看看美国的断层和断层线地图,你会发现大部分内容和你想象的差不多,如果你听说过基本上,东海岸和丹佛之间什么都没有,然后这个国家突然变成了地震活动和潜在灾害的混乱。
这条规则有一个异常之处:欧扎克山脉和阿巴拉契亚山脉之间有一个古老的大热点。这里被称为新马德里地震带,是美国历史上一些最大、破坏性最强的地震的发生地——但没有人真正明白其中的原因。
什么是新马德里地震带?
1811 年 12 月 16 日凌晨两点,第一场地震袭击了路易斯安那领地边境小镇新马德里。这是“一场剧烈的地震”,新马德里人伊丽莎·布莱恩 (Eliza Bryan) 撰文1816 年,“伴随着一种非常可怕的噪音,类似于响亮但遥远的雷声,但更加嘶哑和震动,几分钟后,大气中完全充满了硫磺蒸汽,一片漆黑。”
人们通常称它们为三次地震,但事实上,这更像是一场持续三个月的圣经启示录。最初的地震——里氏 7.0 级——在近一百万平方英里(3.5 特克斯)的范围内都有震感;地面感到震动远在加拿大,波士顿的教堂钟声响起,俄亥俄州辛辛那提的烟囱被震倒。随后,余震和弱震不断,直到 1 月 23 日,该地区再次遭受 7.3 级大地震袭击;此后,“大地不断震动,明显像一片平静的大海一样摇曳”,布莱恩写道,直到 2 月 7 日,迄今为止最强的地震——7.5 级——再次袭击了该镇。
布莱恩回忆说,地面“被可怕地撕裂成碎片”,人们和动物都惊慌失措,四处逃窜,巨大的裂缝“喷涌出”黑色的煤状物质,混合着沙子和水。她写道,密西西比河“垂直上升了十五到二十英尺”,似乎暂时改道了;它真的改道了这么多,以至于创造了Reelfoot湖在田纳西州,河岸上布满了死鱼和失事船只。
最终,整个城镇比之前下沉了大约 15 英尺——甚至有照片显示树木已经长出了第二组根系来适应新的地面高度——此后几年,整个地区都在应对余震。布莱恩承认,这是“一个需要最崇高的想象力才能描述的场景。”
这棵树有双根,是新马德里地震的产物。
这只是最近发生的一系列地震。古地震学——通过地质记录中的证据– 揭示了该地区的地震活动模式:我们现在知道新马德里地区不仅在 1811 年遭到破坏,而且在公元前 1450 年、公元 900 年、公元 300 年和公元前 2350 年左右也遭到破坏。
因此,该地区的地震不仅相当有规律,而且也惊人地一致。通过研究液化特征——沙尘暴的大小和成分;它们的位置和分布等——研究人员已经能够得出结论,这些历史地震与 1811-12 年的地震惊人地相似:它们“在位置和震级上与 1811-1812 年的地震相似”,美国地质调查局(美国地质调查局) 指出,很可能“也发生了地震序列”。
总体而言,美国地质调查局解释道,“在过去的 1200 年里,新马德里地震带大约每 500 年就会发生一次里氏 7 到 8 级的地震。”没错,这种地震可能会再次发生;而且可能非常严重;而且可能不会只有一次。
事情是这样的:这些都没有任何实际意义。
为什么会发生地震?
我们喜欢认为我们知道地震的原因。卡迪夫大学地球与海洋科学学院的研究员 Åke Fagereng 在一篇论文中写道:“地震是由‘粘滑’运动引起的,岩石沿着断层面‘粘’着,应力不断积累,直到发生‘滑动’——有点像拉着一扇卡住的门,直到它突然打开。”2020 年文章对话。
“这种滑坡还会以地震波的形式释放能量,在大规模地震中会造成重大破坏。”
这就是为什么地震在阿拉斯加、南加州、日本和所谓的“火环”等地如此常见——火环是环绕太平洋的臭名昭著的构造带,世界上约 90% 的地震都发生在该构造带内。这也是为什么伊朗和阿富汗等地地震活动如此频繁——这些国家位于多条断层线上,印度板块和阿拉伯板块俯冲到欧亚板块之下。
所有这些都提出了一个问题……为什么密苏里州有麻烦了?
