新的研究发现,大地震可以在地震发生数周或数月后引发数千英里外的水下滑坡。
研究人员分析了华盛顿-俄勒冈海岸海底地震仪的数据,将卡斯卡迪亚俯冲带(距离太平洋西北海岸80至161公里(50至100英里))的一系列水下山体滑坡与2012年印度洋发生的8.6级地震联系起来——距离超过13500公里(8390英里)。这些水下滑坡在4月地震后的近4个月里断断续续地发生。
先前的研究表明,地震可以在全球其他断层上引发额外的地震,但新的研究表明,地震也可以在远离地震的地方引发海底滑坡。
“基本假设……“这些海洋滑坡是由当地地震引起的,”西雅图华盛顿大学的海洋学家保罗·约翰逊说,他是《科学》杂志上发表的这项新研究的主要作者地球物理研究杂志:固体地球是美国地球物理联合会的期刊。“但我们的论文说的是,‘不,你可以在全球任何地方的地震中产生它们。’”
新的发现可能会使用来估计地震风险的沉积物记录复杂化。据该研究的作者称,如果水下滑坡可能是由远处的地震引发的,而不仅仅是附近的地震,那么科学家们在使用它们来确定当地事件的日期和估计地震风险之前,可能必须考虑是当地的地震还是远处的地震产生了这些沉积物。
研究中观察到的海底滑坡比直接在卡斯卡迪亚边缘发生的大地震造成的广泛滑坡更小,更局部,但这些由遥远地震引起的水下滑坡可能仍然能够引发局部海啸并破坏水下通信电缆,研究作者说。
一次愉快的意外
约翰逊说,发现卡斯卡迪亚的山体滑坡是由遥远的地震引起的,这是一个意外。
科学家们在华盛顿州和俄勒冈州海岸附近放置了海底地震仪,以探测微小的地震,并在同一地点测量海洋温度和压力。当约翰逊在一次科学会议上发现地震仪的存在时,他决定分析仪器收集的数据,看看是否能发现影响海底温度的热过程的证据,比如甲烷水合物的形成。
约翰逊和他的团队将海底温度数据与压力和地震仪数据以及2011-2015年覆盖沉积物的仪器的视频静止图像结合起来。在几个月的时间里,温度发生了微小的变化,随后在2到10天的时间里,温度出现了大幅上升。他们得出结论,这些温度变化只能是多次水下滑坡的迹象,这些滑坡将沉积物带入水中。2012年4月11日印度洋发生8.6级地震后,这些滑坡导致温暖的浅水变得更密集,沿着卡斯卡迪亚边缘向下流动,导致温度飙升。
卡斯卡迪亚边缘从北向南沿太平洋西北海岸线延伸1100多公里(684英里),包围了俯冲带上方的区域,在那里一个构造板块在另一个板块下面滑动。
数百英尺高的水下陡坡排列在边缘。沉积物积聚在这些陡坡上。当来自印度洋地震的地震波到达这些陡峭的水下斜坡时,它们挤压了堆积在斜坡顶部的厚沉积物。这种震动导致部分沉积物断裂并滑下斜坡,在整个斜坡上形成一连串的滑坡。根据作者的说法,沉积物并不是一次全部下降,所以山体滑坡发生在地震发生后的四个月。
华盛顿州和俄勒冈州海岸外的斜坡比平均坡度更陡,比如奎诺峡谷,它以40度角下降1420米(4660英尺),使该地区特别容易受到海底滑坡的影响。厚厚的沉积物也会放大来自遥远地震的地震波。微小的沉积物颗粒像悬浮在流体中的涟漪一样移动,放大了波浪。
约翰逊说:“所以,如果某个地方发生地震,这些东西都准备好了,随时准备坍塌。”
破坏沉积物记录
这项研究的作者说,这项新发现可能会对该地区的海啸产生影响,并可能使地震风险的估计复杂化。
像卡斯卡迪亚边缘这样的俯冲带有发生海啸的危险。当一个板块滑到另一个板块下面时,它们被锁在一起,储存能量。当板块最终滑动时,它们释放出能量并引发地震。这种突然的运动不仅会给断层上方的水带来巨大的向上推力,还会降低断层附近的沿海土地,因为上面的板块变平了,使海岸线更容易受到被移走的水波的影响。
海底滑坡增加了这种风险。约翰逊说,当它们发生时,它们还会把海水推开,这可能会在当地海岸引发海啸。
科学家还利用水下沉积物记录来估计地震风险。通过在近海钻探沉积物岩心并计算滑坡沉积物之间的年龄,科学家们可以创建一个过去地震的时间表,用于预测该地区未来发生地震的频率和强度。
太平洋西北部的地震会造成从不列颠哥伦比亚省到加利福尼亚的整个海岸的海底滑坡。但新的研究发现,遥远的地震可能只会导致20或30公里(12至19英里)宽的山体滑坡。这意味着,当科学家们采集沉积物岩心来确定当地地震发生的频率时,他们可能无法判断沉积层是由于遥远的地震还是当地地震而到达海底的。
约翰逊说,需要在更大的范围内进行更多的岩心采样,以确定更准确的地质记录读数,并更新地震风险的估计。
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