新研究揭示古代地震强度

科学家发现了证据，表明大约1100年前，一场规模巨大的地震——或是两次连续发生的地震——袭击了太平洋西北地区的普吉特湾地区。该研究发表于《Science Advances》，通过树轮年代学确定西雅图附近的两个断层在公元923至924年之间的六个月内发生破裂。

地震风险被低估

这一发现挑战了以往研究认为该地区仅易发生小规模地震的观点。新结果表明，包括西雅图、塔科马和奥林匹亚在内的华盛顿州地区，可能面临比先前预估更为强烈的地震。

多断层破裂地震

一次涉及多个断层的地震往往是该地区最具破坏性的类型。然而，这类事件罕见且在历史记录中难以捕捉。新研究描述的地震很可能是多断层破裂的结果，因而危害尤为严重。

树轮揭示地震时间

为确定古代地震的发生时间，研究人员分析了普吉特湾周围六个地点的道格拉斯冷杉树轮。通过将这些树轮相互比较并与参考年表对照，他们发现树木在公元923年10月至924年3月之间死亡，从而将地震（或地震群）锁定在这六个月的窗口期。

“宫崎事件”确认年代

为提高结果的可信度，团队在树轮中寻找一种用于年代测定的特殊标记——即所谓的“宫崎事件”（Miyake event），它是一种突发的星际辐射峰值，可能源自太阳耀斑或超新星爆发，会在树木中留下碳‑14浓度的显著跳跃。研究人员在公元774至775年之间定位到此类事件，并以此为基准点进行年代校准，确认所采样站点的最新树轮年代为公元923年。

震级与能量释放

根据研究结果，科学家估算在这六个月窗口期内，要么是两次相继发生的震级分别为7.5级和7.3级的地震，要么是一场单一次多断层破裂的约7.8级地震。单一次地震的情景出现的概率约是两次分离地震的三倍。

相较于以往危害模型所依据的6.7级地震，7.8级地震释放的能量约为其38倍，极有可能引发局部海啸，并导致广泛的破坏和人员伤亡。

危害模型需更新

该研究的发现凸显了更新危害模型的必要性，以纳入此类高震级地震的可能性。现行模型未将如此强度的地震纳入考量，可能导致风险低估和灾害准备不足。

为最坏情况做好准备

尽管某一年发生如此极端事件的概率不高，但研究提醒必须为灾难性地震做好准备。建筑规范和应急响应计划应进行审查和更新，以反映可能出现的更大震级。

对太平洋西北地区的意义

新研究描述的地震可能是过去16,000年中该地区最强烈的一次。这再次强调了持续开展研究和监测的重要性，以更好地了解太平洋西北地区的地震风险，并制定有效的减灾对策。

近期地震活动激增

近年来，俄克拉荷马州的地震活动显著增加。2014年，该州共记录到145次3.0级或以上的地震，为有记录以来的最高值。这一活动激增部分归因于废水注入，这是石油天然气生产中使用的一种工艺。

废水注入与诱发地震

废水注入是指将石油天然气作业中的废水注入到地下井中。这种高压水会增加周围岩石的压力，导致既有断层滑动并引发地震。

美国地质调查局（USGS）和俄克拉荷马地质调查局发现，废水注入已经提高了俄克拉荷马州发生大地震的风险。该州有记录以来最严重的一次地震是一次5.6级地震，发生在2011年，与石油天然气作业有关。

