卡斯凱迪亞斷層

卡斯凱迪亞斷層

卡斯凱迪亞斷層,在北美洲西北太平洋海岸,有一條名為卡斯凱迪亞山脈的火山帶,它從加利福尼亞經過俄勒岡和華盛頓州,延伸到加拿大的不列顛哥倫比亞地區。這些火山是由於胡安德富卡板塊及其鄰近的哥爾達板塊俯衝到北美板塊之下而造成的。

在北美洲西北太平洋海岸,有一條名為卡斯凱迪亞山脈的火山帶,它從加利福尼亞經過俄
勒岡和華盛頓州,延伸到加拿大的不列顛哥倫比亞地區。這些火山是由於胡安德富卡板塊及其鄰近的哥爾達板塊俯衝到北美板塊之下而造成的。這一地區被稱為卡斯凱迪亞俯衝帶,它南起聖安德烈斯斷層,向西拐入大西洋的門多西諾角,向北延伸到加拿大的溫哥華島的北部。過去的幾百萬年里,這兩個太平洋內的板塊正以不同的速度滑移到北美大陸板塊西部邊緣地帶之下。對其他俯衝帶的觀測表明,有時這種滑動是平穩的,有時這種滑動會被鎖住,直到應力超過岩石本身的強度時才會失穩突然錯動。這種應變的突然釋放將會引發巨大地震。1964年阿拉斯加大地震就是太平洋板塊沿阿留申海溝向阿拉斯加之下俯衝而形成的。
對於太平洋板塊和北美板塊活動的最近觀測表明,兩板塊仍然在以平均4厘米/年的速度相向運動著,當胡安德富卡板塊俯衝到北美板塊之下時,其邊緣地帶沉入北美板塊下面而在深處熔融。熔融的岩石以岩漿的形式正在不斷地湧出地面,形成了如聖海倫火山一樣的活動火山。經測量發現,沿大陸邊緣地帶的卡斯凱迪亞山脈被壓縮,華盛頓州的海岸在抬升。儘管存在著這種地質活動,但是卡斯凱迪亞俯衝帶的俄勒岡部分在歷史上基本沒有地震的記載。
美國西北部是否存在大地震災害的危險將取決於俯衝作用的強度是否足夠在有限的年代中造成破壞性震動。幾年之前,鑒於卡斯凱迪亞俯衝帶在歷史上並無重大地震,地質學家們還認為此帶為非地震帶。然而最近一些新的證據對於這一“非地震帶”觀點提出了疑問。第一,與其他俯衝帶類似,北美板塊與海岸外的太平洋板塊碰撞必然引起海洋地殼俯衝到卡斯凱迪亞之下,碰撞時這些岩石沒有其他地方可去。第二,證據表明海底距今約1萬年的全新世時期的水飽和海底沉積物發生了形變,它由一系列巨大重疊的褶皺-逆沖斷層組成。在陸地上卡斯凱迪亞帶的南端,也發現了一些相對年輕的褶皺。海底和陸上這種水平的擠壓縮短表明兩個板塊在持續相向運動。第三,觀測表明,沿海岸線的地表曾經歷過抬升和下沉運動的循環。在一些沿海灣地帶,金屬圓管被擠入水飽和的淤泥中達數十米,取出的長長的泥圓柱岩心表明,由樹木殘餘物、浮木以及泥炭組成的薄層穿插在厚層的斑點狀軟泥灰層中。泥炭層一定是當地面高於最高潮位並被耐鹽植物覆蓋時沉積的,今天的太平洋沿岸到處可見這種景觀。每一泥炭層的形成都是淤泥突然沉入海平面之下,並迅速被砂土和細粒的沉積物覆蓋的結果。利用放射性碳技術分析這些泥炭層的原始物質,可以大致確定這一運動發生的時間。華盛頓州海岸的泥灰層在過去的7 000年間下沉過至少6次,已經下沉了0.5~2米,最近一次下沉發生在約300年前。
海岸抬升現象在阿拉斯加和智利俯衝帶的大地震中是十分普通的。在1964年阿拉斯加地震中,海岸抬升和下沉達數米,許多地方由於海岸的下沉,肥沃的低地被水淹沒。數萬年間,肥沃的海岸泥土反覆地下沉然後又緩慢抬升,形成新的土地。海岸沃土的下沉,起碼部分地與俯衝地震有關。
隨著爭論的不斷明了,卡斯凱迪亞俯衝帶的地震危險性被重新評價。一種極端的觀點是,整個卡斯凱迪亞板片會在一期活動中滑入大陸下部,形成特大地震;另一種不那么極端的觀點是,由於俯衝速度緩慢,並考慮到俄勒岡和華盛頓南部地區目前沒有地震,因此認為突然的滑動只能發生在板塊的某些特定的段落,沿卡斯凱迪亞帶中強地震會間斷地發生,尤其是在胡安德富卡板塊地區。
鄰近的哥爾達板塊在北加州的段落與卡斯凱迪亞帶不同,這裡大地震頻頻發生,包括一次7.5級的地震。小小的哥爾達板塊的海洋地殼一定有許多活動斷層來釋放其彈性應變。哥爾達板塊的地殼岩石形變帶隨著海岸線延伸到門多西諾角附近某地區,在那裡被西北走向的聖安德烈斯斷層的走滑斷層切斷。在這一地區3個構造特徵十分不同的單元相遇,它們是聖安德烈斯斷層、海底的門多西諾角斷層以及卡斯凱迪亞褶皺—逆沖斷帶。在這個“三連點”周圍的應力調整對於3個系統中的大地震的發生一定有影響。

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