfungen zur Struktur stehen, und ob sie tiefsitzende Verwerfungen oder Brüche sind, die aus den Biegungen der Erdkruste hervorgingen.

Es wurde darüber spekuliert, dass die OS mit der seismisch aktiven Saint-Helens-Zone (siehe Diskussion unten) verbunden sein könnte, was nahelegen würde, dass die OS sowohl blockiert als auch angespannt ist, was die Möglichkeit eines großen Erdbebens aufkommen lässt. Unter anderem Blickwinkel schein die OS mit einer gravitätischen Grenze in der oberen Erdkruste übereinzustimmen, die südostwärts streichend bis nach The Dalles am Columbia River kartiert wurde, wo es einen Schwarm ähnlich streichender Verwerfungen gibt (siehe QFFDB 580).

Dass Olympia und der südliche Puget Sound dem Risiko eines großen Erdbebens ausgesetzt sind, wird durch den Nachweis der Absenkungen an mehreren Orten im südlichen Puget Sound vor etwa 1.100 Jahren deutlich. Unbekannt ist, ob dies in Folge eines großen Subduktions-Bebens geschah, was einem Erdbeben an der Seattle-Verwerfung zu etwa dieser Zeit zuzuschreiben ist, ober einem Beben an einer lokalen Verwerfung (z. B. der Olympia-Struktur); es gibt einige Hinweise, dass es zwei Beben innerhalb kurzer Zeit gab. Eine zwischen AD 1445 und 1655 datierte Absenkung wurde für die Mud Bay (gerade westlich von Olympia) nachgewiesen (siehe Karte vom Summit Lake).

000(Die Olympia-Struktur ist nicht in der QFFDB aufgeführt.)

Doty-Verwerfung

Auszug aus der geologischen Karte mit den Verwerfungen im Centralia-Chehalis-Kohle-Bezirk, Lewis County (Washington). Die Doty-/Salzer-Creek-Verwerfung verläuft von Ost nach West zwischen Centralia und Chehalis (schwarze Quadrate).

Die Doty-Verwerfung – die südlichste der hier behandelten Verwerfungen, die Hebungen und Becken trennen, und gerade nördlich des Chehalis Basin gelegen – ist eine von nahezu einem Dutzend Verwerfungen, die 1958 im Kohle-Bezirk Centralia-Chehalis kartiert wurden. Obwohl die Kleinstädte Centralia und Chehalis im ländlichen Lewis County vom Puget Sound entfernt (ca. 25 mi (40 km)) erscheinen, handelt es sich immer noch um einen Teil des Puget Lowland, und diese Verwerfungen, die lokale Geologie und die darunterliegende tektonische Basis scheinen mit der Nachbarschaft des Puget Sound unmittelbar verbunden. Obwohl die Verwerfungen in diesem Gebiet keine bemerkenswerte seismische Aktivität zeigen, scheinen die südostwärts streichenden Verwerfungen mit der Olympia-Struktur (oder Olympia-Verwerfung?) gestaffelt zu sein, und auf die definitiv aktive Saint-Helens-Zone zuzuführen; sie scheint eine großmaßstäbige Struktur zu sein. Die Doty-Verwerfung scheint insbesondere von geologischem Interesse zu sein, seit sie mit einer aeromagnetischen Anomalie in Zusammenhang gebracht wurde, und eine Untersuchung im Jahr 2000 kam zu dem Schluss, sie könnte Quelle eines Erdbebens der Magnitude 6,7 … 7,2 sein. Die Aussicht auf ein starkes Erdbeben an der Doty-Verwerfung lässt die ernste Gefahr für die gesamte Puget-Sound-Region deutlich werden, da es vitale ökonomische Lebensadern bedroht: In Chehalis gibt es nur eine einzige Autobahn (Interstate 5) und eine einzige Eisenbahnlinie, welche die Puget-Sound-Region mit dem Rest der US-amerikanischen Westküste verbindet; die alternativen Routen sind um ein Mehrfaches länger, wenn eine Überschwemmung den Freeway nur für ein paar Tage blockieren würde.