地震活动加剧与未来风险

俄克拉荷马州地震活动加剧引起了人们对未来可能发生大地震的担忧。USGS估计，自2008年以来，俄克拉荷马州发生6.0级或以上地震的可能性增加了六倍。

其他地区石油天然气开采

俄克拉荷马州不是唯一一个受石油天然气生产引发的地震影响的地区。俄亥俄州、得克萨斯州、不列颠哥伦比亚省以及其他地区也观察到了类似关联。

减轻风险

研究人员正在致力于开发减轻废水注入导致的诱发地震风险的方法。一种方法是减少注入到地下井中的废水量。另一种策略是使用其他废水处理方法，例如地表注入或再利用。

持续监测和研究

USGS和其他机构正在持续监测俄克拉荷马州以及其他受石油天然气开采影响地区的震动活动。此外，正在进行持续的研究以更好地了解诱发地震的原因和风险。

延伸阅读

• USGS：诱发地震
• 俄克拉荷马地质调查局：地震
• 国家地理：俄克拉荷马州的地震与石油天然气废水有关

什么是火山学？

火山学是研究火山、火山爆发及其成因的科学。火山学家是专门从事这门学科的科学家，他们揭示了这些令人惊叹的地质奇观的奥秘。

成为一名火山学家

要成为一名火山学家，必须具备坚实的地质学基础。有志成为火山学家的学生通常会攻读地质学博士学位，重点关注火山过程和地球科学。该领域的博士后经验也非常有益。

一名火山学家的日常生活

火山学家的工作结合了实地考察和实验室研究。实地考察可以在各种地方进行，从活火山到海底热液喷口。

• 对活火山的实地考察： 火山学家可能会研究夏威夷基拉韦厄等活火山，收集有关熔岩流、火山灰沉积物和火山气体的资料。这项工作有助于他们了解喷发的动力学并评估火山危害。
• 对海底火山的考察： 火山学家使用遥控运载工具 (ROV) 探索海底火山，收集样本并研究在这些极端环境中茁壮生长的独特生态系统。

火山学领域的激动人心的发现

火山学带来了开创性的发现，包括：

• 海底矿床： 火山学家在海底发现了富含金银的巨大矿床。这些矿床是由与海底火山相关的热液活动形成的，具有潜在的经济价值。
• 火山爆发和危险： 研究表明，即使是看似平静的火山也可能产生猛烈的喷发。火山学家研究这些喷发的动力学，以了解其潜在的危险并制定缓解策略。

关于火山学的误解

关于火山学的一个常见误解是，火山总是温和且可以安全靠近。然而，火山学家已经表明，火山可能会突然且不可预测地喷发，对附近社区构成重大风险。

火山学的作用

火山学在理解地球的历史和过程方面发挥着至关重要的作用。通过研究火山，火山学家获得了以下方面的见解：

• 地球的地质演变： 火山在整个地质历史中塑造了地球的表面和大气层，提供了有关地球形成和演化的宝贵信息。
• 气候变化： 火山爆发会向大气中释放大量的火山气体和气溶胶，影响全球的气候模式。火山学家研究这些影响，以更好地了解火山在气候变化中的作用。

给有志成为火山学家的建议

对于那些希望在火山学领域谋求职业的人来说，以下建议至关重要：

• 建立牢固的地质学基础： 在地质学方面打下坚实的基础至关重要，包括岩性学、地球化学和地球物理学等课程。
• 最大化数学和物理技能： 精通数学和物理学知识对于了解火山过程和数据分析非常有帮助。
• 在专业大学攻读研究生学位： 选择一所拥有知名火山学教授的大学，以获得专业知识和指导。

火山学的魅力

对火山学家来说，他们工作中最引人入胜的方面是实地考察。这就像解决一部悬疑小说，拼凑线索以揭示地球炽热巨人的秘密。发现的兴奋和为理解这些神秘现象所做贡献的潜力激发了他们对火山学的热情。

米纳斯吉拉斯州悲剧

上周五，巴西米纳斯吉拉斯州一家铁矿石矿山的尾矿坝发生溃坝，导致大量水和矿山废料涌入Paraopeba河。这场灾难已造成至少58人死亡，另有数百人失踪。

这座大坝是1976年建成的一个综合设施的一部分，目前已退役，并且在检查中被认为是安全的。然而，对于其安全性一直存在担忧，全国流域民间社会论坛已敦促政府吊销该矿山的许可证。

环境灾难爆发

大坝坍塌导致大量含铁矿石的污水和淤泥涌入Paraopeba河，污染了大片水域。环保人士担心生态系统将受到长期影响，因为每逢降雨，铁矿石残留物都会被搅动起来。

这场灾难让人回想起2015年在另一座由淡水河谷公司（这家巴西公司拥有Brumadinho大坝）运营的大坝上发生的一次类似溃坝事故。那次垮坝造成19人死亡，数百人流离失所，并造成了广泛的环境破坏。

