北美西岸兩大備受關注的斷層系統,其關聯性可能比科學家先前所認知地更加緊密。

一項最新研究顯示,卡斯卡迪亞隱沒帶與聖安德列斯斷層可能同步活動,一個斷層發生大地震後,可能緊接著在另一個斷層引發地震活動。在地質紀錄中保存的某些案例中,這兩個系統的錯動時間僅相隔數分鐘或數小時。

奧勒岡州立大學海洋地質學家、該研究的主要作者克里斯·戈德芬格(Chris Goldfinger)表示:「我們習慣聽到『大地震』——卡斯卡迪亞——是那種災難性的巨大事件。結果發現,這並非最壞的設想。」

為了調查這些斷層之間的關聯性,戈德芬格及其同事研究了包含約 3,100 年地質歷史的深海沉積岩心。

這些圓柱狀樣本保存了數個世紀以來在海底堆積的物質層。其中特別引起關注的是一種稱為「濁流岩」(turbidites)的沉積物,當水下山體滑坡導致大量沉積物向下奔流時,就可能形成濁流岩。強烈地震是引發這些海底山體滑坡的事件之一。

透過比較與卡斯卡迪亞斷層和聖安德列斯斷層系統相關的濁流岩層,研究人員發現它們在時間和結構上存在驚人的相似之處。這些模式表明,這兩個斷層上的大地震有時會異常接近地發生。

要精確確定古代地震之間的時間間隔非常困難。然而,戈德芬格表示,該團隊在過去 1,500 年中確定了三個時期,當時卡斯卡迪亞斷層和北聖安德列斯斷層似乎在數分鐘到數小時內發生了錯動。

最近的一個時期發生在大約西元 1700 年。

西岸潛在的「一二連擊」

發生時間接近的地震的可能性,可能對災難準備工作產生重大影響。

僅僅沿著卡斯卡迪亞斷層或聖安德列斯斷層發生一次大錯動,就可能帶來巨大的緊急應變挑戰。如果兩個系統在短時間內都發生錯動,那麼多個主要都會區可能在幾乎同一時間面臨嚴重破壞。

戈德芬格說:「我們可以預期,僅僅一個斷層的地震就會耗盡全國的資源來應對。如果它們同時發生,那麼舊金山、波特蘭、西雅圖和溫哥華都可能在壓縮的時間範圍內陷入緊急狀況。」

數十年來,科學家一直在探討獨立的斷層系統是否能同步其行為。然而,直接觀測極為罕見。

先前僅觀察到一個案例,涉及 2004 年和 2005 年分別相隔三個月的蘇門答臘地震。

戈德芬格數十年來一直在調查連動地震的可能性,而這項新研究的根源可以追溯到 1999 年的一次海洋探險。

當時,戈德芬格及其同事正在奧勒岡州和北加州外海的卡斯卡迪亞隱沒帶採集沉積岩心。一次導航失誤將他們的船隻帶離了預定路線,將研究人員帶到了加州梅迪西諾角(Cape Mendocino)以南約 55 英里處,位於聖安德列斯斷層區域內。

團隊決定不放棄這次繞道,而是在那裡鑽取了一個沉積岩心。

這個意外的樣本最終揭示了一些不尋常之處。

濁流岩通常呈現可預測的排列方式。較粗的物質先沉降,形成層的下部,而較細的沉積物則逐漸沉降在其上方。

然而,在這個岩心中,研究人員發現了相反的情況。細小的泥質物質出現在底部,而粗糙的沙質沉積物則位於頂部。

藏在顛倒沉積物中的線索

這種不尋常的層狀結構表明,在短時間內發生了兩個獨立的事件。

研究人員推斷,底部的細沉積物是在一次卡斯卡迪亞隱沒帶大地震後沉積的。其上方的粗沉積物則似乎是由鄰近聖安德列斯斷層後續的活動所造成。

為了進一步調查,該團隊使用放射性碳定年法來估計該岩心以及在梅迪西諾角南北兩側採集的其他岩心中濁流岩沉積物的年代。

梅迪西諾角尤其重要,因為它靠近北聖安德列斯系統與卡斯卡迪亞隱沒帶匯合的區域。

擴大的分析加強了這種不尋常沉積結構是由兩個斷層系統在時間上接近的地震所產生的論點。

研究人員將這些獨特的成對層稱為「雙層岩」(doublets)。

根據該團隊的說法,這兩個獨立斷層系統的地震是形成「雙層岩」的最佳解釋,而非餘震或其他過程。

重新審視西岸地震風險

如果卡斯卡迪亞斷層和北聖安德列斯斷層能夠相互影響,那麼地震規劃可能需要考慮一種情況,即在壓縮的時間範圍內,大範圍的西岸地區同時發生重大災難。

這些發現並不意味著一個斷層上的每一次大地震都會觸發另一個斷層。相反,沉積記錄表明,過去曾發生過時間接近的錯動,並且兩個系統之間的相互作用值得更多關注。

美國西岸兩大斷層恐連動引發連續強震美國西岸兩大斷層恐連動引發連續強震美國西岸兩大斷層恐連動引發連續強震美國西岸兩大斷層恐連動引發連續強震