一篇新论文解释了断层岩的特性和十亿多年前发生的地质事件如何预示着犹他州人口中心的地震活动。犹他州的瓦萨奇断层沿着瓦萨奇山脉西缘延伸约240英里，从爱达荷州南部延伸至犹他州中部。它穿过盐湖城和该州其他主要人口中心。该断层被归类为地震活跃的正断层，这意味着它是地壳中一个随着时间的推移而反复移动的断裂。

犹他州立大学地球物理学家斯里沙兰·施里德哈兰（Srisharan Shreedharan）表示：“在不同的构造体系中，板块不断分离，形成了正断层。瓦萨奇断层构成了盆地-山脉地质区的东部边缘，该地质区在数百万年间不断延伸和断裂。”

犹他州立大学地球科学系助理教授什里德哈兰解释说，正断层通常类似于两块岩石。在这些系统中，“上盘”板块相对于“下盘”板块向下移动。

“滑动面的倾角往往很陡，通常在45到90度之间，”他说。“瓦萨奇断层向西倾斜，在盐湖城地区的地表形成一个陡峭的角度。”

2020年麦格纳地震引出的关键问题

陡峭的角度可能意味着地震期间地震活动可能会受到抑制，并使居民和建筑物免受地面上的大量伤害和破坏。

犹他州立大学地质学家斯里沙兰·施里德哈兰（左）和林赛·布罗德里克（右）在美国犹他州布里格姆城附近的瓦萨奇断层采集岩石样本。图片来源：亚历克西斯·奥尔特，犹他州立大学

“但2020年发生在盐湖城以西约9公里深处的麦格纳地震造成了人员伤亡和近5000万美元的财产损失，”什里德哈兰说。“这给我们敲响了警钟。如果瓦萨奇断层地表倾斜如此之陡，我们想知道地震是如何以及为何发生在如此浅的深度。”

Shreedharan 与犹他州立大学地球科学系副教授 Alexis Ault 和博士生 Jordan Jensen 合作，发表了关于瓦萨奇断层沿线地震发生原因以及断层沿线社区为何比此前认为的更容易受到地震破坏的新发现。他们的论文最近发表在美国地质学会同行评议期刊《地质学》上。该研究由美国地质调查局地震灾害项目资助。

实验室工作揭示了深度较浅的倾角

Shreedharan 利用从断层采集的岩石样本，结合其岩石变形与地震力学实验室的实验和分析，以及 Ault在犹他州立大学显微镜核心设施的地震地质学和断层岩石结构方面的研究专业知识。他们的研究揭示了有关瓦萨奇断层地震风险的重要线索。

从左至右，犹他州立大学地质学家林赛·布罗德里克 (Lindsey Broderick)、斯里沙兰·什里德哈兰 (Srisharan Shreedharan) 和亚历克西斯·奥尔特 (Alexis Ault) 在什里德哈兰的岩石变形与地震力学实验室讨论研究过程。科学家们在4月25日出版的《地质学》杂志上发表了关于犹他州瓦萨奇断层的研究成果。图片来源：M. Muffoletto， USU

“尽管瓦萨奇断层在盐湖城处急剧下沉，但随着向西移动，其深度弯曲得更平缓，而且在地震深度处的角度可能比预期的要浅得多，”什里德哈兰说。“这意味着地震破裂可能导致地表更强烈、更剧烈的摇晃——这意味着受伤和破坏的可能性更大。”

此外，科学家们发现，瓦萨奇断层浅倾角部分可能发生地震滑动，因为断层岩石本身比周围未受损的岩石要脆弱得多——磨损严重、光滑得多。

数十亿年的变形形成了断层

“事实证明，这种我们通过变形实验和显微镜观察发现的弱摩擦行为，是17亿多年前发生变形的产物，当时现在的瓦萨奇断层位于地球更深的地方，”奥尔特说。“此后反复发生的地震进一步改变了断层的特性，导致断层岩石在未来再次断裂。”

什里德哈兰说，了解一块岩石的摩擦力为何比另一块岩石弱，就像比较冰和沙子一样。

“你可以想象，光滑的岩石比表面粗糙的岩石更容易滑动，而且角度更小，”他说。“这个过程在我们脚下持续发生，尽管速度非常缓慢。”

编译自/ScitechDaily