Каньон Каикоура () — геологически активный подводный каньон, расположенный к юго-западу от полуострова Каикоура у северо-восточного побережья Южного острова Новой Зеландии. Его длина составляет около 60 километров, форма в целом U-образная. Каньон уходит в глубокие воды и переходит в систему океанических каналов, которые можно проследить на сотни километров по дну океана. В верхней части каньона Каикоура глубина воды составляет около 30 метров, однако она быстро увеличивается до 600 метров и далее достигает более 1200 метров в месте соединения с жёлобом .
Кашалотов можно наблюдать близко к побережью к югу от залива Гус-Бей, поскольку в этом районе глубокие воды каньона Каикоура подходят всего на один километр к береговой линии. Исследования каньона Каикоура показали, что он представляет собой чрезвычайно продуктивную экосистему: плотность морской жизни здесь в 10-100 раз выше, чем в других глубоководных местообитаниях.
До землетрясения в Каикоуре в 2016 году исследования указывали на вероятность в каньоне, который мог вызвать опасное цунами для близлежащего побережья Каикоуры. После землетрясения было установлено, что крупный подводный оползень действительно произошёл. Обильная морская фауна каньона, выявленная в ходе ранних исследований, оказалась сильно затронута этим оползнем. По оценкам, около 850 миллионов тонн осадочного материала переместилось в более глубокие воды, а турбидный поток прошёл более 600 км вдоль жёлоба Хикуранги.
География Каньон Каикоура расположен примерно в 6 км к юго-западу от полуострова Каикоура и в 0,5 км к востоку от залива Гус-Бей. Он начинается примерно в 500 м от берега, простирается при ширине до 10 км в восточном направлении, где переходит в жёлоб , имеет длину около 60 км и достигает глубины до 1200 м. Каньон занимает площадь около 800 .
В прибрежной зоне к югу каньона примыкает прогиб Конвей. Примерно в 4 км от континентального шельфа морское дно резко обрывается до глубины 1000 м, а далее к востоку — до 1400 метров.
Геология Континентальный шельф северо-восточного побережья Южного острова имеет осадочный слой толщиной от 1 до 1,5 км, сформировавшийся за последние 24 миллиона лет. Под ним залегает слой морских осадков возрастом около 138 миллионов лет, за которым следует слой горных пород из граувакки возрастом до 280 миллионов лет. Каньон Каикоура глубоко врезан в узкую тектонически активную континентальную окраину и представляет собой глубокий разрез этого шельфа, ширина которого у восточного побережья Южного острова составляет от 20 до 100 км.
Несмотря на отсутствие прямого речного стока, каньон улавливает песок и отложения, переносимые северным течением, и является основным источником осадков для 1500‑километрового канала , который транспортирует турбидиты в жёлоб Хикуранги, на океаническое плато и к краю бассейна юго‑западной части Тихого океана. Эта система связана с прибрежным переносом больших объёмов эродированного материала от рек, стекающих с тектонически активных гор Южного острова. Осадки, накопленные на крутых склонах каньона, могут под воздействием землетрясений соскальзывать в глубину и вызывать прибрежные цунами, которые способны достигать побережья с минимальным временем предупреждения или вовсе без него.
В ходе научных исследований были зафиксированы значительные отложения ила и грязи по краям каньона. Эти аллювиальные отложения при сильных подводных землетрясениях или прибрежных сейсмических событиях могут вызывать цунами. В прошлом было зарегистрировано около 150 оползней.
Океанские течения Верхние 200 метров океана у побережья Новой Зеландии обычно состоят из тёплых, солёных и бедных питательными веществами субтропических поверхностных вод на севере и холодных, менее солёных, но более богатых питательными веществами субантарктических поверхностных вод на юге.