密苏里州发生了什么事?
如果地震是由各个板块相互作用引起的,那么新马德里地震带到底发生了什么?
美国地质调查局地质学家尤金·施威格告诉有线2008 年。“新马德里距离板块边界大概是最远的距离。”
虽然地震很少见,但板块内部确实会发生地震——但是为什么这是地质学家至今仍在努力解决的问题。“人们普遍认为,这些板块内地震是由旧裂谷重新活动引起的,”印度科学研究所地球科学中心教授 Attreyee Ghosh 在 2020 年为欧洲地球科学联盟撰写的一篇文章中解释道。“然而,导致这种重新活动的原因尚不清楚。”
Ghosh 指出,对于新马德里地震带,有一大堆可能的答案:建议包括“冰川均衡调整、由于裂谷或地幔柱到来而导致的地幔弱化、山脊推挤、重力体力、大规模地幔对流以及动态地形”,仅举几例。她的自己的偏好理论具有长波长构造应力,板内地震实际上是由从构造边界传播的巨大力量有效激发的。
无论是什么重新激活了这些裂缝,很明显,新马德里地震带是旧的、老的地质学。研究人员在该地区发现了三条断层线,它们形成于大约 5 亿年前——“当时北美板块试图自行分离,但失败了,”安达克。但究竟为什么这些断层线仍然活跃——或者最近又重新活跃起来——仍是一个谜。这是一个大问题。
看看吧,如果没有明确的机制来解释地震的成因,研究人员就无法预测地震。由于位于板块中间,常规方法几乎毫无意义:直到最近十年,他们才能够预测地震。确认地质运动该地区的地质构造压力到底有多大,或者断裂点在哪里。
美国中部地震联盟执行董事布莱恩·布莱克表示:“从研究和过去的事件中,我们知道该地区随时可能再次发生大地震。”安达克“无论地震的诱因是什么,我们的工作都是做好准备。”
新马德里地震带的危险程度有多大?
那么,密苏里州人——以及田纳西州人、阿肯色州人、肯塔基州人和伊利诺伊州人——应该有多担心呢?嗯,这取决于你到底想问什么。
发生地震的实际风险,尤其是与 19 世纪袭击该州的三次地震类似的地震?这可能不是很高:“我们估计,未来 50 年发生 6.0 级及以上地震的可能性为 25% 至 40%”,美国地质调查局地震灾害计划“并且在同一时间段内重复发生 1811-1812 年地震的概率约为 7% - 10%。”
事实上,风险甚至可能更低。新马德里地震带被媒体甚至其他科学家吹捧为潜在灾区,这种说法遭到了一些专家的批评。有人质疑美国地质调查局使用的方法,它基于概率技术;肯塔基大学地质学家青睐的确定性或情景分析,其风险状况较低,而且——至少,根据该方法的支持者– 更准确一点。
尽管如此,地震是出了名的难以预测——即使地震活动风险非常低,也只能说明一半的真实情况。阿拉斯加州发生的地震比美国其他任何州都多,包括一些有记录以来震级最高的地震——但2018 年,当安克雷奇遭受7.0级地震时,只造成了很小的损失,也没有人死亡。
他们是如何做到的?很简单:在一个地震活动频繁的州,防震已经融入日常生活。学校定期训练学生在地震中应该如何应对;建筑物必须遵守严格的规范和标准;家庭住宅配备应急用品和疏散策略,为灾难做好准备。
新马德里的情况并非如此。同名的地震带覆盖了几个主要城市——田纳西州的孟菲斯、密苏里州的圣路易斯、阿肯色州的小石城,每个城市的人口都有数十万——“我们知道很多人住在没有做好应对大地震准备的建筑物里,”密苏里州紧急事务管理局地震项目经理杰夫·布里格斯告诉安达克。
尽管正在努力提高该地区的地震意识,但进展缓慢。资金不足,立法缺失;由于地震罕见,一般来说,地震并不像其他自然灾害那样“引起人们的关注”,布里格斯解释道。
然而,他补充道,当下一次大地震来袭时 — — 所有证据都表明它会发生 — — “这将是该州有史以来最大的自然灾害。”