对大型逆冲断层的新研究表明下一次大地震可能即将发生

历史上，大规模地震和海啸曾影响过美国和加拿大的西部地区，而且这种影响很可能会持续到未来。

在不列颠哥伦比亚省、华盛顿州、俄勒冈州和加利福尼亚州北部的南部海岸附近，有一条600英里长的地带，太平洋海底逐渐向东沉入北美之下。

这个区域被称为卡斯卡迪亚俯冲带，有一个巨大的裂谷，这里是构造板块以非常危险的方式相互移动的地方。这些板会周期性地分解并在大面积上产生应力，只有当它们最终相互晃动时才会最终释放。

结果是：世界上最强烈的地震，震动海底和陆地，产生 100 英尺或更高的海啸。日本海域的此类断层造成了 2011 年福岛核灾难，阿拉斯加、智利和新西兰等地也存在类似区域。在卡斯卡迪亚，人们认为每 500 年就会发生一次大地震，或多或少会比这多一点。最近一次地震发生在 1700 年。

理解地震活动的研究进展

科学家们长期以来一直致力于了解卡斯卡迪亚的地下基础设施和机械结构，以确定哪些地方最容易发生地震、这些地方有多大以及它们可能产生什么警告信号。没有预测地震这样的事情；相反，科学家试图预测多种场景的概率，希望帮助当局设计建筑规范和预警系统，以最大程度地减少发生事件时的损害。

最近发表的一项研究有望大大加强这些努力。一艘科考船沿着几乎整个区域拖曳着一系列最先进的地球物理仪器，对海底下的许多复杂结构进行了首次全面调查。这些结构包括俯冲海洋板块和上覆沉积物的几何形状，以及北美板块的组成。该研究最近发表在期刊上 科学进步。

哈佛大学海洋地球物理学家苏珊·卡布特 (Susan Carbut) 表示：“公共机构目前使用的模型基于一组有限的旧的、低质量的数据，这些数据可追溯到 20 世纪 80 年代。” 哥伦比亚大学领导这项研究的哈佛地球观测站主任约翰·拉蒙特·多尔蒂博士表示：“巨大的推力具有比之前假设的更复杂的几何形状。这项研究为评估地震和海啸危害提供了一个新的框架。”

这些数据由美国国家科学基金会资助，由拉蒙特的研究船 Marcus J. Langseth 在 2021 年为期 41 天的巡航期间收集。船上的研究人员用强大的声脉冲穿透海底并读取回声，然后将其转换为图像，类似于医生对人体进行内部扫描的方式。

对断层细分和海啸灾害的新见解

他们的主要发现包括：巨型逆冲断层带不仅仅是一个连续的结构，而且至少分为四个部分，每个部分都与其他部分的运动有些隔离。长期以来，科学家们一直在争论过去的事件，包括 1700 年的地震，是使整个地区还是仅部分地区发生了破裂——这是一个关键问题，因为破裂持续的时间越长，地震的规模就越大。

数据显示，这些部分被埋藏特征划分，包括大断层，相对的两侧垂直于海岸滑动。这可能有助于防止一个部件上的运动移动到下一个部件。麻省理工学院地球物理学家哈罗德·托宾说：“我们不能说这绝对意味着只有个别部件会损坏，或者整个装置会立即损坏。” 华盛顿大学 “但这强化了碎片破裂的证据。”

这些图像还表明了这种划分的原因：北美大陆板块的固体边缘由许多不同类型的岩石组成，这些岩石在数千万年的不同时间形成，并且有些岩石比其他岩石更致密。大陆岩石的多样性导致进入的、更灵活的海洋板块弯曲和扭曲，以适应其上方的压力差异。在一些地方，这些部分以相对陡的角度倾斜，而在其他地方则以较小的角度倾斜。

研究人员特别关注其中一个区域，该区域从温哥华岛南部沿华盛顿州延伸，大致终止于俄勒冈州边境。其他部分的地下地形相对粗糙，断层和俯冲海山等海洋特征与上板块摩擦，这些特征可能会侵蚀上板块并限制地震在该剖面内传播的范围，从而限制地震的震级。地震。相比之下，从温哥华到华盛顿的路段则完全平坦。这意味着它可能更有可能立即沿整个长度撕裂，使其成为最危险的部分。

正在进行的研究及其对区域完整性的影响

同样在这个部分，与其他部分相比，海底以相对较小的角度沉入大陆地壳下方。在其他地区，板块之间的地震多发界面大部分位于近海，但研究发现，浅俯冲角意味着它可能直接延伸到华盛顿奥林匹克半岛下方。这可能会加剧地面的震动。托宾说：“这需要大量研究，但对于塔科马和西雅图这样的地方来说，这可能意味着令人震惊和灾难性的区别。”

在美国地质调查局的资助下，一个由州和联邦机构以及学术机构组成的联盟自数据公布以来一直在研究这些数据，以理清其影响。

至于海啸威胁，“仍在进行中”，加拿大地质调查局的研究科学家凯林·王（Kellin Wang）表示，他没有参与这项研究。王的团队正在利用这些数据对温哥华岛附近可能引发海啸的海底特征进行建模。 （一般来说，当深海海底在地震期间上下移动，向海面发送波浪，波浪在到达浅海沿海水域时集中能量并增加高度，就会发生海啸。）王说，他的结果将交给另一个对海啸波本身进行建模的小组，然后交给另一个分析地面风险的小组。

研究人员表示，可能影响建筑规范或其他方面的准备的实际评估最早可能会在明年发布。卡伯特说：“这里的复杂性比之前推断的要复杂得多。”

参考文献：“来自与卡斯卡迪亚地震破裂分割相关的深部地震成像的俯冲板块结构和大规模逆冲形态”，Susan M. Carbot、Brian Boston、Shushu Han、Brandon Schock、Jeffrey Bisson、J. Pablo Canales、Harold Tobin、Nathan Miller、Mladen Nedimovic、Anna Treho、Michelle Li、Madeleine Lucas、Hanshaojian、Danqi Jiang、Liam Moser、Chris Anderson 和Darren Good、Jaime Fernandez、Chuck Campbell、Antara Goswami 和 Rajendra Jalawat，2024 年 6 月 7 日， 科学进步。
DOI：10.1126/sciadv.adl3198

该研究由美国国家科学基金会资助。