麦格理岛以及它从中升起的陡峭水下山脉,已成为南大洋地震观测站,可以更好地了解大陆板块碰撞引起的地震和海啸。
由 32 个地震仪组成的阵列部署在被称为麦格理山脊复合体 (MRC) 的构造活跃区域,是澳大利亚国立大学 (ANU)* 领导的一个项目的一部分 - 在澳大利亚南极计划探险队的帮助下 - 研究机制导致该地区发生海底地震。
地震热点
澳大利亚国立大学地球物理学负责人 Hrvoje Tkalčić 教授表示,MRC 在过去 32 年中经历了两次重大海底地震,分别是 1989 年的 8.2 级和 2004 年的 8.1 级,这两次地震主要是由“走滑”事件引起的——水平岩体发生滑动平行于它们之间的裂缝或“撞击”彼此擦过。
剧烈的地震震动了麦格理岛研究站,远至塔斯马尼亚和新西兰南岛都感受到震感。
“这种走滑机制让全球地震学界感到困惑,因为这种规模的走滑通常只发生在厚厚的大陆地壳中,而不是薄的大洋地壳中,”Tkalčić 教授说。
“由于 MRC 位于太平洋和印度-澳大利亚板块之间的边界,我们可能正在目睹一个新的‘俯冲带’的形成,在那里板块发生碰撞,一个在另一个下方滑动。
“该项目旨在收集数据,帮助我们更好地了解该地区的地震机制,并生成地下建筑的地图。
“这些地图将帮助我们预测来自假设的未来地震的地震能量如何传播,并模拟地震和海啸的不同波传播场景。”
深海传感器
2020 年底,澳大利亚国立大学和塔斯马尼亚大学的 Tkalčić 教授及其同事在 CSIRO 研究船 (RV)Investigator 上,在麦格理岛周围的海底部署了 27 个海底地震仪,覆盖面积约 25,000 平方公里(在这篇 EOS 文章中描述) .
地震仪测量由局部、区域和 1000 公里以外(“远震”距离)的地震引起的地面运动,以及地震和环境噪声。
该团队将仪器部署在异常陡峭、多岩石和危险的海底地形中的“平滑点”,深度在 520 至 5517 米之间,特别是模式。
“地震仪阵列的南部有三个旋臂,而北部有一个 X 形,”Tkalčić 教授说。
“这种配置旨在最大限度地放大来自遥远地震的信号,就像天线或望远镜的工作方式一样。”
走摇摇欲坠的路线
今年 6 月,澳大利亚南极计划探险队在麦格理岛安装了阵列的最后组成部分——五个陆基地震仪。
Tkalčić 教授说:“地震仪沿着岛屿的主轴均匀分布,以与海底仪器一起研究岛屿下方的地壳和上地幔结构。
Macquarie Island 车站医生 Rob Dickson 和一小队志愿者穿过岛上的主要步行道安装齿轮。
“我们携带了大约 25 公斤的装备以及我们所有的个人野外装备和安全装备,”迪克森博士说。
“车站上的大多数人都以某种方式提供了帮助,包括技工——用他们的铲票、我们的通讯技术人员和带头前往南部设施的塔斯马尼亚公园护林员,因为他们经常这样做。
“站长和我也考虑背一个沉重的背包,因为它是‘休闲活动’。”
在安装现场,团队挖了一个 50 厘米深的洞,将地震仪、电池和太阳能电池板连接到调节器,用塑料袋保护地震仪并用泥土覆盖,将太阳能电池板顶住风,然后同步仪器通过蓝牙连接到平板电脑。
Dickson 博士说:“我们还会在任何红线上贴上黑色电工胶带,因为贼鸥会把红线误认为是美味的肠子。”
解决构造难题
海洋地震仪将在 2021 年 11 月收回,陆基仪器将在部署至少一年后收回。
虽然住在摇摇欲坠的小岛上的想法可能会让一些人望而却步,但麦格理岛研究站的团队已为地震或由此产生的海啸造成的任何破坏做好了充分准备,并在无线山站上方 100 米处设有一个避难所。
避难所包含通信设备、衣服和食物,以维持团队直到救援(通过船只或空投)到达。
Tkalčić 教授说,对在该地区产生海底地震的物理机制的深入了解将有助于科学家更好地了解风险。
“这些知识应该使我们能够对该地区的地震和海啸潜力提供更准确的评估,我们希望这将使太平洋和印度洋沿岸的高危社区受益,”他说。
“这项工作对于帮助我们解决板块构造中最大的科学难题之一——俯冲如何开始也至关重要。”
*该研究由澳大利亚国立大学牵头,与澳大利亚地球科学、塔斯马尼亚大学、加州理工学院和剑桥大学合作。它得到了 CSIRO Marine National Facility 授予 RV Investigator 海上时间的支持。