1700 年 1 月 26 日，一场海啸袭击了日本。我们从描述沿海淹没的书面记录中得知了这一点。然而，这些记录中最值得注意的是它们没有描述的内容。海啸是地震导致的水体 displacement 的结果，但 1700 年的海啸与日本任何有感地震都无关——没有预警的震动。相反，这股“孤儿海啸”是由于太平洋海洋彼岸，如今俄勒冈州和华盛顿州海岸附近发生的一场 massive earthquake 造成的。同样事件的痕迹也存在于太平洋西北部原住民的口头传统中，这些传统记载了地震和洪水。此外，树木年轮也印证了长久以来被淹没的鬼林，它们在 1700 年生长季节开始前突然死亡。
据估计，这次地震的震级为 9 级，对于太平洋西北部来说是一场 catastrophic event，这些传说讲述了整个定居点和部落的消失，并且是人类历史上已知最大的地震之一。通过现代地质学分析，现在已经充分证明，1700 年的地震是过去 10,000 年来 shake 该地区 40 多次 significant tremors之一，也是同一时期约 20 次 9 级及以上地震之一。每一次都源于卡斯卡迪亚俯冲带，这是一条长约 600 英里的断层线，从不列颠哥伦比亚省南部一直延伸到加利福尼亚州北部。沿断层，小的海洋胡安·德·富卡构造板块正在滑向下方并抬升 much larger 北美板块，积累 friction 和 pressure，等待 inevitable burst。
十多年来来，地震学家一直在警告另一场地震即将来临。平均而言，该地区的大地震（约 8 级或以上）大约每 230 年发生一次，而更大的地震（9 级及以上）大约每 500 年发生一次。距离上一次已经过去了 324 年。尽管引发地震的突然位移和断裂并非 clockwork 式发生，但它们终将到来。
一项新研究比以往任何时候都更深入地揭示了两个 colliding tectonic plates。这项研究于 6 月 7 日在《科学进展》杂志上发表，其中包括下板块地形的图像，并证实了整个俯冲带被划分为更小的部分。这些数据和分析将有助于改进对未来地震和海啸的预测，并帮助太平洋西北部为 seismic fate 做好准备。
美国地质调查局位于西雅图的研究地球物理学家 Erin Wirth（未参与新研究）告诉《流行科学》：“它为我们提供了前所未有详细的卡斯卡迪亚[断层]视图，我们知道它有 potential to host large earthquakes。” “这些结果将成为未来地震和海啸模型的 critical inputs，”她说。
2021 年，研究团队成员在一艘先进的研究船上度过了 41 天，船后拖曳着数千个水下记录设备，绵延数英里。他们向海底发射强大的声脉冲，并收集了灵敏的 hydrophones 的回声。研究合著者、华盛顿大学地球物理学教授 Harold Tobin 解释说，根据回声的强度和时间，科学家们能够推断出断层的大部分地形和特征。“它的工作方式类似于 radar，”他指出。
但尽管方法的要点可能很简单，但分析他们收集的大量信息却并非易事。“这是 supercomputer 级别的处理工作。这就是为什么这篇论文现在才[刚刚]出来的原因之一，”Tobin 补充道。他预计这项研究将是众多研究中的第一项，因为他和他的同事以及其他科学家将进一步深入研究该数据集。
俄勒冈州立大学海洋地质学教授 Chris Goldfinger 同意，这篇论文“真的只是 scratching the surface”。Goldfinger 未参与这项新研究，但他也是卡斯卡迪亚俯冲带领域的 world’s foremost experts 之一。“他们付出了 tremendous amount of work，但数据集还有 much more depth。未来几十年内，将从中得出 new things，”他说。
