為什麼屹立了10,000年之久的奇葩岩石不會倒?

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奇妙平衡的岩石

這些看起來違反重力定律的巨型岩石可能顯示出聖安德烈斯斷層(San Andreas Fault)的地震可以跳轉到另一個在南加州的主斷層。這可能會影響此地區地震的嚴重程度,和國家如何為未來的地震做準備。

儘管附近有活斷層,這些岩石仍然維持著微妙的平衡而不會傾倒。研究人員說,這可能表示由聖安地列斯斷層,一道800英里長(約1287公里)的斷層,切過加州,並標誌著北美板塊和太平洋板塊的交界-產生的地震震動,能夠轉移到鄰近的聖哈辛托斷層(San Jacinto Fault),減低岩石座落處整體的地震搖晃。

聖安德烈斯斷層

這些花崗岩組成的岩石被稱為 “奇妙平衡的岩石(Precariously Balanced Rocks)”,或PBRs。當一顆佈滿刻痕/紋理的巨大岩石透過板塊活動從地表之下提升就會形成這種岩石。斯坦福大學博士後研究員,同時也是這份研究的共同作者Julian Lozos說,當岩石上升後,風、水及其他作用開始一點一滴地侵蝕它,最終鑿出來剩下的就是這顆保持微妙平衡的岩石。

PBRs的形成通常歷經好幾千年或幾萬年。研究人員說這些岩石遍布全球,包括在美國和紐西蘭的地震易發區/地震帶。他們補充說,在加州和內華達州西部有超過1,200個PBRs。

奇妙平衡的岩石2

在最近的研究中,研究人員集中研究的PBRs是大約10,000歲,座落在聖貝納迪諾山脈(San Bernardino Mountains),約在洛杉磯以東90英里處(約145公里)。

找出活斷層附近PBRs的位址可以幫助政府規劃未來因應地震的方案。該研究的首席作者Lisa Grant Ludwig是在加州大學歐文分校研究聖安地列斯斷層的專家,她說,為了在容易發生地震的地區準備的基礎設施-包括供水,電信和能源系統, “我們希望可以知道大概應該準備些什麼”。

斷層多的位置

聖安德烈斯斷層2

斷層附近的PBRs  “意味著,聖安地列斯和聖哈辛托可能會一起發生地震,這將是一個巨大的地震,並且對南加州內地有很大的影響” ,Lozos告訴Live Science。

Grant Ludwig說,在大多數情況下,PBRs的位置皆可以理解,因為他們通常不會像研究人員在聖貝納迪諾山脈研究的那些一樣,那麼地靠近活斷層。她並補充,在南加州斷層附近的這些石頭如何能維持一直是個謎。

奇妙平衡的岩石3

Lozos說,研究人員利用3D模型來模擬不同類型的晃動會如何影響各種形狀和大小的岩石。有些岩石很容易被快速的小震動震倒,有些岩石被慢速、晃度大的震動震倒。

Lozos說,PBRs出現在聖安地列斯斷層的附近,顯示出這附近並不會經常發生地震,或者發生了地震卻釋放很少的能量。

Lozos說,斷層斷裂的錯動(ruptured fault)可以繼續發生在同一個斷層,或者“跳”到附近的斷層。他補充說, “就像這個錯動從另一個出口下高速公路”。 也許是錯動“沿著聖安地列斯一路衝下來,然後決定要繼續往前,或者從聖哈辛托的出口出去”。

Lozos說“如果有一個錯動從聖哈辛托開始並跳轉到聖安地列斯”,到了聖安地列斯斷層後能量將會減少,因為跳躍的過程將會吸收能量。 當一個地震不止涉及到一個斷層的時候,就稱為“多斷層(multi-fault)”地震。

Lozos說,聖安地列斯和聖哈辛托斷層附近的PBRs也令人費解,因為這些岩石大約都有10,000年的歷史,然而這個地區通常每隔200至300年間都有發生地震。

根據研究,有高達80%的崎嶇地形都是由這兩個斷層造成的,例如橫跨太平洋和北美板塊邊界的山脈。聖安地列斯斷層讓我們了解到北美板塊以每年大約1英寸(2.3公分)的速度向南移動,而太平洋板塊以每年3英寸(8公分)的速度向北移動。

聖哈辛托斷層是較大的聖安地列斯斷層的一部分,並且他們一起釋放了大部分太平洋板塊和北美板塊之間的能量。

“地震發生前,在斷層中已積累了一定量的壓力” Lozos告訴Live Science。他說,當累積的壓力量高到足以超越斷層的力量,地面就會開始晃動,實質上就是造成斷層的錯動。

歷史性的地震

大地震

地震是很難預測的,但科學家說,未來可能會有一個整個聖安地列斯斷層都發生錯動的地震。從1857年以來(繼特洪堡地震Fort Tejon earthquake之後),在聖安地列斯斷層南部從來沒有發生過大地震。然而在1906年,斷層北段有發生錯動,造成舊金山重大損害。

1857年的地震,還有其之前的1812年地震,我們很難重建當時的狀況,因為當時沒有地震儀器來測量和記錄地震的數據。然而有證據指出,1857年大地震在聖安地列斯斷層發生的那個區段,是在1812年地震中已經錯動過的區段。

1812年和1857年的地震對附近的城鎮造成巨大的損害,樹根都斷裂了,附近的教會Mission San Gabriel的鐘樓也倒塌。然而PBRs仍然完好如初,這意味著有什麼原因減輕了它們周圍的晃動。

附近的城鎮的損害大小也取決於斷層壓力移動的方向。Lozos說,如果錯動施力向北,地面會有較強向北方的運動,反之亦然。到目前為止,還沒有任何一個充滿能量的錯動,無論南向或北向,通過PBRs所在的位置。

在聖安地列斯和聖哈辛托斷層附近,多斷層地震可能讓PBRs周圍的地震震度降低,Lozos說,“但如果突然涉及到兩個斷層,就極有可能發生更大的地震”。
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來源: Livescience