Der Verlauf der Doty-Verwerfung wurde von der Nordseite des Chehalis Airport nach Westen zu der alten Holzfällerstadt Doty (genau nördlich von Pe Ell) bestimmt, über den Großteil der Strecke von ihrem Zwilling, der Salzer-Creek-Verwerfung, die parallel etwa eine halbe Meile (800 m) nördlich verläuft, begleitet. Beide sind (vertikale) Abschiebungen; der Gesteinsblock zwischen ihnen wurde durch Kompressions-Kräfte emporgehoben. Die Doty-Verwerfung scheint an der Salzer-Creek-Verwerfung bei Chehalis zu enden oder dort mit ihr zu verschmelzen; die Salzer-Creek-Verwerfung kann weitere sieben Meilen (11,2 km) östlich von Chehalis verfolgt werden. Die Länge der Doty-Verwerfung ist umstritten: Die Untersuchung von 2000 gab sie mit 65 Kilometern an, aber ohne Kommentar oder Quellenangabe. (65 km wären die kombinierte Doty-/Salzer-Creek-Verwerfung zuzüglich einer 24 km langen Erweiterung westwärts bis South Bend an der Willapa Bay. Finn (1990) brachte sie, ohne sie zu identifizieren, mit der Doty-Verwerfung und bemerkenswerten gravitätischen und aeromagenetischen Anomalien in Zusammenhang, die bis zur Willapa Bay reichen.) Eine solche Länge wäre mit der der Seattle- oder der Tacoma-Verwerfung vergleichbar und hätte das Potenzial für Erdbeben der Magnitude 6,7. Es scheint jedoch nicht so zu sein, dass es Untersuchungen zur tieferen Struktur oder aktuellen Aktivitäten dieser Verwerfungen gegeben hat.

Die Doty-/Salzer-Creek-Verwerfung passt nicht vollständig in das regionale Muster der Becken und Hebungen, die von Verwerfungen begrenzt werden, und das oben beschrieben wurde. Sie begrenzt die Nordseite des Chehalis Basin, aber die südliche Grenze der Black-Hills-Hebung ist besser mit der südostwärts streichenden Scammon-Creek-Verwerfung zu beschreiben, die mit der Doty-/Salzer-Creek-Verwerfung gerade nördlich von Chehalis konvergiert. In dem spitzen Winkel zwischen diesen liegen die kleine Lincoln-Creek-Hebung, die Doty Hills und ein eindrucksvoller Block des emporgehobenen Crescent-Basalts (das rötliche Gebiet an der westlichen Kante der Karte). Die südostwärts streichende Scammon-Creek-Verwerfung scheint durch die Salzer-Creek-Verwerfung terminiert zu werden (die exakte Beziehung ist unklar), wobei sich letztere weitere sieben Meilen (11,2 km) ostwärts fortsetzt. Die Erstere ist jedoch nur die erste von mindestens sechs weiteren parallel südostwärts streichenden Verwerfungen, welche die Salzer-Creek-Verwerfung queren. Diese Verwerfungen sind: die Kopiah-Verwerfung (zu beachten ist die seltsame Kurve), die Newaukum-Verwerfung, die Coal-Creek-Verwerfung und drei weitere unbenannte Verwerfungen. Gerade hinter ihnen liegt die parallele Olympia-Struktur, welche als geophysikalisches Lineament bis zu einem Punkt genau östlich von Chehalis verfolgt werden kann; diese scheinen irgendwie miteinander in Beziehung zu stehen, aber der Charakter dieser Beziehung ist noch nicht bekannt.

Obwohl diese Verwerfungen nur über eine kurze Strecke verfolgt werden konnten, sind die südostwärts streichenden Antiklinalen mit einer Fortsetzung bis zum Riffe Lake nahe Mossyrock assoziiert. Sie streichen auch in dieselbe Richtung wie ein Schwarm weiterer Verwerfungen am Columbia River, die The Dalles umklammern. Da sie alle Abschiebungen und Überschiebungen sind, stammen sie vielleicht aus gerichteten regionalen Kompressionen. Diese Verwerfungen queren auch die Saint-Helens-Zone (SHZ), eine tiefliegende, nordnordwestlich ausgerichtete seismische Zone, die den Kontakt zwischen den verschiedenen Blöcken der Erdkruste darzustellen scheint. Wie sie miteinander verbunden sein könnten, ist unbekannt.

