一篇新論文解釋了斷層巖的特性和十億多年前發生的地質事件如何預示著猶他州人口中心的地震活動。猶他州的瓦薩奇斷層沿著瓦薩奇山脈西緣延伸約240英里，從愛達荷州南部延伸至猶他州中部。它穿過鹽湖城和該州其他主要人口中心。該斷層被歸類為地震活躍的正斷層，這意味著它是地殼中一個隨著時間的推移而反復移動的斷裂。

猶他州立大學地球物理學家斯里沙蘭·施里德哈蘭（Srisharan Shreedharan）表示：“在不同的構造體系中，板塊不斷分離，形成了正斷層。瓦薩奇斷層構成了盆地-山脈地質區的東部邊緣，該地質區在數百萬年間不斷延伸和斷裂。”

猶他州立大學地球科學系助理教授什里德哈蘭解釋說，正斷層通常類似于兩塊巖石。在這些系統中，“上盤”板塊相對于“下盤”板塊向下移動。

“滑動面的傾角往往很陡，通常在45到90度之間，”他說。“瓦薩奇斷層向西傾斜，在鹽湖城地區的地表形成一個陡峭的角度。”

2020年麥格納地震引出的關鍵問題

陡峭的角度可能意味著地震期間地震活動可能會受到抑制，并使居民和建筑物免受地面上的大量傷害和破壞。

猶他州立大學地質學家斯里沙蘭·施里德哈蘭（左）和林賽·布羅德里克（右）在美國猶他州布里格姆城附近的瓦薩奇斷層采集巖石樣本。圖片來源：亞歷克西斯·奧爾特，猶他州立大學

“但2020年發生在鹽湖城以西約9公里深處的麥格納地震造成了人員傷亡和近5000萬美元的財產損失，”什里德哈蘭說。“這給我們敲響了警鐘。如果瓦薩奇斷層地表傾斜如此之陡，我們想知道地震是如何以及為何發生在如此淺的深度。”

Shreedharan 與猶他州立大學地球科學系副教授 Alexis Ault 和博士生 Jordan Jensen 合作，發表了關于瓦薩奇斷層沿線地震發生原因以及斷層沿線社區為何比此前認為的更容易受到地震破壞的新發現。他們的論文最近發表在美國地質學會同行評議期刊《地質學》上。該研究由美國地質調查局地震災害項目資助。

實驗室工作揭示了深度較淺的傾角

Shreedharan 利用從斷層采集的巖石樣本，結合其巖石變形與地震力學實驗室的實驗和分析，以及 Ault在猶他州立大學顯微鏡核心設施的地震地質學和斷層巖石結構方面的研究專業知識。他們的研究揭示了有關瓦薩奇斷層地震風險的重要線索。

從左至右，猶他州立大學地質學家林賽·布羅德里克 (Lindsey Broderick)、斯里沙蘭·什里德哈蘭 (Srisharan Shreedharan) 和亞歷克西斯·奧爾特 (Alexis Ault) 在什里德哈蘭的巖石變形與地震力學實驗室討論研究過程。科學家們在4月25日出版的《地質學》雜志上發表了關于猶他州瓦薩奇斷層的研究成果。圖片來源：M. Muffoletto， USU

“盡管瓦薩奇斷層在鹽湖城處急劇下沉，但隨著向西移動，其深度彎曲得更平緩，而且在地震深度處的角度可能比預期的要淺得多，”什里德哈蘭說。“這意味著地震破裂可能導致地表更強烈、更劇烈的搖晃——這意味著受傷和破壞的可能性更大。”

此外，科學家們發現，瓦薩奇斷層淺傾角部分可能發生地震滑動，因為斷層巖石本身比周圍未受損的巖石要脆弱得多——磨損嚴重、光滑得多。

數十億年的變形形成了斷層

“事實證明，這種我們通過變形實驗和顯微鏡觀察發現的弱摩擦行為，是17億多年前發生變形的產物，當時現在的瓦薩奇斷層位于地球更深的地方，”奧爾特說。“此后反復發生的地震進一步改變了斷層的特性，導致斷層巖石在未來再次斷裂。”

什里德哈蘭說，了解一塊巖石的摩擦力為何比另一塊巖石弱，就像比較冰和沙子一樣。

“你可以想象，光滑的巖石比表面粗糙的巖石更容易滑動，而且角度更小，”他說。“這個過程在我們腳下持續發生，盡管速度非常緩慢。”

編譯自/ScitechDaily