2月27日新模型可能会改善湾区地震灾害图

圣克鲁斯山脉定义了旧金山以南湾区的地理环境，保护半岛免受太平洋寒冷海洋层的影响，并形成了该地区臭名昭著的小气候。该范围还代表了生活在硅谷的危险：圣安德烈亚斯断层沿线的地震。

在持续几秒钟到几分钟的爆发中，地震一次移动了该地区的地表米。但研究人员从未能够将地球压力的快速释放和多年来地壳的弯曲与数百万年来山脉的形成调和起来。现在，通过结合地质、地球物理、地球化学和卫星数据，地质学家创建了一个可以解析这些时间尺度的 3D 构造模型。

这项研究发表在2 月 25 日的《科学进展》杂志上，显示更多的山体建筑发生在圣安德烈亚斯断层沿线大地震之间的时期，而不是地震本身期间。这些发现可用于改进当地的地震灾害图。

“这个项目的重点是将与地震相关的地面运动与数百万年来山脉的隆起联系起来，以全面了解湾区的危险实际情况，”主要研究作者、博士生柯蒂斯巴登说。 D. 斯坦福大学地球、能源与环境科学学院(斯坦福地球)地质科学专业的学生。

弯曲和断裂

地质学家估计，圣克鲁斯山脉大约在四百万年前开始从海平面隆起，是由于圣安德烈亚斯断层弯曲处周围的压缩而形成的。该断层标志着太平洋板块和北美板块之间的边界，它们以走滑运动的形式水平移动。

对变形(岩石形状的变化)的测量表明，在地震期间和地震之间，地球表面在圣安德烈亚斯断层周围弯曲和伸展，并且在几秒钟、几年甚至几十年内表现得非常像弹性带。但这种经典方法无法与地质观测数据保持一致，因为它不允许岩石屈服或从翘曲和拉伸的应力中断裂，就像它们最终在自然界中那样——在地球山脉中已经观察到这种效应。

“如果你试图把地球当作一根橡皮筋，把它推得太远，你就会超过它的力量，它就不会再表现得像一根橡皮筋了——它会开始屈服，它会开始屈服。打破，”高级研究作者、斯坦福地球学院地质科学教授乔治·希利说。“几乎每个板块边界都普遍存在这种断裂效应，但很少以一致的方式解决它，让你从地震中得到长期影响。”

通过简单地让岩石在他们的模型中破裂，研究作者阐明了与地震相关的地面运动和地震之间的地面运动如何在数百万年中建造山脉。结果令人惊讶：虽然地球科学界认为地震是造山过程的主要驱动力，但模拟显示大部分隆起发生在地震之间。

“传统观点认为，岩石的永久隆起实际上是由于地震的巨大力量而发生的，”希利说。“这表明地震本身实际上在某种程度上减轻了积累的压力。”

邻里实验室

由于圣克鲁斯山脉与斯坦福大学、加州大学伯克利分校和地质调查局 (USGS) 等多家研究机构相邻，因此科学家们在 100 多年的时间里收集了大量有关该山脉的信息.

1989 年洛马普列塔地震和 1906 年旧金山地震等最近发生的重大事件尤其刺激了收集地质和地球物理数据的努力，但圣克鲁斯山脉的形成可能跨越了数百万年的数十万次较小的地震，根据研究人员。

研究作者汇编了现有的一组观测数据，并通过测量困在山脉岩石中晶体中的氦气收集了新的地球化学数据，以估计这些岩石从数千英尺以下到达地表的速度。然后，他们将这些数据集与模型预测进行比较，以确定地震与山脉抬升和侵蚀的关系。该过程需要数年时间来指定材料特性，以反映自然所需的复杂性。

地震影响

研究人员从 400 万年前圣克鲁斯山脉开始抬升到现在进行了模拟，以了解圣安德烈亚斯断层附近的地形随时间演变如何影响近期和未来可能发生的地震。

“目前，旧金山湾区的地震危险性评估主要基于过去几百年的地震时间和最近的地壳运动，”巴登说。“这项工作表明，仔细的地质研究，在比单个地震更长的时间尺度上测量造山过程，也可以为这些评估提供信息。”

科学家们目前正在撰写一篇配套论文，详细说明如何使用这种新模型改进危害风险图。

“我们现在有一条前进的道路，实际上有一套可行的机制来解释不同时间尺度的估计之间的差异，”希利说。“我们越能把所有东西组合在一起，我们的危害评估就越有根据。”

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