Was die Doty-/Salzer-Creek-Verwerfung (und auch die kurze Chehalis-Verwerfung, die genau östlich von Chehalis verläuft) von vielen anderen Verwerfungen südlich von Tacoma unterscheidet, ist ihre Streichrichtung von Ost nach West; die Bedeutung dessen ist unbekannt.

000(Nicht in der QFFDB enthalten. Siehe Snavely et al. (1958) und die geologische Karte für Details.)

Saint-Helens-Zone, Western-Rainier-Zone

Die Seismizität in der mittleren Erdkruste (10 … 20 km Tiefe) in West-Washington.

Die höchsten Aufprall-Dichten von Seismizität in der mittleren Erdkruste in West-Washington außerhalb des Puget Sound sind in der Saint-Helens-Zone (SHZ) und der Western-Rainier-Zone (WRZ) an der Südkante des Puget Lowland zu finden (siehe die Karte der Seismizität rechts). Tatsächlich liegt es hauptsächlich an dieser Seismizität, dass diese Verwerfungen aufgefunden werden konnten, da sich an der Oberfläche keinerlei Verwerfungen finden lassen. SHZ und WRZ liegen gerade außerhalb des topographischen Beckens, welches das Puget Lowland bildet (siehe Bild), sind nicht Teil des Musters aus Hebungen und Becken und anders als der Rest der Verwerfungen im Puget Lowland (welche Abschiebungen oder Überschiebungen sind, die meist durch Kompression hervorgerufen wurden) scheinen sie Blattverschiebungen zu sein; sie spiegeln einen geologischen Kontext wider, der sich stark vom Rest des Puget Lowland unterscheidet. Insbesondere südöstlich von Mount St. Helens und Mount Rainier spiegeln sie ein regionales Muster von nach Nordnordwest orientierten Verwerfungen wider, darunter die Entiat-Verwerfung in den North Cascades und den Portland Hills sowie weitere verbundene Verwerfungen rund um Portland. SHZ und WRZ könnten schon integrale Bestandteile der regionalen Geologie des Puget Sound sein, die vielleicht einige tiefgelegene und bedeutende Facetten darstellen; ebenso stellen sie wohl eine bedeutende seismische Gefahr dar.

Der Southern Washington Cascades Conductor (SWCC, gelb) in einer Tiefe etwa zwischen Mount St. Helens (MSH), Mount Adams (MA), Goat Rocks (GR), Mount Rainier (MR) und dem Riffe Lake; ein Ausläufer erstreckt sich gegen den Tiger Mountain (TM). Ebenso zu sehen: die Entiat-Verwerfung (EF), die Straight-Creek-Verwerfung (SCF, inaktiv; die südliche Fortsetzung ist unbekannt), die Southern-Whidbey-Island-Verwerfung (SWIF), die Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone (RMFZ), das Olympic-Wallowa-Lineament (OWL), die White-River- / Naches-River-Verwerfung (WR-NR), der Rimrock-Lake-Einlieger (RLI; Grenzen in grün), oberflächennahe Ausstriche der Crescent-Formation (Grenzen in braun), die Olympia-Struktur (OS) sowie die Portland-Hills-Verwerfungszone (PH).

