地質學家揭示斷層在大海嘯中的隱藏作用
透過突破性研究,人們對造成地球上一些最大地震和海嘯的構造板塊移動有了新的認識。維吉尼亞理工大學地球科學系博士後研究員 Jessica DePaolis)說:「這是第一個利用海岸地質學重建飛濺斷層系統斷裂歷史的研究。這些飛濺斷層離海岸更近,因此這些海嘯比俯衝帶地震產生的海嘯更快衝擊海岸線。
傑西卡-德波利斯(左二)和研究小組對阿拉斯加蒙塔古島的沉積岩芯樣本進行了研究和比較,發現有證據表明,在過去的八次地震中,有四次地震都包含了附屬於俯衝帶的飛濺斷層的二次滑動,引發了額外的海嘯。來源:彼得-海斯勒
世界各地的俯衝帶是一塊構造板塊在另一塊構造板塊下移動的區域,會產生最大的地震–8.0 級以上的地震–引發海嘯並改變其後的生態系統。 DePaolis 與自然災害學助理教授Tina Dura 以及美國地質調查局(USGS)的同事一起發現,有證據表明,與俯衝帶相連的地殼斷層–平展斷層–可能會在俯衝帶地震期間發生移動,並比以前認識到的更經常地造成當地海岸破壞和生態變化。
DePaolis 說,這種傾斜斷層在水下的移動會引發海嘯,海嘯可能會在30 分鐘或更短時間內到達最近的海岸。
這項研究發表在今天(5 月20 日)出版的《地球物理研究期刊》:這項研究將影響對全球俯衝帶危險的認識。與厄瓜多、卡斯卡迪亞、智利和日本接壤的俯衝帶也存在平展斷層,這表明它們也可能對這些地方的海嘯造成傷害。
當構造板塊在俯衝帶移動時,會發生在海面下方數英里處。由於噴濺斷層與這些區域相連,因此研究它們的位置是一項挑戰。
幸運的是,在阿拉斯加威廉王子灣的蒙塔古島,地質學上已經記錄了這些位移的次生效應或地表效應,使其成為目前唯一位於平展斷層之上的陸塊,在其土壤中表現出這種效應。
通常情況下,俯衝帶地震造成的陸地從其下方移動的構造板塊中抬升(稱為隆起)可達1 至3 公尺。對於受到1964 年里氏9.2 級地震影響的大多數陸上地點來說,情況就是如此。然而,在蒙塔古島上,平展斷層造成了11 公尺的隆起,並引發了沿海潟湖的排水,有效地將其生態系統從海洋潟湖改變為淡水沼澤。
DePaolis 說:「這座島嶼被夾在這些斷層的中間,所以每當這些斷層破裂時,它實際上就會記錄下隆起。它有這種誇張的隆起,這在俯衝帶地震中並不常見。 “
團隊研究了蒙塔古島飛濺斷層斷裂的影響。透過分析42 個沉積物岩心,他們發現了1964 年地震以及由傾斜斷層造成的二次移動的地層證據。他們注意到,從地震前的潟湖淤泥到地震後的生根土壤,存在著明顯的沉積變化。
全球變遷中心和弗拉林生命科學研究所的附屬教員Dura說:”肯定有一些島嶼會隨著俯衝帶地震而隆起,但它們不一定有斷層穿過,造成這種誇張的隆起,所以這是一個非常獨特的地方。
研究人員一直認為,可能會出現斷層的二次移動。但直到現在,這種想法還只是理論上的,因為這是第一個記錄地層證據的已知陸塊。
矽藻是一種保存在沉積物中的矽質微藻,透過顯微鏡放大,矽藻有助於研究人員確定岩芯樣本的鹽度水平。圖片來源:Jessica DePaolis
研究團隊成員也利用矽藻(一種保存在沉積物中、對鹽度變化敏感的矽質微藻)來重建1964 年地震後發生的古環境變化。他們發現,高鹽度的海洋潟湖環境明顯從潮汐覆蓋範圍之外轉移,這表明海岸正在隆起。
研究團隊將1964 年地震岩芯樣本的發現與更深的沿海地層樣本進行了比較,發現了沉積物和矽藻證據,證明該斷層還發生過三次斷裂。這些證據與該地區最近八次有記錄的俯衝帶地震中的四次有關。
編譯來源:ScitechDaily