1964年3月27日当地时间下午5:36(3月28日3:36 UTC),阿拉斯加威廉王子湾区域发作9.2级大地震。地震决裂始于地表下约25千米处,其震中坐落安克雷奇以东75英里(120千米)处。地震继续了大约4.5分钟,是美国历史上记载最激烈的地震。它也是有仪器记载以来的第二大地震,仅次于1960年智利的M9.5地震。
此次北半球有史以来震级最大的地震构成了大面积的工程设备损坏和巨大的次生灾祸,高层或占地较广的建筑物均收到了不同程度的损坏。大规模的冰崩、山崩、地裂、泥石流等,使距震中160公里以内的铁路、公路、乡镇、村庄均遭受剧烈损坏,还使长近1000公里,宽300公里宽广区域内的地壳发作形变。但与此一起,这次灾祸也为科学家知道和研讨地震供给了可贵的机会。
科学家们从中获得了哪些研讨成果与考虑?快一同去看看~
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“巨大的拼图”
板块结构学说的有力证明
在此之前,学术界占干流位置的学说无法为如此大的地壳运动供给合理的解说,地质学家们无法了解大地震是怎样构成的。1964年大地震后,他们开端选用新的理论体系——板块结构学说——来审视这次地震。
这个学说以为地球的岩石圈不是全体一块,而是分割成许多结构单元,这些结构单元叫做板块。全球的岩石圈分为亚欧板块、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块,共六大板块。大板块还可划分红若干次一级的小板块。这些板块漂浮在“软流层”之上,处于不断运动之中。
一般说来,板块内部的地壳比较稳定,板块与板块之间的交界处,是地壳比较活动的地带,地壳不稳定。地球外表的根本相貌,是由板块相对移动而发作的互相磕碰和张裂而构成的。
经过研讨,现代科学家现已能够确认,1964年阿拉斯加大地震是因为板块磕碰揉捏构成的:太平洋板块向北美板块爬升,在阿留申海沟消减带沉入地幔。
相似于阿拉斯加南部的这次爬升带地震在国际各地时有发作,但此次1964年地震是全国际科学家第一次达到一致:板块错动沿着大型逆冲断层发作,较为细密的大洋板块向下爬升,一起密度较小的大陆板块被抬升。
图注:红星标示的是1964年阿拉斯加大地震的震中,是太平洋板块向西北爬升到北美板块过程中构成的。当地的滨海乡镇和基础设备都遭受了极大的损坏,尤其是安克雷奇(Anchorage)、西沃德(Seward)、惠蒂尔(Whittier)、瓦尔迪兹(Valdez)等地。科迪亚克岛和基奈半岛的临海一侧发作了大规模的拱起(红框区域),内陆则呈现了沉降(蓝框区域)。
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灾祸二重奏
地震与海啸
这次地震还证明了一个新情况,即爬升带上的地震与海啸之间联络十分严密。因为地震构成海岸线变化和大面积海底运动,1964年3月28日大地震后20——30分钟,阿拉斯加南部的瓦尔迪兹港湾发作大海啸,海啸每隔11.5小时突击一次海岸。
最大海啸发作在深夜,又正值当地海潮之时,在瓦尔迪兹的入海口处,海啸波高达30多米。到湾顶端其波峰倒卷时,巨浪高达50多米。抵达科迪亚克岛时为20多米。130余人丧生,财产丢失约5.4亿美元。海啸涉及到美洲的太平洋沿岸、夏威夷和日本,直至南极,均有不同程度的丢失。
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抬升&沉降
震后地表形变的分析研讨
地质科学家们在地震发作后第一时间抵达了受灾现场,沿阿拉斯加南部海岸制作了震后的地平面变化图。成果令人十分轰动:地震使大于加州2/3面积的地表发作了笔直位移。
