地质学家揭示断层在大海啸中的隐藏作用

通过突破性研究，人们对造成地球上一些最大地震和海啸的构造板块移动有了新的认识。弗吉尼亚理工大学地球科学系博士后研究员杰西卡-德波利斯（Jessica DePaolis）说："这是第一项利用海岸地质学重建飞溅断层系统断裂历史的研究。这些飞溅断层离海岸更近，因此这些海啸比俯冲带地震产生的海啸更快地冲击海岸线。"

杰西卡-德波利斯（左二）和研究小组对阿拉斯加蒙塔古岛的沉积岩芯样本进行了研究和比较，发现有证据表明，在过去的八次地震中，有四次地震都包含了附属于俯冲带的飞溅断层的二次滑动，从而引发了额外的海啸。资料来源：彼得-海斯勒

世界各地的俯冲带是一块构造板块在另一块构造板块下移动的区域，会产生最大的地震--8.0 级以上的地震--引发海啸并改变其后的生态系统。DePaolis 与自然灾害学助理教授 Tina Dura 以及美国地质调查局（USGS）的同事一起发现，有证据表明，与俯冲带相连的地壳断层--平展断层--可能会在俯冲带地震期间发生移动，并比以前认识到的更经常地造成当地海岸破坏和生态变化。

DePaolis 说，这种倾斜断层在水下的移动会引发海啸，海啸可能在 30 分钟或更短时间内到达最近的海岸。

这项研究发表在今天（5 月 20 日）出版的《地球物理研究杂志》上：这项研究将影响对全球俯冲带危险的认识。与厄瓜多尔、卡斯卡迪亚、智利和日本接壤的俯冲带也存在平展断层，这表明它们也可能对这些地方的海啸造成危害。

当构造板块在俯冲带移动时，会发生在海面下数英里处。由于喷溅断层与这些区域相连，因此研究它们的位置是一项挑战。

幸运的是，在阿拉斯加威廉王子湾的蒙塔古岛，地质学上已经记录了这些位移的次生效应或地表效应，使其成为目前唯一一个位于平展断层之上的陆块，在其土壤中表现出这种效应。

通常情况下，俯冲带地震造成的陆地从其下方移动的构造板块中抬升（称为隆起）可达 1 至 3 米。对于受到 1964 年里氏 9.2 级地震影响的大多数陆上地点来说，情况就是如此。然而，在蒙塔古岛上，平展断层造成了 11 米的隆起，并引发了沿海泻湖的排水，有效地将其生态系统从海洋泻湖改变为淡水沼泽。

DePaolis 说："这座岛屿被夹在这些断层的中间，所以每当这些断层破裂时，它实际上就会记录下隆起。它有这种夸张的隆起，这在俯冲带地震中并不常见。"

团队研究了蒙塔古岛飞溅断层断裂的影响。通过分析 42 个沉积物岩心，他们发现了 1964 年地震以及由倾斜断层造成的二次移动的地层证据。他们注意到，从地震前的泻湖淤泥到地震后的生根土壤，存在着明显的沉积变化。

全球变化中心和弗拉林生命科学研究所的附属教员Dura说："肯定有一些岛屿会随着俯冲带地震而隆起，但它们不一定有断层穿过，造成这种夸张的隆起，所以这是一个非常独特的地方。"

研究人员一直认为，可能会出现断层的二次移动。但直到现在，这种想法还只是理论上的，因为这是第一个记录地层证据的已知陆块。

硅藻是一种保存在沉积物中的硅质微藻，通过显微镜放大，硅藻有助于研究人员确定岩芯样本的盐度水平。图片来源：Jessica DePaolis

研究小组成员还利用硅藻（一种保存在沉积物中、对盐度变化敏感的硅质微藻）来重建 1964 年地震后发生的古环境变化。他们发现，高盐度的海洋泻湖环境明显从潮汐覆盖范围之外转移，这表明海岸正在隆起。

研究小组将 1964 年地震岩芯样本的发现与更深的沿海地层样本进行了比较，发现了沉积物和硅藻证据，证明该断层还发生过三次断裂。这些证据与该地区最近八次有记录的俯冲带地震中的四次相关。

编译来源：ScitechDaily