政府审查与调查

这场灾难使巴西的采矿业受到严格审查。尽管在2015年溃坝事故后做出了承诺，但为类似大坝建立监管框架的工作却进展甚微。巴西总检察长誓言将调查这起事件，而淡水河谷公司因这场灾难被罚款6600万美元。

政治影响

巴西新任总统雅伊尔·博索纳罗已承诺防止进一步的悲剧发生。然而，鉴于他在竞选中提出的放松管制纲领，包括开放亚马逊保护区进行农业和采矿活动，批评者们怀疑他是否会兑现承诺。

持续搜救行动

搜救行动正在进行中，但暴雨阻碍了救援工作的进展。当局已建议3000人疏散，因为他们担心另一座附近的矿坝的稳定性。然而，那座大坝随后被认为是安全的，救援工作也已恢复。

全球担忧

巴西矿难引发了人们对全球采矿作业安全性的担忧。仅在米纳斯吉拉斯州，就有数百座其他矿山被认定存在垮塌风险。这场灾难凸显了为采矿业制定严格法规并进行有效监管的必要性，以防止未来发生类似悲剧。

石笋：大自然的“地震记录仪”

在地表以下的洞穴深处，沉积着一些地层，它们保存着我们星球地震往昔的宝贵秘密。石笋，这些从洞穴底部升起的巍峨圆锥形构造，已成为颇具前景的“古地震指示物”，为我们提供了有关古代地震发生时间、震级和成因的线索。

揭开地震记录

研究人员发现，地震会破坏石笋的正常生长模式。当发生地震时，它会使地面发生位移，改变形成石笋的水滴流动。这些破坏会在石笋结构中留下明显的标志，例如错位、颜色变化和生长轴偏移。

通过研究这些破坏，科学家可以确定地震的发生时间。利用铀-钍测年等岩石测年技术，他们可以计算出受破坏的石笋生长的年代，并将其与该地区已知的地震事件相匹配。

案例研究：石笋作为地震见证

在沃巴什谷断层系统，由塞缪尔·潘诺领导的科学家团队利用石笋分析发现了古代地震的证据。在印第安纳州的唐纳休洞穴，他们发现一对石笋在大约 10 万年前停止生长，然后在 6000 年前恢复生长，这与该地区发生 7 级地震的时间相吻合。另一根较年轻的石笋在 1800 年前开始生长，与 6.2 级地震的时间相重叠，并显示出随后的生长轴偏移与附近的新马德里地震带的其他地震事件相一致。

石笋分析的优势

与传统的古液化研究（分析古代沉积物中的震动土壤）相比，石笋测年提供了以下几个优势。铀-钍测年使科学家能够发现远至 50 万年前的地震特征，将地震研究的范围扩展到放射性碳测年的局限之外。此外，石笋不易受到侵蚀和扰动，确保了地震记录能够长期保存。

挑战和未来方向

虽然石笋在古地震研究中显示出了巨大的前景，但值得注意的是，其他因素，例如气候变化和洪水，也会影响石笋的生长。为了建立古代地震的有力证据，需要在多个洞穴中找到多个年龄相近的石笋对，排除对生长中断的替代解释。

正在进行的研究正在探索改进石笋测年技术并区分地震和其他因素影响的方法。通过将石笋分析与其他方法相结合，科学家旨在创建过去地震活动的一个全面图景，为地震预警和灾害减轻提供有价值的见解。

揭开过去的秘密，把握未来

了解过去地震的周期性和特征对于评估未来地震风险至关重要。石笋能够在漫长的时间尺度上保存地震记录，为解开地球地震历史之谜提供了一种独特的工具。通过研究这些远古地层，科学家可以获得宝贵的知识，帮助社区为未来地震做好准备并减轻其影响。

从高空看我们星球的美

在浩瀚的宇宙中，地球像一颗充满活力的宝石，它的复杂美丽通过环绕我们星球运行的卫星的眼睛显现出来。从高耸的山脉到波光粼粼的海洋，地球的景观呈现出一种令人惊叹的奇观，它吸引了科学家和艺术家。

