新理论揭示气候过程 冰盖融化与中部大陆地震之间的关系

冰层融化，冰水不断冲入密西西比河。河水奔流，冲走沉积物，从而减轻了地壳的负重……

为什么新马德里断层，在大陆中间，而不是沿着构造板块边界，能发生如1811年和1812年震惊美国东部那样的大地震，普渡大学研究的一项新理论可以解决这个谜。

该理论认为产生震级7-7.5级地震的必要能量来自很久以前在地球地壳积蓄的应力。最后一个冰河时代末期密西西比河的急剧侵蚀减弱了保持新马德里断层稳定的防滑力，从而引发地震。

领导该项研究的普渡大学地球与大气科学教授埃里克·加来说，该理论是第一个解释断层怎么可能在最近的过去发生大地震，而今天却没有迹象显示其正在积蓄能量诱发再次地震。

“我们理解为什么地震通常发生在板块之间的结合部，如在加州，但让人迷惑不解的是，为什么在大陆中间没有明显地表变形的地方也发生地震，"加莱说。"我们的理论将外部气候驱动过程，冰盖融化与地震联系起来。”

加来和其他人10多年来对错层进行分析，使用全球定位系统测量来捕捉地球表面运动情况，这些信息代表能量积蓄，传统上被用来评估是否可能发生地震。随着数据的收集，很明显，沿新马德里断层没有出现此类动向。

论文的合著者，普渡大学地球与大气科学副教授安德鲁·弗里德说，在表面没有可识别动向可以解释该地区必备的地壳应力是如何积蓄起来，那么这些压力一定是从不再活跃的过去构造过程中遗留下来的。

“对这部分大陆没有变形，但发生地震的事实，唯一可信的解释就是，这些应力是很久以前积聚而成的，”弗里德说。“过去的地质进程，如大西洋的开放和落基山脉隆起，可能对中西部产生了挤压。由此产生的应力被压存了数百万年，直到隆起伴随着密西西比的侵蚀导致下面的旧断层松脱释放。”

如果北美大陆该地区预先就有诱发地震的应力，将很难评估该地区的地震风险。

加莱说，已破裂的断层部分未来不可能有地震，因为目前没有办法对其重新加载，但该地区的其它断层未来仍然有大地震的风险。

“不幸的是，这一储存的应力是我们看不见的，通常用来测量应变和变形以评估某个地点是否有潜在地震的方法并不适用于该地区”，加莱说。“在这种情况下，一旦在某一断层发生地震，震完也就结束了，但这也意味着，该区域其它现在似乎沉寂的断层仍可能被触发。”

该小组工作由美国地质调查局提供资助，具体研究结果刊登在自然杂志现刊的一篇论文中。

加莱说，在从16000年到10000年前的一个时期，冰层融化，冰水不断冲入密西西比河。河水奔流，冲走沉积物，从而减轻了地壳的负重。由于这种相对急剧的卸重作用，地壳反弹回升，从先前位置略微隆起。这轻微的拱起就造成了地壳上层被拉伸而底层被压缩，对原有的断层施加足够的力量来触发地震，从3000多年以前在新马德里地区开始，到1811 -1812年地震达到顶峰。

他说要证明这一作用过程是否适用于世界上类似的地震带，还需收集更多的数据。

论文其他的合著者包括孟菲斯大学的罗伊·范·艾斯戴尔和西北大学的瑟斯·斯坦。

自 X-Journals：New Theory Links Climate Process, the Melting of the Ice Sheet, and Mid-continent Earthquakes

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