地震每天都在震動(dòng)和震動(dòng)世界。地質(zhì)調(diào)查局 (USGS) 估計(jì)，每年大約發(fā)生 50 萬(wàn)次地震，其中大約 100,000 次是可以感覺(jué)到的，大約 100 次會(huì)造成破壞。其中一些強(qiáng)大的地震摧毀了國(guó)家，奪去了數(shù)千人的生命，并為經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇造成了數(shù)十億美元的損失。

下一次大地震會(huì)在什么時(shí)候發(fā)生?回答這個(gè)問(wèn)題的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)加利福尼亞的圣安德烈亞斯斷層和土耳其的北安納托利亞斷層等區(qū)域。但是，陸地上這些地震活躍的地區(qū)，在構(gòu)造板塊的邊界，并不是唯一需要深入研究的地方。特拉華大學(xué)地質(zhì)科學(xué)副教授杰西卡沃倫正在探索海洋中部，那里經(jīng)常發(fā)生里氏 6 級(jí)地震，她的發(fā)現(xiàn)可能有助于科學(xué)家預(yù)測(cè)陸地地震。

UDaily 與沃倫系，以了解有關(guān)她最新研究的更多信息，該研究于2021 年 8 月 5 日發(fā)表在《自然地球科學(xué)》上。

您是如何開(kāi)始這項(xiàng)研究的?

沃倫：這項(xiàng)工作源于之前對(duì)海底巖石的研究，并涉及我的同事 Arjun Kohli，他現(xiàn)在是斯坦福大學(xué)的研究科學(xué)家，Monica Wolfson-Schwehr，他現(xiàn)在是海岸和海洋測(cè)繪中心的研究助理教授和 Cécile Prigent，我小組的前博士后，現(xiàn)在是巴黎大學(xué)的教授。這群有趣的人擁有所有不同領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，可以為該項(xiàng)目帶來(lái)不同的專業(yè)知識(shí)。國(guó)家科學(xué)基金會(huì)提供了資金支持。

你研究了什么樣的巖石，你是如何得到它們的?

沃倫：這些巖石來(lái)自與圣安德烈亞斯斷層相當(dāng)?shù)乃麓髷鄬咏Y(jié)構(gòu)。獲得它們的成本很高，因?yàn)樗鼈冸x海上很遠(yuǎn)，而且需要專門的設(shè)備。2019 年底，我們?cè)谔窖蟮囊凰已芯看?，在東太平洋海隆的這些斷層之一上方，沿著海底拉動(dòng)水桶以收集樣本。然而，大多數(shù)樣本一直被收集在各種不同的收藏品中——有些是 40 多年前從海底收集的。

你能稍微描述一下這些巖石嗎?

沃倫：水下洋脊是火山活動(dòng)的區(qū)域，地殼深處的巖漿在此噴發(fā)，然后冷卻并凝固。我們觀察到的斷層穿過(guò)這些洋脊，在洋脊系統(tǒng)中形成臺(tái)階。這些山脊上的巖石頂層是玄武巖，一種富含鎂和鐵的黑色細(xì)粒巖石，下面是粗粒輝長(zhǎng)巖，下面是橄欖巖，由于大量的鎂和鐵，橄欖巖通常呈深綠色。礦物橄欖石 - 寶石橄欖石的另一個(gè)名稱 - 它包含。

當(dāng)你深入時(shí)，地殼中的巖石實(shí)際上會(huì)流動(dòng)，就像冰川流動(dòng)一樣。這發(fā)生在 4 英里深的太平洋海底和 10 英里深的大西洋海底，后者更冷。你在那個(gè)點(diǎn)在斷層中看到的巖石是糜棱巖——它們是深灰色的、伸展的、變形的巖石——有人稱它們?yōu)樯的佔(zhàn)印Ｋ鼈兊牧鲃?dòng)速度比普通巖石快得多，因?yàn)樗鼈兪浅?xì)粒度的(當(dāng)顆粒較小時(shí)，巖石中的原子移動(dòng)得更快)。它們絕對(duì)是美麗的巖石!

關(guān)于地震，巖石告訴你什么?

沃倫：我們所做的重大發(fā)現(xiàn)是，這些斷層或裂縫有大量海水流入它們非常深的地方——海底以下 10 多英里，這是非常深的。當(dāng)水進(jìn)入巖石時(shí)，它會(huì)與巖石發(fā)生反應(yīng)。這種海水滲透是一種弱化力，因此巖石的流動(dòng)速度幾乎與滑動(dòng)速度一樣快。

地震是巖石相互滑過(guò)時(shí)發(fā)生的失控滑動(dòng)事件。我們發(fā)現(xiàn)海水滲透會(huì)導(dǎo)致微小礦物顆粒的結(jié)晶，這些使巖石沿著蠕變而不是發(fā)生失控的滑動(dòng)事件。

你能利用這個(gè)發(fā)現(xiàn)來(lái)阻止地震在陸地上發(fā)生嗎?

沃倫：沒(méi)有辦法阻止大地震的發(fā)生。但它會(huì)提高我們預(yù)測(cè)的能力——通過(guò)了解特性——是什么給了我們巖石蠕變與急劇滑動(dòng)。圣安地列斯斷層還有一個(gè)蠕動(dòng)段。我們不能把剩下的過(guò)錯(cuò)變成那樣。但是我們可以更好地預(yù)測(cè)這些各種故障系統(tǒng)將如何以及何時(shí)發(fā)生故障。

您開(kāi)發(fā)的信息會(huì)發(fā)生什么變化，接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么?

沃倫：您必須了解巖石的特性才能了解斷層帶和地震中發(fā)生的情況。我們已經(jīng)完成了建模工作，這更像是一種測(cè)試和推斷巖石如何相互變形的方法。我們已經(jīng)做了很多簡(jiǎn)單的計(jì)算來(lái)驗(yàn)證巖石的強(qiáng)度。我們現(xiàn)在需要對(duì)海底本身的斷層進(jìn)行更直接的觀察。潛水器 Alvin 將是執(zhí)行此操作的理想工具之一。這將有助于我們了解某些斑塊的地震活動(dòng)性與其他阻止它的斑塊的地震活動(dòng)性。

是什么促使你從事這項(xiàng)工作?

Warren：我在大學(xué)時(shí)通過(guò)野外工作愛(ài)上了地質(zhì)學(xué)，然后在研究生院愛(ài)上了出海做野外工作。我也喜歡在實(shí)驗(yàn)室里觀察樣品，觀察紋理并揭示巖石的歷史以及它告訴我們關(guān)于地球的事情。