美国地质调查局的 Earth as Art 系列

几十年来，美国地质调查局 (USGS) 一丝不苟地收集了地球的卫星图像，展示了地球多样且令人惊叹的地形。这些图像已整理成著名的 “Earth as Art” 系列，并在国会图书馆和 Smithsonian.com 等享有盛誉的机构中展出。

欧洲航天局的 Flickr 流

近年来，欧洲航天局 (ESA) 已成为另一个令人惊叹的卫星图像多产来源。ESA 的 Flickr 流拥有大量地球图像集合，按“地球从太空”等主题分类。这个庞大的存储库为任何有兴趣从独特的角度探索我们星球的人提供了视觉盛宴。

卫星图像作为艺术

卫星图像的出现彻底改变了我们感知地球的方式。我们不再局限于陆地视角，现在我们可以从太空的有利位置惊叹于我们星球错综复杂的美丽。卫星图像超越了它们的科学价值，成为艺术作品，捕捉想象力并激发敬畏。

从国际空间站看到的地球景观

国际空间站 (ISS) 提供了一个前所未有的平台，可以从太空中观察地球。国际空间站上的宇航员捕捉到了我们星球令人惊叹的图像，展示了它鲜艳的色彩、错综复杂的图案和动态过程。这些图像已成为地球美丽和脆弱性的标志性代表。

从欧洲航天局的 Flickr 流中欣赏地球的壮丽景色

ESA 的 Flickr 流 Earth from Space 类别证明了该机构致力于捕捉和分享我们星球的奇迹。该系列展示了各种各样的图像，从加拿大北部的冰雪景观到艾尔湖盆的红土。每幅图像都让我们瞥见地球隐藏的美，揭示了它的地质奇观、生态多样性和人类影响。

您会考虑将哪些地球卫星图像作为艺术品挂在您家中？

艺术的主观性允许个人喜好指导我们的选择。有些人可能会在南极光的空灵美中找到慰藉，而另一些人则会被喜马拉雅山坡上茂密的植被所吸引。地球景观的显着多样性确保了每颗心和每种思想都会被图像所吸引。

地球从太空延时视频

为了真正欣赏我们星球的动态特性，延时视频提供了一种身临其境的体验。这些视频将一段时间内拍摄的多个图像拼接在一起，揭示了地球表面发生的细微变化。从植被的季节性变化到云层在大洲上空移动，延时视频让我们着迷地一瞥我们星球不断变化的美。

夏威夷遭遇

随着飓风伊塞尔接近夏威夷大岛，它为科学家们提供了一个难得的机会，让他们见证两种强大的自然力量之间的相互作用：一场巨型风暴和一座活火山。该岛独特的地质景观以休眠和喷发的火山为特色，为这一自然奇观增添了一个耐人寻味的维度。

火山活动和飓风强度

尽管飓风在夏威夷并不常见，但基拉韦厄火山的持续喷发引发了人们对其对风暴行为的潜在影响的疑问。专家推测，释放到大气中的火山气体和颗粒会加剧飓风的某些方面。

研究表明，细小的火山颗粒会导致风暴云中的水滴变小，从而允许上升气流将它们带到更高的地方。这个过程在云中产生电荷不平衡，从而导致闪电活动增加。然而，火山喷发对风速和整体风暴强度的确切影响仍然是气象学家们争论不休的话题。

大气压对火山的影響

即將到來的颶風也可能引发了大岛最近发生的 4.5 级地震。与大风暴相关的大气压力变化会促进地震活动，尽管科学家们注意到，无论如何，地震很可能会发生，只不过稍晚一些。

同样，一些专家提出，过去台风的低气压可能影响火山喷发的时机。然而，另一些人则认为，火山活动的大部分发生在地下深处，那里的气压变化可以忽略不计。

休眠火山对飓风环流的影响

当飓风伊塞尔穿过大岛时，毛纳凯阿和毛纳罗亚的休眠山峰将改变风暴的风环流模式。当飓风向毛伊岛和欧胡岛移动时，这些山峰可能会破坏并削弱飓风，或者它们可能会加速其已经很强的风速。

