西雅圖最為人知的地震威脅來自外海巨大的卡斯卡迪亞隱沒帶。但研究人員表示,另一項威脅其實更靠近市區本身。一項發表於《GSA Bulletin》的新研究,檢視了橫跨西雅圖及鄰近社區的複雜斷層系統,揭示該地區較小的斷層活動頻率可能遠高於先前理解。

「身為古地震學家,我的工作是弄清楚這些局部斷層何時以及多久會錯動一次,這有助於我們大致預測下一次潛在錯動發生的時間窗口。」美國地質調查局西雅圖地震科學中心的研究地質學家、也是新研究的主要作者史蒂芬.安斯特(Stephen Angster)博士說。

這項研究聚焦於西雅圖斷層帶(Seattle Fault Zone, SFZ),這是一個東西向的斷層系統,橫跨班布里奇島和西雅圖。科學家早已知道,主要的西雅圖斷層僅在非常長的時間間隔內(通常超過 5,000 年)才會產生大地震。然而,近期地質學家已識別出與該系統連接的多條較小次級斷層。

這些較短的斷層通常不包含在全國地震危害計算中,因為它們被認為太小而無法產生非常大的地震。安斯特表示,這可能忽略了一個重要的危險來源。

「當我們生成美國國家地震危害模型時,我們會排除這些較短的斷層,因為它們不符合長度的最低要求,因此被認為具有較低的規模潛力。」安斯特說。「就西雅圖斷層帶而言,我們尚未完全理解其深層的錯動動力學,但它們的錯動更頻繁,而且離我們很近。」

西雅圖斷層帶有助於吸收地球地殼在奧勒岡州波特蘭和英屬哥倫比亞省溫哥華之間壓縮所產生的應變。該地區的應力不斷累積,並週期性地透過地震釋放。研究人員估計,西雅圖斷層帶約佔太平洋西北地區總應變的 15%。

研究斷層系統具有挑戰性,因為大多數斷層都隱藏在地下,無法在地表直接觀察。為了進行調查,科學家們依賴間接技術來揭示地表以下的線索。

研究人員利用磁力調查來偵測下方基岩的細微變化。他們也分析詳細的光達(Lidar)影像,這種影像可以穿透茂密的森林覆蓋,暴露出古代地震留下的斷層崖。當斷層錯動時,地表會移位,形成這些斷層崖。

為了了解這些地震發生的時間,科學家們會在斷層崖上挖掘探坑,並研究移位的土壤和沉積物層。

利用這些方法,安斯特和他的同事重建了西雅圖斷層帶內兩條新識別出的次級斷層的歷史。他們的發現表明,這些較小的斷層大約每 350 年錯動一次,遠比主斷層本身頻繁。

「在過去 2,500 年裡,西雅圖斷層帶內的地震地表錯動主要由這些次級斷層事件所主導。」安斯特說。

最近一次錯動很可能發生在十九世紀。研究人員利用放射性碳定年法和樹木年輪證據,從地震後死亡的樹木中確定了時間。

該團隊希望未來的研究能更清楚地描繪出這些次級斷層對西雅圖都會區(約有四百萬人口)的潛在危險性。

「關於西雅圖斷層,在卡斯卡迪亞事件發生時,它會造成相當劇烈且長時間的搖晃,」安斯特說,「但對西雅圖來說,它可能不如西雅圖斷層上的大事件那樣具破壞性。我認為我們仍在努力理解這些較小斷層的規模和潛力,以及主斷層錯動與這些更頻繁、較小錯動之間的關係。」