WRZ und SHZ sind mit dem Southern Washington Cascades Conductor (SWCC) assoziiert, einer Formation mit erhöhter elektrischer Konduktivität. (Verschiedene mögliche Erklärungen der erhöhten Konduktivität wurden vorgeschlagen: Eozäne marine Sedimente, die Sole enthalten, sind am wahrscheinlichsten Egbert & Booker (1993) diskutieren Hinweise, dass die Anomalie in der Konduktivität großer als hier dargestellt sein könnten, und schlagen vor, sie als Überbleibsel einer „frühen känozoischen Subduktionszone, die der heutigen Olympic Peninsula entspricht“ zu betrachten.) Der SWCC liegt grob geschätzt zwischen dem Riffe Lake und dem Mount St. Helens, dem Mt. Adams und dem Mt. Rainier, wobei sich ein Ausläufer nordwärts erstreckt (Grenzen in gelb, rechts). Diese Formation, bis zu 15 km mächtig, ist weitgehend verschüttet (zwischen einem und zehn Kilometern tief) und hauptsächlich durch Magnetotellurik und andere geophysikalische Methoden bekannt geworden. Die südwestliche Grenze des SWCC, von dem man annimmt, er stehe in nahezu vertikalem Kontakt mit den eozänen Basalten der Crescent-Formation, bildet einen ziemlich großen Teil der 90 km langen SHZ. Auf der Ostseite, wo er möglicherweise Kontakt zu den prä-tertiären Terranen der nordamerikanischen Platte hat, stellen sich die Verhältnisse anders dar. Während es eine kurze (nicht dargestellte) Zone schwächerer Seismizität nahe den Goat Rocks (einem alten pliozänen Vulkan) gibt, die mit der Kontaktzone assoziiert sein könnte, ist die deutlich stärkere Seismizität der WRZ mit der wichtigen Carbon-River-/Skate-Mountain-Antiklinale assoziiert. Diese Antiklinale (oder emporgehobene Falte) und die geringere Breite des Nordteils des SWCC spiegeln eine Episode der Kompression dieser Formation wider. Hier ist von großem Interesse, dass sowohl der nördliche Ausläufer des SWCC und der Carbon-River-Antiklinale auf einer Linie gegen den Tiger Mountain (einen emporgehobenen Block der Puget Group von sedimentischen und vulkanischen Ablagerungen, die typisch für das Puget Lowland sind) und die benachbarte Raging-River-Antiklinale gerichtet sind (siehe Karte). Die tiefstgelegenen oberflächennahen Strata des Tiger Mountain, die mitteleozänen marinen Sediments der Raging-River-Formation, könnten dem SWCC entsprechen. (Wenn die Carbon-River- und die Raging-River-Antiklinale miteinander verbunden sind und der SWCC und die Raging-River-Formationen einander entsprechen, würde die RMFZ die Ostkante des SWCC sein. Dass die Verwerfungsstränge der RMFZ sich ostwärts wenden und die Seismizität vom Kontakt einer Verwerfung zu einer Antiklinale springt, legt nahe, dass es noch viel über die OWL / WR-NR-Zone herauszufinden gilt.)

Gibt es eine Erweiterung der SHZ nach Norden? Obwohl die Olympia-Struktur (eine mögliche Verwerfung) gegen die SHZ läuft und die Nordkante einer exponierten Sektion der Crescent-Formation darstellt, scheint sie eine Faltung der oberen Erdkruste zu sein, die Teil eines Musters von Faltungen ist, welches sich südostwärts quer über den Columbia River nahe The Dalles erstreckt, und ohne Bezug zur in mittleren und tiefer in der Erdkruste gelegenen Bereichen der SHZ ist (siehe geologische Karte von Washington). Es wurde darüber spekuliert, dass sich die SHZ bis unter die Kitsap Peninsula (zentraler Puget Sound) erstrecken könnte, vielleicht einbezogen in eine Sektion der abtauchenden Juan-de-Fuca-Platte, die im Verdacht steht, steckengeblieben zu sein. Die Implikationen dessen sind nicht nur „die Möglichkeit eines moderaten bis schweren Erdbebens in der Erdkruste entlang der SHZ“, sondern dass die Tektonik unter dem Puget Sound komplizierter ist, als bisher erkannt, und dass die Differenzen in den regionalen Spannungsmustern sich bisher nicht in der Bewertung der regionalen Erdbebengefahren widerspiegeln könnten.

