美國加州會崩塌嗎？

生活于裂縫帶上

在美國加利福尼亞州，有一條長長的裂縫，從南部的薩爾頓海綿延至北部的門多西諾角，全長約1287千米，穿過了葡萄園、地鐵站、輸電線以及輸水管道。上百萬的人就在這條狹縫沿線工作、生活，許多人每天都會跨越這條地理縫隙（有大約966條道路跨越裂縫）。那里的人們對于這條看似平靜的裂縫習以為常，大多數人都不會意識到這里能產生什么危險，但是這條裂縫——圣安德烈亞斯斷層，一旦躁動起來，可能會摧毀眾多生命，給美國國民經濟造成重創。

美國地質調查局通過模擬實驗，研究人員發現，圣安德烈亞斯斷層沿線如果發生大地震，或將造成約1800人死亡，致傷約5.5萬人，大約會造成2億美元的損失。而加利福尼亞州想要從這種程度的地震中恢復過來，可能需要近10年的時間。

雖然未來這里的地理變化充滿了未知性，不過值得慶幸的是，穿越斷層的建筑物和公共設施在建設和維護的過程中都考慮到了抗震需求，在過去的幾十年中地質學家也密切關注這里的地理活動，在各方面因素的共同協調下，生活在斷層附近的人們能夠在災難真正發生前做好充足的準備。

斷層帶來的麻煩

巖石圈是地球的表層，薄而堅硬。巖石圈包含部分上部地幔和地殼，地殼在地幔之上。根據板塊構造學說，巖石圈并非整體一塊，而是由許多板塊組成。全球分為六大板塊，大致上與地球上的大陸和次大陸形狀上相對應。

圣安德烈亞斯斷層是太平洋板塊和北美板塊的邊界。在加利福尼亞，太平洋板塊和北美板塊沿著斷層互相摩擦，隨時會出現移動，就像你在擁擠的房間里可能會因為他人推擠改變位置一樣。

在一個理想化的條件下，這一運動將容易順利地發生。不過，因為斷層覆蓋了很大一片區域，而斷層的各個部分并非在同一時間移動。所以，盡管在斷層中部地區，出現錯裂移動的現象，但是還有一部分斷層區域就像卡住了一樣，并沒有順利出現位置上的相對移動。在斷層北部和南部，這樣的極端情況有些棘手。當兩邊的地層卡住，或者被擠在一起，那么就會產生真正的災難。

災難隨時會降臨

諸如《超人》或者《末日崩塌》這樣一些災難電影把圣安德烈亞斯斷層引發災難性大地震的氛圍渲染得就像隨時都會發生一樣。但在真實世界里，即便經歷最嚴重的地震災害，加利福尼亞州也不會像電影場景那樣恐怖，更不會因此沉入深海。

在歷史上這一區域確實曾經發生過災難。1906年，斷層北部的舊金山就發生過可怕的地震災難，在斷層處出現了綿延482千米的裂縫，地震還導致火災，建筑倒塌，成千上萬的人在災難中受傷，造成近3000人死亡。與此同時，斷層的其他區域，比如洛杉磯南部的一些區域，自1690年后就沒再出現過大地震。

專家認為，幾個世紀以來，在圣安德烈亞斯斷層積聚了許多能量，條件成熟就有可能爆發。而具體什么時候會迎來下一輪大地震，專家們也無從知曉。

近期研究表明，圣安德烈亞斯斷層最壞的情況會引起一次里氏震級8.3級的大地震。這可能導致圣安德烈亞斯斷層從最南端一直裂到門多西諾角。由于斷層線蜿蜒曲折，這些部分就像緩沖帶，所以即便發生地震，實際上也很難達到估測的最大值8.3級。

即使震級不到8.3級，科學家仍舊十分擔心，沿著斷層南部出現活躍的裂縫仍將是災難性的，因為沿線地區人口密集。1989年舊金山洛馬普列塔地震震級只有6.9級，卻造成了數十億美元的經濟損失，地震中3000多人受傷，63人死亡。