次生危害：泥石流和边坡不稳定性

除了飓风和火山之间的直接相互作用外，与风暴相关的大量降水也带来了重大问题。当夏威夷崎岖的火山地形受到大雨袭击时，容易发生泥石流和其他边坡不稳定性。

研究和未来影响

飓风伊塞尔和夏威夷火山之间的相遇为科学家们提供了一个宝贵的机会来研究这些自然现象之间的复杂相互作用。正在进行的研究重点在于了解地表压力对火山喷发的影响以及火山喷发在塑造飓风行为中的作用。

了解这些关系对于改进预测模型和减轻与这些强大的自然力相关联的潜在风险至关重要。

艾姆间冰期之谜

在 11.6 万至 12.9 万年前，海平面明显高于今日，淹没了沿海地区和整个岛屿。艾姆间冰期海平面上升的原因一直是个谜，但一项新的研究表明，这可能是由西南极冰盖的崩溃引发的。

格陵兰沉冤得雪

科学家们最初认为格陵兰冰盖应对艾姆间冰期的海平面上升负责。然而，最近的地质证据表明，格陵兰的冰盖保持完好，洗清了嫌疑。

西南极洲的作用

由于其巨大的规模和不稳定性，西南极冰盖成为头号嫌疑犯。为了调查它的作用，冰川学家分析了在冰盖海岸附近钻取的沉积物岩心。他们发现，在艾姆间冰期，来自阿蒙森省和派恩岛冰川区域的物质逐渐消失，只留下了来自南极半岛的淤泥。

冰盖坍塌

这一发现表明，阿蒙森和派恩岛冰川区域的冰已经停止流动或融化，而南极半岛上的冰川仍然存在。研究人员得出结论，西南极冰盖已经坍塌，丧失了向海洋环境输送沉积物的能力。

温度敏感性

西南极冰盖的坍塌凸显了其对温度变化的脆弱性。这令人担忧，因为冰盖目前正在显示出压力迹象。然而，重要的是要注意，艾姆间冰期并非今日气候变化的准确类比，因为它是由自然因素而不是人类活动推动的。

不稳定迹象

尽管艾姆间冰期和现今气候有所不同，但南极洲正表现出不稳定的迹象。自 1992 年以来，西南极冰盖已经损失了 3 万亿吨冰，近几十年来冰川损失正在加速。

东南极洲的担忧

不仅是西南极，而且是长期以来被认为稳定的东南极冰盖也显示出冰川消融的迹象。冰川学家观察到文森斯湾和托滕冰川的冰川变薄和流动速度加快。这些系统储存的冰足以使海平面上升 30 英尺。

对海平面的影响

根据美国宇航局的数据，自 1992 年以来，南极冰川融化已经使全球海平面增加了 0.3 英寸。如果南极洲的所有冰都融化，海平面将上升 190 英尺。虽然这看起来很极端，但研究表明，燃烧所有可用的化石燃料可能会融化整个冰盖。

进一步的研究

研究人员计划在南极洲附近钻取更多的沉积物岩心，以获取更多关于艾姆间冰期的信息。他们的发现将有助于我们更深入地了解南极冰盖对气候变化的脆弱性及其对海平面上升的潜在影响。

地震多发地区的生命线，预警系统

在地震频发的地区，即使只有几秒钟的预警也能产生重大影响。日本、墨西哥和台湾等地部署的预警系统，为实施短期缓解措施提供了至关重要的缓冲时间。这些系统旨在通过减缓或停止火车和电梯运行、将公用设施和工厂切换到安全模式以及让人们转移到更安全的地方，将地震造成的摇晃影响降至最低。

日本的地震预警系统：案例研究

日本是一个极易发生地震的国家，一直处于地震预警系统开发的最前沿。经过多年的精心开发，日本的地震预警系统于 10 月启动。然而，其近期的表现引发了人们对其有效性的质疑。

1 月 26 日，一场 4.8 级地震袭击了能登半岛，该半岛位于东京西北约 200 英里处。尽管震中距离很近，但并没有发布任何预警。日本媒体迅速谴责了该系统的失效，但更仔细的检查显示了一种更微妙的情况。