Die tiefere Struktur

Mount St. Helens und Mount Rainier liegen in einer Schleife der mit ihnen assoziierten Verwerfungszonen (siehe Karte oben). (Mt. Rainier liegt etwas abseits, weil sich die Verwerfungen in größerer Tiefe befinden und die Verbindungen nicht wirklich vertikal an die Oberfläche reichen.) Diese Schleifen sind dort zu finden, wo sie eine „raffinierte geologische Struktur“ kreuzen, die eine „möglicherweise fundamentale Bedeutung“ besitzt, eine nordnordostwärts streichende Zone (Linie „A“ auf der Karte) verschiedener Verwerfungen (einschließlich der Tokul-Creek-Verwerfung nordnordöstlich von Snoqualmie). Sie enthält früh-miozäne (etwa 24 Millionen Jahre alte) Vulkanschlote und plutonische Körper (Plutone und Batholithe), die sich von Portland (Oregon) bis zum Glacier Peak erstrecken. (Tabor & Crowder (1969) berichteten – möglicherweise einen früheren Autor zitierend – von einer „Zone basaltischer Dykes und Vulkankegel, die nach Nordnordost ausgerichtet ist“, einschließlich Mount Rainier und Mount St. Helens „im Südwesten“. Evarts et al. (1987) stellten fest, dass „Mount Rainier und Glacier Peak auf einer Linie mit der Projektion dieser Zone“ liegen, wörtlich NNO oder „grob N25E“. Während der Mount Rainier nahezu N25E vom Mt. Saint Helens liegt, ergibt die genauere Berechnung von Längen- und Breitengrad die Lage von Mt. Saint Helens zum Glacier Peak eine Richtung von N21E; alle drei Vulkane auf eine Linie zu bringen, würde ein leicht gebogenes Lineament ergeben. Die Besonderheiten des Mt. Saint Helens [wie Yale Lake und Spirit Lake] liegen jedoch auf N20E und damit nicht n einer Linie mit dem Mount Rainier. Es ist eher wahrscheinlich, dass der Mt. Rainier, als er zur Oberfläche durchbrach, vom darunter liegenden Lineament „wegdriftete“. Dieses nordnordostwärts streichende Lineament sollte nicht mit den anderen N50°E streichenden Lineamenten verwechselt werden. ) Sie markiert außerdem den Wechsel der regionalen Orientierung der Verwerfungen wie oben beschrieben. Dieses Lineament über die drei Vulkane wird für die Widerspiegelung eines „langlebigen tiefsitzenden lithosphärischen Defekts, welcher eine wichtige Rolle bei der Steuerung des Magmaflusses zur äußeren Kruste im südlichen Washington während der letzten etwa 25 Millionen Jahre spielte“ gehalten; ihr wird auch Einfluss auf die Geometrie der abtauchenden Juan-de-Fuca-Platte zugesprochen.

Eine parallele Linie („B“) etwa 15 Meilen (25 km) westlich korrespondiert mit der westlichen Grenze einer Zone der Seismizität, die sich von der WRZ bis südwestlich von Portland erstreckt. Merkwürdigerweise entspricht die Ausdehnung der Linie „B“ nördlich der OWL in etwa der östlichen Grenze der Seismizität des Puget Sound, während der Rest von Südwest-Washington und die North Cascades relativ aseismisch sind (siehe die Karte der Seismizität oben). (vgl. auch Stanley et al. (1999), insbesondere die „Seismizitäts-Muster“ und die Abbildungen 46-49. Lage und Orientierung der Linie „B“ werden hier nur näherungsweise dargestellt.) Diese Linie markiert auch die Nordwest-Grenze des SWCC. (Die scheinbare Lücke nördlich des Riffe Lake gibt es möglicherweise wegen der Überdeckung mit vulkanischen Ablagerungen der Northcraft-Formation.) Nördlich der RMFZ folgt sie einem topographischen Lineament, das bis nach Rockport (am Highway 20) verfolgt werden kann. (Entlang eines Abschnitts des Sultan River und des Westendes des Blue Mountain, der Ostseite von Mount Pilchuck, den Three Fingers und dem Whitehorse Mountain, und – nördlich von Darrington und der DDMF – an der Westseite des North Mountain und einem Abschnitt des North Fork Stillaguamish River. Nördlich des Highway 20 verläuft sie parallel zum Lake Shannon.) Sie schließt die Cherry-Creek-Verwerfungszone nordnordöstlich von Carnation ein, das Epizentrum des Duvall-Erdbebens von 1965. (Nach Stanley et al. (1999) war das Duvall-Erdbeben jedoch ein Zusammenstoß der Verwerfungen mit einer Richtung von 350°. Dies legt nahe, dass das Beben tatsächlich an der quer dazu verlaufenden Cherry-Valley-Verwerfung stattfand, dem nördlichsten Teil der RMFZ und möglicherweise einer Erweiterung der Griffin-Creek-Verwerfung.) Zwischen der Cherry-Creek- und der parallel verlaufenden Tokul-Creek-Verwerfung gibt es einen Kontakt zwischen den Formationen des Western Melange Belt. Die Zone zwischen diesen beiden Linien, welche die Wechsel in der regionalen Struktur, Seismizität, Ausrichtung der Verwerfungen und möglicherweise der Struktur der darunter liegenden Lithosphäre widerspiegelt, scheint eine wichtige strukturelle Grenze im Puget Lowland zu sein.

