卡斯卡迪亚俯冲带是地球上最大的危险之一，越来越受到关注

熊明青

Cascadia俯冲带的横截面示意图显示了海底板块（浅灰色）在北美大陆板块下方移动，以及其他特征。来源：美国地质调查局

（）据哥伦比亚气候学院：在不列颠哥伦比亚省南部、华盛顿州、俄勒冈州和加利福尼亚州北部的海岸外，有一条600英里长的狭长地带，太平洋海底正缓慢向东潜入北美。这个地区被称为卡斯卡迪亚俯冲带，有一个巨大的逆冲断层，在这个地方，构造板块以一种高度危险的方式相互移动。

这些板可以周期性地锁住，并在大范围内产生应力——最终在它们最终相互碰撞时释放。结果是：世界上最大的地震，震动海床和陆地，并产生100英尺或更高的海啸。

这样的断层导致了2011年福岛核灾难。阿拉斯加、智利和新西兰等地也有类似的区域。在卡斯卡迪亚，大地震被认为大约每500年发生一次，大约需要几百次。上一次发生在1700年。

长期以来，科学家们一直致力于了解卡斯卡迪亚俯冲带的地下结构和力学，以描绘最容易受到地震影响的地方，它们可能有多大，以及可能产生什么警告信号。没有预测地震这回事；相反，科学家们试图预测多种情况的概率，希望能帮助当局设计建筑规范和预警系统，以最大限度地减少事故发生时的损失。

一项新的研究有望大大推进这项工作。一艘研究船沿着几乎整个区域拖曳了一系列最新的地球物理仪器，首次对海底下的许多复杂结构进行了全面调查。其中包括下行海洋板块和上覆沉积物的几何形状，以及覆盖北美板块的组成。这项研究发表在《科学进展》杂志上。

领导这项研究的哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的海洋地球物理学家苏珊娜·卡波特说：“公共机构目前使用的模型是基于一组有限的80年代低质量的旧数据。”。“大推力的几何形状比之前假设的要复杂得多。这项研究为地震和海啸危险评估提供了一个新的框架。”



Cascadia俯冲带的海底下地图，显示了向东移动的Juan de Fuca地方和北美板块之间的断层深度。黄色/橙色表示深度较浅；绿色，更深；最深的蓝色/紫色。黑色对角线近似于分区的不同分段之间的划分。右侧的波浪形红线表示坚硬大陆岩石的向海边缘，这显然导致该区域断裂成这些部分。来源：修改自Carbotte等人，《科学进展》，2024

这些数据是拉蒙特的研究船Marcus G.Langseth在2021年为期41天的巡航中收集的。船上的研究人员用强大的声音脉冲穿透海底，读取回声，然后将其转换为图像，这与医生创建人体内部扫描的方式有些相似。

一个关键发现是：大逆冲断层带不仅仅是一个连续的结构，而是至少分为四个部分，每个部分都可能在一定程度上与其他部分的运动隔绝。长期以来，科学家们一直在争论过去的事件，包括1700年的地震，是破坏了整个区域还是只是部分区域——这是一个关键问题，因为破坏时间越长，地震就越大。

数据显示，这些分段是由埋藏特征划分的，包括大断层，相对的两侧垂直于海岸滑动。这可能有助于缓冲一个片段向下一个片段的移动。

华盛顿大学的地球物理学家、该研究的合著者哈罗德·托宾说：“我们不能说这肯定意味着只有单个片段会破裂，也不能说整个过程肯定会同时发生。”。“但这确实提升了存在分段破裂的证据。”

这些图像还表明了分割的原因：覆盖北美大陆板块的刚性边缘由许多不同类型的岩石组成，这些岩石在数千万年的不同时间形成，其中一些岩石比其他岩石密度更大。大陆岩石的这种变化导致进入的、更柔韧的海洋板块弯曲和扭曲，以适应上覆压力的差异。在一些地方，分段以相对陡峭的角度向下，在另一些地方则以较浅的角度向下。

研究人员特别关注了一个片段，该片段从温哥华岛南部与华盛顿州接壤，或多或少结束于俄勒冈州边境。

其他板块的地下地形相对粗糙，断层和俯冲海山等海洋特征与上板块摩擦，这些特征可能会侵蚀上板块，并限制任何地震在板块内传播的距离，从而限制地震的规模。相比之下，温哥华-华盛顿部分则相当顺利。这意味着它更有可能同时沿整个长度断裂，使其成为最危险的部分。

同样在这一段中，海底以相对于其他段较浅的角度俯冲在大陆地壳之下。在其他板块中，板块之间的大部分地震易发界面位于近海，但在这里，研究发现，浅俯冲角意味着它可能直接延伸到华盛顿奥林匹克半岛下方。这可能会放大陆地上的任何震动。

托宾说：“这需要更多的研究，但对于塔科马和西雅图这样的地方来说，这可能意味着令人担忧和灾难性之间的区别。”。

自数据可用以来，一个由州、联邦机构和学术机构组成的联盟已经在仔细研究其影响。

至于海啸灾害，加拿大地质调查局的研究科学家Kelin Wang没有参与这项研究，他说“这项工作仍在进行中”。

王的团队正在利用这些数据对温哥华岛附近可能引发海啸的海底特征进行建模。（一般来说，海啸发生在地震期间，当深海底向上或向下移动时，会向地表发出波浪，当波浪到达较浅的沿海水域时，波浪会集中能量并聚集高度。

研究人员表示，可能影响建筑规范或其他准备方面的实际评估最早可能在明年公布。卡博特说：“这里比以前推断的要复杂得多。”。