目前，研究人員正在對圣安德烈亞斯斷層所處區域進行勘察，力圖繪制出大型、細致的3D地理地圖。專家可以根據這些3D地圖來對斷層沿線發生地震的可能性進行評估。

防患于未然

科學家可能不能預測地震會在何時何處發生，但是他們對即將到來的問題有越多了解，就能事先計劃好越充分的應對策略。2013年，洛杉磯市長埃里克·加希提公布了一項叫做“彈性設計方案”的計劃，試圖向市民說明一旦圣安德烈亞斯發生地震城市將要面臨的巨大危險。在計劃方案中，道路和公用事業等城市命脈將具有優先搶救權。

另外，我們可以借鑒歷史上地震的經驗教訓，以防患于未然。例如，2002年，阿拉斯加的迪納利斷層發生移動，引發里氏7.9級的地震，這是美國150年來內陸地區發生的最大地震。而當時貫穿阿拉斯加的輸油管道恰好跨越斷層線，該管道全長近1300千米，每天在阿拉斯加的凍土帶上輸送原油55萬桶，這帶來了有史以來最大的生態災難。

后來重修的管道在設計中就充分考慮到管道需要適應地球運動，所以即使2002年地震時地面滑移了5米多，輸油管道也沒有再發生破裂，避免了原油泄漏。為了降低斷層地區地質災害的危害，工程師特意將輸油管道的地面部分設計成“之”字形的彎折線路，使得管道具有一定的靈活性。管道本身也可以滑動，而不是被死死錨定在多年凍土上。部分管道架在垂直于管道的巨大鋼梁上，就像穿著聚四氟乙烯涂層的“溜冰鞋”。當搖動的時候，管道的各個部分就像軌道上的火車車廂一樣，能夠在鋼梁上滑動一定幅度，減震不斷裂。

在加利福尼亞州，輸水管道和電網可以建設或者改造成像輸油管道那樣具有一定靈活性的結構。此外，研究人員正努力探尋抗震建筑，使其在地震情況下可以來回晃動，減震抗震。傳統房屋都是建立在一個下挖很深的地基之上，而這些抗震房屋建造在鋼材修筑的可滑動結構上，就像穿越拉斯維加斯的輸油管道一樣，可以在震動的地面上進行一定幅度的滑行，不會即刻破裂。

地震預警系統

未來，分散在加利福尼亞周南部區域多處設備構建的網絡能夠監測地震。這個地震檢測網能夠向外發出地震警報，讓相關部門能夠第一時間關閉故障管道，切斷電源，防止進一步的公共設施損壞。甚至能夠第一時間發布警報，讓醫院的手術臺即刻轉移患者，減少因地震產生的醫療事故悲劇。

科學家已經成功在加利福尼亞州設立了這樣一個地震網絡，但是需要裝設更多地震傳感器，更好地開發地震感測技術，才能夠讓這個地震網絡發揮更有效的預測預警作用。

不過，這些技術的開發需要大量資金支持，要升級重建這樣的高科技地震檢測網絡并不容易。僅僅在加利福尼亞一個州要建立一個真正強大的預警系統，建造成本就要花費大約為8000萬美元，而要建造覆蓋整個美國西海岸的龐大地震檢測網，耗資至少需要1.2億美元。事情得一步步來，2015年，奧巴馬總統承諾給付500萬美元。第一個傳感器現在已經投入使用，用來為舊金山的大規模運輸系統提供及時預警，好讓列車在地震發生時能夠降低速度，減小損失。

要想知道加利福尼亞州未來會是個什么樣子，只需要向西看看日本。在日本，一旦地震發生，會有即時警報，火車見到警示會立即停止，電梯會自動到達樓層開門讓乘坐的用戶離開，而當地的人們也會在第一時間通過廣播、電視和手機接收到地震訊息。即便遇到最壞的情況，有了這種即時預警系統也能夠讓整個城市較快從災難中恢復。

今天，在科學技術全方位突飛猛進的時代，當地震來臨時，從地質學家到急救城市規劃者，會預先幫助大家謀劃，設計并制造出切實可行的地震應急系統，不會讓大家后知后覺，產生不可挽回的損失。

本文源自大科技*科學之謎2016年第5期文章