Gleichfalls am Mount St. Helens unterbrochen ist eine nordostwärts (O45°) gerichtete Linie (rot dargestellt) pleistozäner (ca. 4 Millionen Jahre alter) Staukuppen und eines topographischen Lineaments (teilweise mit dem Highway 12 überbaut). Diese Linie ist die südlichste einer Schar von nordostwärts verlaufenden Verwerfungen und topographischen Lineamenten, die sich von der Küste in Oregon bis in die North Cascades hinein erstrecken. Eine ähnliche Linie liegt in der Flucht zum Ende der WRZ, SHZ und Gales-Creek-Verwerfungszone (nordwestlich von Portland), mit Verwerfungen entlang des oberen Nehalem River an der Küste von Oregon und einem topographischen Kontrast an der Küste (zwischen dem Neahkahnie Mountain und dem unteren Nehalem River Valley) der scharf genug ist, auf der Karte der Seismizität (oben) erkannt zu werden (genau westlich von Portland). Weitere ähnliche Lineamente (so von Astoria zum Glacier Peak) liegen in der Flucht mehrerer topographischer Besonderheiten und des Wechsels der Ausrichtung der Verwerfungen. Diese Lineamente wurden mit möglichen Verwerfungszonen in der Erdkruste und in den subduzierten Platten in Zusammenhang gebracht.

Diese Eigenschaften legen nahe, dass das südliche Puget Lowland von den tieferen Schichten der Erdkruste und selbst der subduzierten Juan-de-Fuca-Platte beeinflusst wird, doch Details und Auswirkungen sind bisher nicht bekannt.

Weitere Verwerfungen

Nachgewiesen

Es gibt zahlreiche andere Verwerfungen (oder Verwerfungszonen) im Puget Lowland und rund um seine Grenzen, die vereinzelt untersucht und weitgehend unbenannt sind. Diese sind üblicherweise ziemlich kurz und werden allgemein nicht für wesentlich seismogen gehalten. Die meiste seismische Aktivität ist jedoch nicht mit einer der bekannten Verwerfungen assoziiert. (Rogers (2002) schreibt dazu: „ … es gibt wenige Hinweise darauf, dass Verwerfungsebenen mit räumlichen Trends von Epizentren einhergehen. Stattdessen scheint die meiste Seismizität der Erdkruste zufälligerweise an Verwerfungen aufzutreten, die alle auf dieselben regionalen Spannungen reagieren.“) Seismizität kommt manchmal in Zonen wie der unter Mercer Island beobachteten vor, oder von Downtown Seattle bis nach Kirkland. Doch ob einzelne Zonen unentdeckte Verwerfungen widerspiegeln oder die Quelle verheerender Erdbeben sein könnten, ist allgemein unbekannt. Die fortschreitende Kartierung deckt immer mehr Verwerfungen auf. So kam durch die Kartierung der Rattlesnake-Mountain-Verwerfungszone ein komplexes Netzwerk aktiver oder potenziell aktiver Verwerfungen zutage, das quer durch das Snoqualmie Valley (und wahrscheinlich auch darüber hinaus) verläuft, einschließlich der Cherry-Creek-Verwerfungszone, den Ort des Duvall-Erdbebens von 1996 mit einer Magnitude von 5,3. (Für Details siehe die Referenzen der Cherry-Creek-Verwerfungszone.)

Die San-Juan-Island- und die Leach-River-Verwerfungszone, die das Südende von Vancouver Island queren, sind eindeutig und unzweifelhaft mit der Darrington-/Devils-Mountain- und der Southern-Whidbey-Island-Verwerfung verbunden und mit Sicherheit von besonderem Interesse für die Einwohner von Victoria (British Columbia). Ihre Bedeutung für die Puget-Sound-Region ist jedoch unbekannt.