了解地震烈度和震级

为了理解该系统的性能，区分地震烈度和震级至关重要。震级测量地震震源释放的能量，而烈度则衡量特定位置的地面运动的严重程度。日本的地震预警系统被设计为仅在预测烈度达到 5 弱或以上时才会发布预警。

1 月 26 日的地震：一个试验案例

在 1 月 26 日的地震中，该系统预测烈度为 4。然而，在一个名叫轮岛门前的城镇，烈度达到了 5 弱。尽管存在这种差异，但并未报告任何人员伤亡或财产损失。

日本气象厅的专家解释说，这种差异属于该系统预期性能范围之内。但这一事件引发了人们对其预警标准的质疑。

平衡损失减轻和预警阈值

预警系统的有效性在于其平衡损失减轻与自满风险的能力。如果对小地震发布预警过于频繁，人们可能会变得麻木，从而在大地震发生时忽视预警。

“大地震”的挑战

日本始终意识到可能发生一场灾难性地震，通常称为“大地震”。日本的地震预警系统旨在为发生这种情况提供数秒的关键预警。然而，该系统在 1 月 26 日地震期间的表现凸显了在面对最严重的地震时完善这些系统并确保其有效性的持续挑战。

持续不断地完善和调整

随着预警系统持续发展，持续不断地完善和调整至关重要。通过分析过去地震的数据、纳入新技术并参与国际合作，可以改进这些系统，以便在面对自然界最强大的力量之一时提供更大的保护。

热水爆炸：一种隐藏的危险

黄石国家公园以其令人惊叹的自然美景而闻名，但其地表之下却潜藏着一个隐藏的危险：热水爆炸。这种剧烈事件发生在岩浆加热的水和蒸汽在地下积聚时，导致地表像旋转木马上的骏马一样上下起伏。尽管这些运动大部分都是无害的，但有时它们会达到临界点并爆炸。

即将发生的爆炸的预警信号

科学家们仍在努力了解引发热水爆炸的确切机制，但他们已经确定了一些预警信号。一个关键指标是地面变形。当岩浆和蒸汽在地下积聚时，它们会导致地面隆起和下沉。另一个迹象是形成新的蒸汽喷口或现有间歇泉的行为发生改变。

监测和威胁评估

为了保护游客免受这些潜在危险的侵害，公园地质学家和科学家们一直在监测公园的地质情况。他们使用各种技术，包括地面形变测量、温度探头、地震仪和卫星雷达图像。这些数据帮助他们识别面临热水爆炸风险的区域，并制定威胁评估计划。

膨胀的平原：一种潜在的威胁

黄石地区最令人担忧的区域之一是黄石湖底的“膨胀的平原”。据信，这个宽 640 英尺、高 100 英尺的隆起是由湖床下积聚的蒸汽或二氧化碳引起的。科学家们特别担心，因为它沿着地壳中的裂缝——断层线——延伸，这可能会导致压力积聚达到临界点。

过去​​的爆炸及其影响

整个历史中，黄石都发生过热水爆炸。过去​​的爆炸在地面上留下了坑洞和洼地，并产生了高达三英里半的碎片层。对这些沉积物中发现的木质碎片进行放射性碳测年表明，每 3,000 至 14,000 年就会发生一次重大爆炸。

最近的活动和安全措施

近年来，黄石地区出现了活动加剧的现象，包括新的蒸汽喷口开放和间歇泉行为发生变化。2003 年，在诺里斯盆地以北的一条 230 英尺长的线上开辟了十四个新的蒸汽喷口，释放出大量的水蒸气羽流和粉状玻璃碎片。2014 年，诺里斯盆地的间歇泉开始在奇怪的时间喷发，该地区的地温也急剧上升。

为了确保游客安全，公园管理员已经关闭了面临热水爆炸风险的区域。他们还使用温度探头和地震仪监测步道旁的区域，并实施了一项威胁评估计划，以识别和减轻潜在危险。

结论

黄石国家公园是一个独特而迷人的地方，但它也是一个地质热点，具有发生热水爆炸的可能性。通过了解预警信号并监测公园的地质情况，科学家和公园管理人员可以帮助保护游客免受这些隐藏的危险侵害。