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地震发生停止有序可查 死亡植物或揭示其中奥秘

http://www.kexue.com 2014-01-28 09:57:23 凤凰科技  发表评论


华莱士溪北部卡利索平原圣安地列斯断层东南部的表面痕迹

日本海岸的钻孔处,研究人员穿透了导致2011年东北大地震的板块边界

  借用石油工业里地一些小技巧,科学家们希望有朝一日能够更好的理解地震是为何开始和停止的。地质学家希望知道什么控制着地震。但解答这一问题——钻孔断层——非常艰难和昂贵。一个更简单的替代方案便是研究地球表面暴露的断层,观察断层边保留的“化石”地震。

  断层常常有好几英尺宽,里面填满了被压碎的岩石,或者有几英尺厚的裂缝。人们怎么可能走在一个裂缝边,指着它确定的说这里曾发生过地震?

  有的时候,地震爆发时产生的巨大的热会熔化断层内部的岩石。“这是黄金标准,”美国纽约拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地球物理学家希瑟·萨维奇(Heather Savage)这样说道。“当遇到熔化问题时,这意味着断层滑动的非常快。”(断层变热是因为摩擦。就像冬天摩擦双手能变热一样,地震时两块断层互相划过彼此时地球也会被加热。)然而地球表面虽然存在很多古老的断层,但很少拥有这种熔化的岩石,也被称为假玄武岩玻璃,萨维奇这样说道。

  因此,在过去的几年,萨维奇和她的同事修订了一种发现古老地震的新方法。结果发现地震能够“煮熟”围困在断层里的死亡植物和藻类,类似于有机材料在万古时间里变成泥土。

  由于来自地震的热量与断层强度有关,萨维奇同时也在测试这种煮熟的有机物质是否会揭示过去地震发生时有关断层强度的线索。“地震发生时温度的上升提供了断层滑落时断层强度的信息,而这是地震科学里一大块未知。” 萨维奇说道。“这类问题非常根本和重要,如果我们想要更好的进行地震预测的话。”

  地震温度计

  这项技术被证明在俯冲带也非常便利,俯冲带是地球上最大地震的来源,往往富含海底刮去的有机物质。在美国阿拉斯加州,位于太平洋和北美板块的6000万年历史的俯冲带现位于科迪亚克岛帕萨沙湾的海岸线上。这是世界上唯一一处假玄武岩玻璃被发现于俯冲带的地方之一。萨维奇和同事测试了他们的地震“生物标记”方法,将有机物质记录的温度与断层每一层假玄武岩玻璃的温度相对比。

  有机化学来自于石油工业,后者投资了数百万,通过这些岩石内部有机物质的特性来测量岩石是如何被加热的,虽然煮熟往往需要数百万年时间,而不像地震一样发生只需要几秒或者几分钟。

  在阿拉斯加州,生物标记物是钻石形的,碳和氢被加热直到它们变成了和钻石相同的基本形状。通过建模加热这些钻石形状所需要的热,萨维奇和她的同事估计了他们发现的地震震级大约为7级或者8级,温度上升介于840至1170摄氏度,移动范围大约为1米到9米。这项发现被发表在1月6日的期刊《地质学》上。

  “我们非常兴奋,这是首次我们利用新方法进行这种测量。” 萨维奇解释道。虽然地震温度计只在携带有机物质的沉积岩石断层里起作用,且不是所有的地震都会产生大量热量。

  在美国加州Punchbowl断层处——圣安地列斯断层的古代断层之一,研究小组发现了温度只上升了625摄氏度,尽管这里显示了过去地震的地质证据。

  这支科学家小组在这项工作里有好几个新的项目。他们正在调查日本jFAST钻井的岩石,后者位于2011年东北大地震的源头;同时他们还在研究圣安地列斯断层深度钻孔项目,以查明圣安地列斯断层缓慢移动的部分是否曾发生过巨大的地震。他们还在进行实验室测试以自定义这些石油行业的化学方程式,同时更好的理解断层温度和有机物质之间的联系。未来某天,萨维奇将创造一张断层的“热地图。”

  “我们希望能够走近岩石突出物处以及这类滑落的足迹,这将帮我们更好的理解地震是如何发生的,以及它们是如何停止的。一个断层面长几百千米,宽几十千米,上面分布着非常小的补丁阻止其滑落,” 萨维奇说道。“理解断层处压力是如何分布的,是理解断层如何导致地震发生的关键点。”

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