失去冰川的“重壓”，斷層會(huì)變得更活躍嗎？

最近幾年，暖冬成了我們冬日里的常見(jiàn)體驗(yàn)，原本該天寒地凍的季節(jié)，氣溫屢屢刷新紀(jì)錄，滑雪場(chǎng)遲遲等不來(lái)積雪，高海拔地區(qū)的冰川也在肉眼可見(jiàn)地縮小。與此同時(shí)，夏季極端高溫紀(jì)錄不斷攀升，強(qiáng)降雨、干旱在不同地區(qū)輪番上演。我們總覺(jué)得，氣候變化帶來(lái)的不過(guò)是氣溫、降水的天氣變化，可美國(guó)地質(zhì)學(xué)家對(duì)科羅拉多州桑格雷德克里斯托山脈（Sangre de Cristo Mountains）的研究發(fā)現(xiàn)，氣候變暖引發(fā)的冰川消融，遠(yuǎn)不止改變地表景觀那么簡(jiǎn)單——它還會(huì)卸去壓在地殼上的“冰秤砣”，讓地下的斷層應(yīng)力發(fā)生改變，甚至直接加快斷層的滑動(dòng)速度，讓地殼活動(dòng)變得更活躍。

冰川的融水溪流（圖源央視新聞客戶端）

在高海拔、高緯度地區(qū)，厚厚的冰川就像一個(gè)巨大的“冰秤砣”，長(zhǎng)期壓覆在地殼表面，給地下的地質(zhì)構(gòu)造帶來(lái)持續(xù)的壓力，而桑格雷德克里斯托山脈就是一個(gè)典型的“天然實(shí)驗(yàn)室”。這片位于美國(guó)科羅拉多州南部的山脈，地處北美里奧格蘭德裂谷北部，發(fā)育著清晰的桑格雷德克里斯托正斷層系統(tǒng)，同時(shí)還保留著完整的末次冰盛期（Last Glacial Maximum，LGM）冰川遺跡，讓科學(xué)家能清晰還原冰川與斷層之間的互動(dòng)關(guān)系。

桑格雷德克里斯托山脈（圖源網(wǎng)絡(luò)）

在末次冰盛期，也就是約2.1萬(wàn)到1.7萬(wàn)年前，桑格雷德克里斯托山脈的高海拔區(qū)域被厚達(dá)50至70米的冰川廣泛覆蓋，這片巨大的冰蓋如同千斤重?fù)?dān)，死死壓在山脈的地殼之上。這種持續(xù)的重壓會(huì)讓地下的斷層產(chǎn)生約束應(yīng)力（clamping stress）——也就是阻止斷層滑動(dòng)的力量，讓斷層兩側(cè)的巖石緊密貼合，難以滑動(dòng)。

而隨著氣候變暖，冰川的“沉睡”被打破，約1.6萬(wàn)到1.4萬(wàn)年前，山脈的冰川開(kāi)始快速消融，這個(gè)壓在地殼上的“冰秤砣”慢慢消解，地殼的受力狀態(tài)也隨之發(fā)生了變化。科學(xué)家通過(guò)復(fù)雜的模型測(cè)算發(fā)現(xiàn)，在地下8至15公里的地震活躍深度，冰川消融讓斷層的約束應(yīng)力直接下降了約20至55千帕，相當(dāng)于給閉合的斷層“松了綁”。

冰川消融使斷層約束應(yīng)力下降

失去了冰川的重壓，地殼開(kāi)始出現(xiàn)明顯的回彈，就像壓緊的彈簧被慢慢松開(kāi)，桑格雷德克里斯托山脈的斷層區(qū)域，下盤抬升了3至5米。而更關(guān)鍵的變化，發(fā)生在地下的斷層上：應(yīng)力的釋放讓斷層的滑動(dòng)速率開(kāi)始出現(xiàn)數(shù)量級(jí)的躍升。地質(zhì)學(xué)家通過(guò)高精度的地形測(cè)量發(fā)現(xiàn)，末次冰盛期后，也就是冰川融化之后，斷層滑動(dòng)速率至少是之前的5倍！

末次冰盛期前后的斷層滑移速率

當(dāng)然，看到這里大家不用過(guò)度擔(dān)心，冰川消融并不會(huì)直接引發(fā)大地震。構(gòu)造地震的根本驅(qū)動(dòng)力，還是地球內(nèi)部的板塊運(yùn)動(dòng)，而冰川消融只是一個(gè)“調(diào)節(jié)劑”——它不會(huì)憑空制造地震，卻會(huì)改變斷層的應(yīng)力狀態(tài)，讓原本就處于臨界狀態(tài)的斷層，更容易達(dá)到破裂條件，就像給即將點(diǎn)燃的火焰添了一把柴，加快了能量釋放的過(guò)程。

如今，全球氣候變暖的趨勢(shì)仍在持續(xù)，不僅是桑格雷德克里斯托山脈，全球各地的冰川都在以近百年最快的速率消融，格陵蘭冰蓋、南極冰蓋的融化速度屢破紀(jì)錄，高山冰川的面積也在不斷萎縮。這些冰川的消融，不僅會(huì)導(dǎo)致海平面上升，還會(huì)讓更多區(qū)域的地殼失去“冰秤砣”的重壓，引發(fā)地殼回彈和斷層應(yīng)力調(diào)整。對(duì)于那些本身就處于構(gòu)造活動(dòng)活躍的區(qū)域，這種由氣候變化引發(fā)的斷層應(yīng)力變化，值得我們高度關(guān)注。

從地表的冰川消融，到地下的斷層活動(dòng)，地球的每一個(gè)變化都牽一發(fā)而動(dòng)全身，而讀懂這些變化之間的聯(lián)系，正是我們守護(hù)自身生存環(huán)境的關(guān)鍵。

參考資料：

1. Cecilia Hurtado and Sean F. Gallen，Exploring the impact of deglaciation on fault slip in the Sangre de Cristo Mountains, Colorado, USA

2. 地刊速覽，Geology：氣候變化也能改變構(gòu)造運(yùn)動(dòng)！

來(lái)源：震知卓見(jiàn)