Die Little-River-Verwerfung ist repräsentativ für eine ausgedehnte Zone von Verwerfungen entlang der Nordseite der Olympic Peninsula und in der Juan-de-Fuca-Straße (und wahrscheinlich verbunden mit den Verwerfungssystemen am Südende von Vancouver Island,), aber diese liegen westlich der unter dem Puget Lowland liegenden Erdkrusten-Blöcke. Auch hier ist der mögliche Einfluss dieser Verwerfungen auf die Puget-Sound-Region unbekannt. Eine dieser Verwerfungen, die Sequim-Verwerfungszone (sie verläuft östlich der Kleinstadt Sequim), quert die Discovery Bay (und verschiedene mögliche Erweiterungen der Hood-Canal-Verwerfung) und begrenzt die Port-Ludlow-Hebung („uplift of unknown origin“ [dt. „Hebung unbekannter Herkunft“] auf der Karte); sie scheint die Southern-Whidbey-Island-Verwerfung zu erweitern.

Eine Everett-Verwerfung, ostnordöstlich entlang der Klippen zwischen Mukilteo und Everett verlaufend – d. h. östlich der SWIF und an der Südgrenze des Everett Basin – wurde reklamiert, doch scheint sich dies nicht bestätigt zu haben.

Auf Basis der Untersuchung mariner seismischer Reflexionen wurde von einer Lofall-Verwerfung berichtet, doch hat sich dies nicht durch die Entdeckung eines entsprechenden Grabens bestätigt. Diese Verwerfung scheint mit der Kingston-Arch-Antiklinale assoziiert und Teil des Musters der Hebungen und Becken zu sein, doch wurde ihr Ausmaß durch die Geometrie der SWIF beschränkt. Sie ist nicht bemerkenswert seismisch aktiv.

Obwohl die weitgehend nicht untersuchte White-River-Verwerfung (WRF) gerade außerhalb des Puget Lowland zu liegen scheint, könnte sie tatsächlich unter dem Muckleshoot Basin zur East-Passage-Zone und zur Tacoma-Verwerfung führen (siehe Karte). (Sie könnte auch westnordwestwärts in Verbindung mit einem topographischen Lineament verlaufen, das sich vom Lake Meridian in Kent über Southworth bis zu den Washington Narrows [am Eingang des Dyes Inlet], dem Westende der Seattle-Verwerfung und der Südspitze der Toandos Peninsula, erstreckt.) Dies würde eine signifikant größere seismische Gefahr darstellen als aktuell geschätzt, insbesondere, da angenommen wird, dass die White-River-Verwerfung mit der Naches-River-Verwerfung verbunden ist, welche sich entlang des Highway 410 an der Ostseite der Kaskadenkette bis nach Yakima erstreckt.

Die Straight-Creek-Verwerfung ist eine wichtige Struktur in den North Cascades, war jedoch seit über 30 Millionen Jahren nicht aktiv. Verschiedene weitere Verwerfungen in den North Cascades sind älter (sie liegen abseits der Straight-Creek-Verwerfung) und mit den Verwerfungen im Puget Sound nicht verbunden.

Vermutet

Die Puget-Sound-Verwerfung, durch das Zentrum des Puget Sound (und von Vashon Island) verlaufend, wurde einst vorgeschlagen, doch scheint sie unter den Geologen nicht akzeptiert zu sein. Auf eine Coast-Range-Boundary-Verwerfung (CRBF, siehe die Diskussion oben) wurde auf der Basis von Unterschieden im Grundgebirge im westlichen und östlichen Puget Sound (Crescent-Formation — Kontakt zum Cascadia-Kern) geschlossen und willkürlich an verschiedenen Orten einschließlich im Lake Washington kartiert; nördlich der OWL ist sie nun generell identifiziert, und zwar mit der Southern-Whidbey-Island-Verwerfung. Wo sie südlich von Seattle verlaufen könnte, ist unbekannt; ein Argument, dass sie in der Nähe von Seattle verlaufen könnte, wurde geltend gemacht, doch beruht dies nur auf Mutmaßungen.

Eine Untersuchung der Oberflächendeformation legt möglicherweise unkartierte Verwerfungen nahe Federal Way nahe, die zwischen Sumner und Steilacoom sowie südlich von Renton verlaufen.

