融化的冰川正在撼动我们脚下的地球

冰川湾脆弱山体发生大规模山体滑坡

本周,冰川湾国家公园一座高 4000 英尺的山体发生大规模滑坡,大量碎石散落到下方的冰川上,绵延数英里。这有力地提醒人们,阿拉斯加这一地区山体的不稳定以及由此带来的风险。距离此处仅 10 英里,冰川就在约翰霍普金斯湾(Johns Hopkins Inlet)的尽头,那里是邮轮的常停靠点。

这次的滑坡停止在距离海湾几英里外。去年秋天,一场规模相似的山体滑坡直接落入阿拉斯加偏远的塔安峡湾(Taan Fiord),科学家们发现,这场滑坡引发了巨大的海啸,波浪冲上了峡湾对岸 600 英尺高处,剥蚀了树木。

“全球范围内,我们每年会发生三到五次这样的事件,而东南阿拉斯加是全球高发区,”地貌学家 科林·斯塔克(Colin Stark)说。他的哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站(Lamont-Doherty Earth Observatory)团队通过地震记录发现了冰川湾和塔安峡湾的山体滑坡。斯塔克下周将前往冰川湾,他今年春天曾带队前往塔安峡湾,并将于 8 月返回,研究那里的地貌和地质如何影响了山体滑坡和海啸。科学家们从近期山体滑坡中获得的知识,将有助于评估东南阿拉斯加及其他地区未来的山体滑坡风险。

大规模山体滑坡常常在偏远地区不为人知,但它们足以撼动大地,产生引起斯塔克、地震学家 戈兰·埃克斯特罗姆(Göran Ekström)及其在拉蒙特同事们注意的地震波。

Glacier Bay Landslide
2016 年 6 月 28 日冰川湾山体滑坡的侧视图。Paul Swanstrom/Mountain Flying Service

斯塔克和埃克斯特罗姆对这次 5.2 级冰川湾山体滑坡的初步分析表明,崩塌始于 2016 年 6 月 28 日当地时间上午 8:21,估计约半平方英里的岩面在一个高陡斜坡上崩塌。斯塔克说,岩石碎屑似乎在约四分之一英里(约 1.25 英里)的距离上加速了近一分钟。当它们撞击到兰普卢冰川(Lamplugh Glacier)的冰面时,碎屑继续滑动,将积雪和冰推起。一位后来降落在距崩塌地点约六英里、距滑坡终点不远处的飞行员发现,那里的碎屑厚度是人身高的两倍多。

一旦云层散去,卫星图像可用,科学家们将能够计算出冰川湾崩塌的体积。根据他们的地震分析,斯塔克和埃克斯特罗姆估计此次山体滑坡约为 1.2 亿吨,相当于约 6000 万辆中型 SUV 从山坡上滚落。

脆弱的地貌

阿拉斯加海岸尤其脆弱。该地区地质活动频繁,随着构造板块的移动,山体不断隆起。同时,它也受到冰川的侵蚀。冰川曾填满山谷,它们的重量将冰川-海洋沉积物压实成岩石,形成了现在的山谷壁。随着冰川退缩,曾经支撑山谷壁的冰消失了,留下容易崩塌、强度较低的岩壁。

在塔安峡湾,科学家们发现了过去其他山体滑坡的证据。那里的冰川退缩速度很快——仅在 1961 年,如今位于崩塌边缘的廷德尔冰川(Tyndall Glacier)曾延伸至距峡湾 15 英里的冰湾(Icy Bay)边缘。

Taan Fiord
弗莱堡大学的 Anja Dufresne 在塔安峡湾采集数据,那里的海啸影响在峡湾边缘的树木“修剪线”上显而易见。Colin Stark

本周,当科学家们及其同事放大冰川湾兰普卢冰川和海湾两侧的图像时,他们也指出那里有过去山体滑坡的迹象。

“地质构造基本上是一样的。另一场山体滑坡何时何地发生只是时间问题,”斯塔克说。“最让我震惊的是:如果它再往那边一点,靠近冰川崩解处,那将非常糟糕。你在谷歌地图上可以看到——那里就有一艘邮轮。如果山体滑坡再靠近一点,很可能会有一些碎屑落入海湾。”

引发巨型山体滑坡的诱因往往不清楚。在阿拉斯加的研究中,斯塔克注意到在温暖的月份山体滑坡往往更多,这可能与气温升高或融水有关。这些是他的团队希望通过今年在塔安峡湾的工作开始回答的问题。

科学家们一直在研究峡湾的地质,并测量海啸刮走树木并将其像火柴棍一样散开的边缘的“修剪线”。来自其他大学、国家公园管理局和美国地质调查局的同事们正在研究其他方面,包括海啸携带的沉积物类型以及峡湾水线下形状的影响。南加州大学的 Pat Lynett 一直在对峡湾的形状如何影响海啸的传播进行建模。

“将这一点置于地质背景下思考非常重要,”斯塔克说。“这些山壁正在因过程本身的性质而崩塌。”

Tyndall Glacier
塔安峡湾的山体滑坡部分落在廷德尔冰川的冰舌上,大部分则落在水中。科学家们正在研究地质和峡湾的形状,以更好地了解山体滑坡和海啸的风险。Colin Stark

地震波纹

斯塔克和埃克斯特罗姆在过去七年里一直在开发一种技术,通过识别全球地震和其他活动产生的地震数据流中的特征,来检测大规模山体滑坡。他们能够提取的细节有一天可以帮助政府发布海啸预警,帮助救援人员更快地找到遭受山体滑坡袭击的村庄,并警示可能即将溃决的堰塞湖等风险。

地震往往突然开始,而山体滑坡产生的地震波则逐渐开始,随着质量向下移动而加速,然后减速。科学家们及其在拉蒙特全球 CMT 项目(Global CMT Project)的同事们利用这些数据,根据地震波的产生方式及其在地球表面的传播方式建立模型,反向推断出所涉及的力。一旦科学家们估算出山体滑坡的质量,他们就可以确定山体滑坡的加速度和速度,进而确定其距离和运动。

冰川湾曾发生过其他壮观的山体滑坡,包括 2014 年约翰霍普金斯冰川的一次。根据美国地质调查局的报告,1958 年的一次大地震 引发了沿海卢西亚湾(Lituya Bay)的山体滑坡,产生了导致一艘渔船两人死亡的海啸。

Stacy Morford 是前美联社记者,现任哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站(Lamont-Doherty Earth Observatory)的科学作家。

 

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