部分滨海区域发作了沉降,最多达8英尺(约2.44米),另一些区域则发作抬升,最高处达38英尺(11.58米)。大地测量研讨成果标明,阿拉斯加滨海大部分区域向海方向推进了至少50英尺。
图注:树桩是拉图什岛上威廉王子湾的一片陈旧森林的一部分,它被吞没在海平面以下并埋葬在史前时期。地震期间9英尺的结构抬升再次将这些树桩举高到海平面以上,证明该区域在结构上不安靖。
图注:威廉王子湾的码头。在地震期间,该区域的土地上升了大约8英尺,现在只能在极高的潮汐下运用。
研讨发现,大型爬升带地震会生成一种固定的形式:即开裂带最浅最近海处的拱起&离开裂带较远的内陆区域的沉降。这种形式在数十年甚至数个世纪的变迁中不断替换,沉陷与拱起运动循环往复,逐步改动着地表形状。
从这些循环拱起/沉降的沉积物岩心中提取出的物质,为咱们供给了阿拉斯加南部滨海一带长达5600年的大地震记载,这但是史无前例的研讨成果。
左图:坐落威廉王子湾的鲸鱼湾抬升了将近10英尺。
右图:基奈半岛上的一条公路因为沉降被海水吞没
在铜河三角洲取出的岩心记载了9次的史前地震,显现阿拉斯加南部大约600年左右的距离就会发作一次相似于1964年这样的大地震。在其西部展开的一些其他研讨标明,在特纳盖恩湾和科迪亚克岛区域,上一次发作1964年这样的大地震大约在880年前,相似大地震的距离约为535年。
从这次大地震中得到的地表沉降和抬升的数据为后续的研讨供给了名贵的参阅,在爬升带开裂地震数值模仿测验中被重复使用,并用来核算板块沿断层面的笔直位移。
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波蚀阶地
大地震的特殊“签名”
阿拉斯加南部近海的米德尔顿岛在1964年地震中抬升了约10英尺,呈现了一块波蚀阶地。经过对这块波蚀阶地的调查研讨,地质学家发现了别的5块波蚀阶地——尽管它们早在1933年就被开掘,但并未被当作是地震相关的地貌特征。地质学家由此意识到,这些波蚀阶地都是在相似于1964年的大地震中构成的。
经过对从这些阶地上提取的海滩沉积物进行放射性碳时代测定,确认从前的这些大地震发作的频次在400-1200年之间,大约以800年为一距离。自从1964年地震,相似的爬升带波蚀阶地就被用来评价地震发作的距离和地震构成的灾祸。
图注:蒙塔古岛克里尔角,这片十分陡峭的平整岩石外表原坐落威廉王子湾的海底,是陆地上最大记载的结构抬升区域(33英尺)。白色涂层宽约四分之一英里。它是一个在地震前低于海平面的波蚀阶地。白色涂层由钙质海洋生物的残余物组成,当地震中波涛切开面被举高到海潮之上时,这些生物被枯燥杀死。
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沙土液化
隐形的杀手
地震后,仅沙土液化和海啸两项次生灾祸,对阿拉斯加州属铁路构成的丢失就高达三千万美元。许多重要的铁路高架桥因桥桩和桥墩沉陷而损坏,更有甚者因为底层沙土丢失而开裂。部分铁路因地震而中止运转长达半年之久。
图注:这条接近库克湾的钢筋混凝土甲板的公路桥建立在厚厚的软冲积层和潮坪泥层上,因遭到严峻的地震效果落入河中。
1964年地震为咱们供给了知道沙土液化的全新视角——地轰动会对土木工程的安定性构成极大的要挟。地质时代较为年青且饱水的砂土层在地震中会忽然呈现出液态的物理形状,导致地基承载力大大下降,使地上建筑物在构成的流砂中下沉,发作极大的损坏。
此次地震引起了国际工程地质范畴对沙土液化的重视和深入研讨,推动了沙土液化管理办法和建筑工程抗液化办法相关研讨的前进。
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材料来历:https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/events/alaska1964/
翻译:戴怡茹
本文转载自:地震三点通