Субантарктическое поверхностное течение огибает южную часть Южного острова Новой Зеландии, приходя с юга Австралийского континента, и движется на север вдоль восточного побережья Южного острова, затем поворачивает на восток в открытый Тихий океан над глубинами впадины . Считается, что каньон Каикоура прерывает южное течение. Это океаническое течение, называемое в Новой Зеландии течением Саутленд, встречается у Каикоуры с субтропическим течением Ист-Кейп, приходящим с севера. Граница между этими двумя океаническими течениями известна как . Смешение и взаимодействие этих течений приводит к образованию морских вихрей, а также к возникновению турбулентности, распространяющейся до глубин жёлоба Хикуранги и каньона Каикоура. В результате район отличается особенно высоким биоразнообразием: обилие планктона приводит к присутствию китов и дельфинов.
Особенно сложная структура течений формируется к югу от полуострова Каикоура, где тёплые и холодные воды смешиваются с добавлением пресной воды, поступающей с материка через реки. Эти течения, вихри и апвеллинги изменяются в зависимости от сезона, а также в зависимости от рельефа морского дна и поверхностных ветров.
Продуктивность экосистемы
В 2006 году учёные из (NIWA) использовали научно-исследовательское судно для изучения каньона в течение трёх дней. Они обнаружили, что экосистема каньона Каикоура в 10-100 раз более продуктивна, чем другие сопоставимые глубоководные местообитания. На дне каньона были обнаружены такие морские организмы, как голотурии, , многощетинковые черви и эхиуриды, с плотностью около 500 особей на квадратный метр — в десять раз больше, чем когда-либо фиксировалось ранее где-либо ещё. Общая биомасса оценивается как в 100 раз превышающая показатели, зарегистрированные в других глубоководных районах. Численность рыб в каньоне была оценена примерно в 5000 особей на гектар, что в десять раз больше, чем в северной части Тихого океана.
К глубоководным рыбам, зарегистрированным в каньоне Каикоура, относятся , полосатый полорыл (Coelorinchus fasciatus), и ; все они были выловлены тралением на глубинах 240—300 м. Клюворылая антимора (Antimora rostrata) отмечалась на значительно больших глубинах — 1500—1705 метров.
Морской заповедник Хикуранги
Морской заповедник Хикуранги был создан у побережья Каикоуры в 2014 году и включает часть каньона Каикоура. Заповедник занимает площадь 10 416 гектаров к югу от города. Это крупнейший и самый глубокий морской заповедник, примыкающий к каждому из трёх главных островов Новой Зеландии. На территории заповедника запрещены рыболовство, добыча биоресурсов и горные работы.
Подводные оползни в каньоне
Исследования опасности цунами от оползней до 2016 года
До 2016 года в рамках отдельных исследований был оценён риск цунами, вызванного землетрясением, вследствие смещения осадков, накапливающихся у устья каньона. Осадки, состоящие из мелкого песка и ила, непрерывно откладываются в верховьях каньона Каикоура, и по состоянию на 2006 год общий объём накопившегося материала оценивался в 0,24 кубического километра. Исследования показали, что прибрежное цунами, вызванное смещением этих осадков при подводном оползне, может представлять серьёзную угрозу для окружающей территории, особенно для прибрежной инфраструктуры, такой как дороги и жилые дома.
Исторические свидетельства цунами, связанных с каньоном, в этом регионе остаются неопределёнными. Геологические данные также ограничены, и специализированные исследования палеоцунами до настоящего времени не проводились. Однако в археологической литературе имеются некоторые указания на прошлые затопления. Морские отложения перекрывают историческое поселение маори на хребте Седдона, недалеко от Саут-Бей, рядом с полуостровом Каикоура. Эти отложения свидетельствуют о том, что затопление со стороны моря произошло в пределах последних 150—200 лет. Хребет Седдона представляет собой береговую гряду и имеет длительную историю заселения маори. В более древнем поселении, датируемом примерно 650 годами до нашей эры и расположенном примерно в 350 метрах от береговой линии, были найдены обработанные камни очагов, которые морскими наносами. Без сопутствующих надёжных геологических данных такого рода археологические свидетельства носят лишь косвенный характер. Тем не менее они указывают на то, что океан уже затапливал прибрежные поселения региона в результате сильного штормового нагона или цунами.