在这次初步的数据池“试水”中，Tobin 和他的合著者已经取得了一些重要成果。首先，他们的分析证实了此前存在的理论，即较小的水平断层穿过上下板块，将俯冲带分割成几个部分。（具体有多少个部分取决于如何定义分界线，但大概在三个到五个之间。）在地震事件中，这些部分中的任何一个或多个都可能被卷入，同时滑动的区域越多，受影响的区域、震级和 catastrophe 的规模就可能越大。
Tobin 说，另一个关键发现是：华盛顿州海岸外的胡安·德·富卡板块的（或几个，取决于如何划分）部分非常光滑平坦。“反直觉的是，在两个板块边界处更光滑的断层比粗糙的断层有发生更大地震的 potential，”他补充道。光滑意味着板块之间的接触更多，大面积的 friction 增加，并且很少有地质特征阻碍滑动事件的蔓延。当华盛顿板块部分发生滑动时，后果将尤为 dramatic。“我们可以推断，它代表了未来地震断裂的最大危险部分，”他说。
该研究还提供了关于俯冲带的 finer-scale 信息，包括该区域整个断层的深度。Wirth 表示，在断层沿线的许多区域，新数据显示断层比以前认为的更浅（即更靠近海底表面）。“这可能对 ground shaking 和 tsunami hazard 产生影响，”Wirth 说。“断层越近，或者断层越靠近地表，ground shaking 可能就越强，海啸的生成也可能越大。”尽管她强调，需要更多的分析和量化才能更好地理解这一点以及研究中的每一项观察的確切影响。这将是 modeling 的用武之地。
Tobin 说：“没有任何确切的保证，下一次事件会怎样。” “大地震（或真正的大地震）“可能明天就会发生——但它也可能 literally 发生在几百年后……你了解得越多，就越能提供指导。”
Wirth 和她的 USGS 同事们已经开始将这些新信息添加到他们的模拟中。最终，这些计算机测试运行的结果将由 hazard researchers 用于制作更准确的shake maps，由 engineers 用于测试建筑设计和响应，并由地方和州政府用于决定建筑规范。
尽管这项新研究在规模和深度方面是 unprecedented，并且对于改进未来模型至关重要，但即使是新数据也有其局限性。Writh 说，它缺少靠近海岸线的断层部分的图像，这在预测地震影响方面“非常重要”。Goldfinger 说，船的航线在研究区域的每条数据采集轨道之间留下了大约 50 公里的间隔。根据 past work，有可能用一些信息填补这些 50 公里的空白，但远不如新数据详细。“这是一个非常好的数据集，”他说，但“50 公里的航线间隔相当大，而且之间有很多我们仍然看不到的东西。”
然而，我们并不真的需要更多数据来知道太平洋西北部仍然严重 unprepared 应对 major earthquake 的可能性。“科学共识足够强烈，故事不会发生根本性改变，”Goldfinger 说。“我们现在的情况是，我们发现了一个[埋藏在]脆弱城市之下的定时炸弹。” 近年来，一些改造学校和建造海啸疏散塔的 grassroots efforts 取得了成功，但俄勒冈州和华盛顿州仍然 significantly behind 像日本甚至邻近的加州这样的其他地震多发地区。Goldfinger 说，人们倾向于认为“倒塌的建筑物仅限于土耳其或海地——那些[没有或执行不力]建筑规范的地方”。“但太平洋西北部与土耳其和海地的情况一样，因为我们直到 1994 年才拥有达标的建筑规范。”
西雅图、波特兰、塔科马以及地震带上的其他主要城市随处可见大量易塌的、未加固的砖石建筑。海岸沿线的一些学校位于海啸淹没区内，没有可用的疏散路线。Goldfinger 说，即使是关于如何在地震中最好地保护自己的 standard advice，对于卡斯卡迪亚地区许多有风险的地点和人群来说，可能都不适用。“我们拥有一个非常 fragile 的基础设施和一个即将到来 big earthquake。我们应该告诉人们什么？”
更正 2024 年 6 月 7 日晚上 7:17：关于光滑的胡安·德·富卡板块的引述已更新。关于土耳其建筑规范的细节已澄清。
