加州最危險地震斷層沿線地表升降顯著
了解斷層在垂直方向上的運動很有意義。因爲斷層的垂直運動是地震應力帶來的結果。地震應力不斷累積最終會導致地表斷裂,所有能量大規模釋放出來,從而引發大地震。
科學家們長期預測,加州(聖安德烈亞斯斷層沿線)的一部分地區在上升,其它部分則下沉。只不過該運動非常緩慢和微妙。
據《自然地球科學》(Nature Geoscience)雜誌20日發布的最新研究,科學家們發現,洛杉磯盆地大部分地區、橙縣、聖地亞哥縣和貝克斯菲爾德等地正在以每年2-3毫米速率下沉(即每年兩個美分硬幣的厚度)。與此相反,聖芭芭拉縣和聖路易斯奧比斯波縣(San Luis Obispo),以及聖貝納迪諾縣的一大部分地區則正在以同樣的速率上升。
而與此同時,距離聖安德烈亞斯斷層最近的地區卻不升也不降,一直保持原水平。當下一場大地震發生時,南加不同地區將回歸同一個水平面。該研究報告的主要作者、也是夏威夷大學地震物理博士研究生豪威爾(Sam Howell)說,一旦有大地震發生,所有能量會釋放出來。
加州位於兩大地殼板塊——太平洋板塊和北美板塊之間,兩大板塊會經常彼此摩擦。而聖安德烈亞斯斷層就位於這兩大板塊交界處。該斷層全長1300公里,從北加一直延伸到南加地區,是地球上地層活動最頻繁的地區。
聖安德烈亞斯斷層南部地區最近一場大地震是1857年發生的7.9級地震,從蒙特利縣(Monterey County)直到洛杉磯縣都發生了斷裂。
至今爲止,蒙特利縣和帝國縣(Imperial County)之間的聖安德烈亞斯斷層地區已經有150多年沒有發生過顯著運動了。而該斷層其它地區也已經積累地震應力超過300年了。在斷層的最南端,即聖貝納迪諾縣和帝國縣之間的斷層部分自從1690年以來就沒有發生斷裂。
下一次地震什麼時候發生?這很難預測。豪威爾說,南聖安德烈亞斯斷層發生大斷裂的間隔大約爲每150年左右。但是,不同時期實際間隔時間會有所不同。因此,很難準確預測下一次大地震發生的準確時間。
豪威爾說,儘管他們的研究無法幫助科學家們預測聖安德烈亞斯斷層下一次發生大地震的準確時間和地點,但是,更好的理解累積地震應力對加州造成的扭曲,可以幫助科學家們更多了解斷層是如何運動的,以及對周邊地區的影響。
不過,要想實際觀測到地震應力造成的地表升降,一直以來都很困難。
GPS數據提供了地球在地震應力下如何微妙運動的原始信息。豪威爾說,科學家們很容易觀察到加州如何向東、南、西、北移動,但是,了解加州在垂直方向如何移動卻難的多。
一個大問題是,還存在其它因素影響地表的升降。比如地下水層的變化。加州一些部分正由於灌溉過度抽取地下水而發生沉降。
而豪威爾和團隊取得了突破性的進展,他們寫出一種新的電腦程式,可以排除非地震因素造成的地表升降。「我們寫出了一種電腦程式,可以試著找出廣泛的大規模信號,並努力發現平穩的趨勢。」
除了豪威爾,研究的其它共同作者還有夏威夷大學的Bridget Smith-Konter和Neil Frazer,華盛頓大學的Xiaopeng Tong,加大聖地亞哥Scripps海洋研究院的David Sandwell等。該研究得到了國家自然科學基金的贊助。