Быстро накапливающиеся песчаные осадки на крутом склоне в тектонически активном регионе подвержены разрушению при землетрясениях умеренно большой силы. Сильные колебания грунта, связанные с разрывами по близлежащим разломам, могут снижать сопротивление сдвигу песчаных осадков в верхней части каньона и вызывать . Было оценено, что землетрясение магнитудой 8 по шкале Рихтера либо сотрясения интенсивности V (умеренные) по шкале Меркалли будут достаточны для инициирования такого события. Регион Каикоура прилегает к зоне разломов Марлборо. В этом районе имеется ряд разломов, которые, как предполагается, способны вызвать подобное событие. Наиболее вероятными являются разлом Хоуп, ранее самый активный разлом Новой Зеландии, а также более крупный Альпийский разлом. Менее известный разлом Хандали также оканчивается вблизи побережья Кайкоура и, хотя он уступает по размерам другим разломам региона, всё же способен спровоцировать подводный оползень. Период повторяемости крупных землетрясений магнитудой 8 или интенсивности V в районе Каикоуры оценивается примерно в 150 лет на основании данных о циклах сейсмичности региональных разломов.
Существуют свидетельства прошлых обрушений аналогичных отложений в каньоне Каикоура, что подтверждается наличием многочисленных турбидитовых слоёв песка и гравия в кернах, отобранных вдоль оси каньона. Пиковое ускорение грунта в посёлке Каикоура для периода повторяемости 150 лет оценивается в 0,44 g. До 2016 года вблизи Каикоуры не фиксировалось крупных сейсмических событий с момента начала письменного документирования сведений об этой местности около 1840 года, однако датирование лишайников на обвалах скал указывает на возможное крупное землетрясение примерно 175 лет назад. Это согласуется с оценочным временем, необходимым для накопления осадков, обнаруженных в верхней части каньона в исследованиях 2006 года. Таким образом, можно сделать вывод, что осадки в верховьях каньона ранее уже разрушались и стекали вниз по каньону в виде мощного турбидного потока, высвобожденного этим землетрясением.
Цунами, порождённое оползнем, представляет собой значительную потенциальную опасность для территории от Саут-Бей до . Было смоделировано экстремальное событие, включающее обрушение всей массы оползня, выделенной Льюисом и Барнсом. Эти расчёты указывают на возможность больших высот заплеска цунами вдоль данного участка побережья. Последствия могли бы быть ещё более серьёзными, если бы такое событие совпало со штормовой деятельностью или периодами приливов.
По оценкам, для накопления достаточного количества осадков в верхней части каньона, способного вызвать крупный массовый обвал, требуется около одного столетия. Следовательно, уже к 2006 году осадков накопилось достаточно, чтобы представлять серьёзную угрозу. Наличие трещин растяжения в верхней части современного осадочного тела указывает на высокую вероятность его разрушения при сотрясениях, связанных с сильным землетрясением. Обрушение привело бы к сходу примерно четверти кубического километра несцементированных отложений. Начало каньона Каикоура ориентировано на север, под углом к береговой линии. В результате начальное движение обломочного потока в устье каньона и вызванное им цунами будут направлены в сторону побережья Саут-Бей и южной части полуострова Каикоура.
Последствия землетрясения в Каикоуре 2016 года
В ноябре 2016 года землетрясение в Каикоуре вызвало подводные грязевые оползни и осадочные потоки, которые привели к масштабному разрушению глубоководных экосистем каньона. По оценкам, около 850 миллионов тонн осадочного материала было смещено в глубоководную часть океана, а турбидитный поток прошёл более 600 км вдоль канала Хикуранги.