Siehe auch

• Geologie des Pazifischen Nordwestens

Weitere Quellen

• M. L. Anderson, J. D. Dragovich, R. J. Blakely, R. Wells, T. M. Brocher: Where Does the Seattle Fault End? Structural Links and Kinematic Implications [Abstract T23B-2022]. In: American Geophysical Union, Fall Meeting 2007. 2008. 
• J. D. Dragovich, H. A. Littke, M. L. Anderson, R. Hartog, G. R. Wessel, S. A. DuFrane, T. J. Walsh, J. H. MacDonald, J. F. Mangano, R. Cakir: Geologic Map of the Snoqualmie 7.5-Minute Quadrangle, King County, Washington. In: Washington Division of Geology and Earth Resources. Geological Map GM–75, Juli 2009 (Online): „2 Kartenblätter, Maßstab 1:24.000“ 
• V. A. Frizzell, R. W. Tabor, R. E. Zartman, C. D. Blome: Late Mesozoic or Early Tertiary Melanges in the Western Cascades of Washington. In: J. E. Schuster (Hrsg.): Selected papers on the Geology of Washington (= Washington DGER Bulletin). Band 77, 1987, S. 129–148 (dnr.wa.gov [PDF]). 
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• S. Y. Johnson, R. J. Blakely, T. M. Brocher, R. C. Bucknam, P. J. Haeussler, T. L. Pratt, A. R. Nelson, B. L. Sherrod, R.E. Wells, D.J. Lidke, D.J. Harding, H.M. Kelsey: Fault number 570, Seattle Fault. In: U.S. Geological Survey (Hrsg.): Quaternary fault and fold database of the United States. 2004 (geohazards.cr.usgs.gov). 
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• H. M. Kelsey, B. L. Sherrod, A. R. Nelson, T. M. Brocher: Earthquakes generated from bedding plane-parallel reverse faults above an active wedge thrust, Seattle fault zone. In: Geological Society of America Bulletin. Band 120, Nr. 11/12, Dezember 2008, S. 1581–1597, doi:10.1130/B26282.1. 
• D. J. Lidke: Fault number 552, Hood Canal fault zone. In: U.S. Geological Survey (Hrsg.): Quaternary fault and fold database of the United States. 2003 (geohazards.cr.usgs.gov). 
• R. McCaffrey, A. I. Qamar, R. W. King, R. Wells, G. Khazaradze, C. A. Williams, C. W. Stevens, J. J. Vollick, P. C. Zwick: Fault locking, block rotation and crustal deformation in the Pacific Northwest. In: Geophysical Journal International. Band 169, Nr. 3, 2007, S. 1315–1340 (Online [PDF]). 
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• U. S. ten Brink, P. C. Molzer, M. A. Fisher, R. J. Blakely, R. C. Bucknam, T. Parsons, R. S. Crosson, K. C. Creager: Subsurface Geometry and Evolution of the Seattle Fault Zone and the Seattle Basin, Washington. In: Geological Society of America Bulletin. Band 92, Nr. 5, Juni 2002, S. 1737–1753, doi:10.1785/0120010229 (Online [PDF]). 

Weblinks

• Preliminary Atlas of Active Shallow Tectonic Deformation in the Puget Lowland, Washington (USGS Open-File Report 2010-1149) – Karten der Verwerfungen in der Region mit einem Überblick (englisch)
• USGS Quaternary fault and fold database – Technische Beschreibungen sowie Bibliographien (englisch)
• The Pacific Northwest Seismic Network Alles über Erdbeben und geologische Gefahren im Pazifischen Nordwesten (englisch)
• Erdbeben-Orte (englisch)
• Geologische Karte von Nordwest-Washington (GM-50) (englisch)
• Geologische Karte von Südwest-Washington (GM-34) (englisch)
• Verschiedene Karten des Washington State Department of Natural Resources (englisch)
• Karten mit aeromagnetischen Anomalien (USGS OFR 99-514) (englisch)
• USGS QFFDB Fault #572, Southern-Whidbey-Island-Verwerfung
• USGS QFFDB Fault #574, Devils-Mountain-Verwerfung
• USGS QFFDB Fault #571, Strawberry-Point-Verwerfung
• USGS QFFDB Fault #573, Utsalady-Point-Verwerfung
• USGS QFFDB Fault #581, Tacoma-Verwerfung
• USGS QFFDB Fault #552, Hood-Canal-Verwerfung
• USGS QFFDB Fault #570, Seattle-Verwerfung
• USGS QFFDB Fault #575, Saddle-Mountain-Verwerfungen