《洛杉矶时报》：美国科学家推演的加州大地震，正在逼近临界点

它潜伏在加州众多自然奇观之下，时刻提醒人们：这片土地上没有什么是真正永恒的。

它被称为"所有地震断层之母"。加州的地貌因它而生，也可能因它而毁。

这就是圣安德烈亚斯断层（San Andreas Fault）。它长约1300公里，是加州的地质脊梁——从南部的科切拉谷（Coachella Valley）向北爬升，穿过圣盖博山脉（San Gabriel Mountains），沿硅谷边缘一路延伸到金门大桥以北。

7月17日，《洛杉矶时报》刊发超长篇报道指出：过去一个多世纪，这条制造过美国历史上最强地震的断层，几乎没有大动作。科学家至今无法完全解释原因。

但有一点是清楚的——沉默期越长，断层上积累的应力就越大。而且被"喂饱"的不只是圣安德烈亚斯，还有加州第二长的断层：圣哈辛托断层。

一项新研究给出了具体数字：南加州几个关键断层段的构造应力，已达到过去1000年来的最高水平。

报道称：圣安德烈亚斯断层已经"上膛、锁定，爆发不可避免"。

这项研究发表于上个月的《地球物理研究杂志：固体地球》（Journal of Geophysical Research: Solid Earth）。第一作者是瑞士伯尔尼大学和夏威夷大学马诺阿分校的科学家莉莉安·伯克哈德（Liliane Burkhard），合作者包括美国地质调查局（USGS）和斯克里普斯海洋研究所的研究人员。

研究聚焦一个地点：卡洪山口（Cajon Pass）。

这个山口位于洛杉矶市中心东北约50英里，是圣盖博山脉和圣贝纳迪诺山脉的分界线。15号州际公路从这里穿过，每天数十万辆汽车往返于洛杉矶和拉斯维加斯之间。铁路、输电线、油气管道也从这里通过。

而在这些车轮和管线之下，加州最长的两条断层——圣安德烈亚斯断层和圣哈辛托断层（San Jacinto Fault）——正好在此交汇。

类似的"命脉与断层同行"的场景，在南加州随处可见。为洛杉矶输水的加州水道（California Aqueduct），有一段与圣安德烈亚斯断层交叉了几十次。断层沿线的赖特伍德（Wrightwood）等小镇，居民照常生活。

《洛杉矶时报》记者探访当地一家旅馆时看到的，是一个再普通不过的周二夜晚——尽管按照新研究的计算，这一带的地震应力已经悄悄积累了一个多世纪。

研究团队构建了一个基于物理规律的四维计算机模型，输入三类数据：过去1000年断层上历次大地震的时间记录（来自古地震学研究，也就是通过挖掘断层剖面、分析被错断的地层来还原史前地震）、卫星观测的板块移动速度，以及地壳刚度的估算值——地壳越"硬"，能储存和释放的应力就越多。模型模拟了千年来应力在断层上积累、又被大地震释放的完整循环。

圣安德烈亚斯和圣哈辛托这两条断层，共同构成太平洋板块和北美板块的边界，承担了该地区绝大部分的构造运动。两大板块每年相对滑动几厘米，但断层的某些段落被"卡住"了，动弹不得。于是这些段落像一根被越拧越紧的弹簧，一年年积蓄着能量。

圣哈辛托断层并非全然安静——它在1918年、1968年和1987年发生过中等强度地震。但对整个系统而言，这些都属于谢勒所说的"起不了什么作用"的小打小闹。真正意义上的应力大释放，在洛杉矶周边地区已经缺席了一个多世纪。

圣安德烈亚斯断层和圣哈辛托断层的这些区域构造应力很高（图中红色部分），这是由于一个多世纪以来这些区域没有发生过显著地震造成的。计算表明，在卡洪山口，部分断层的应变达到了1000年来的最高水平。

结果令人不安。

卡洪山口西北侧的圣安德烈亚斯断层段，目前构造应力为2.8兆帕，超过了1469年和1691年两次大地震前的峰值2.7兆帕。

东南侧的圣哈辛托断层段，目前应力为3.6兆帕，超过了1249年那次地震前的2.9兆帕。

也就是说，这两个断层段承受的压力，比过去1000年里任何一次大地震爆发前都要高。

伯克哈德说："从模型中我们看到，历史上大型联合破裂发生前的那些条件，现在正在逼近。"

要理解2.8兆帕和3.6兆帕的威力，需要回顾一下历史。

1857年1月9日，圣安德烈亚斯断层发生了一场估计为7.9级的巨震——福特霍恩地震（Fort Tejon earthquake）。破裂从蒙特雷县开始，沿断层一路向南撕裂，最终停在卡洪山口。当时的加州人烟稀少，如果同样的地震发生在今天，将造成大规模毁灭。

1906年，断层北段爆发，旧金山被夷为平地。作家西蒙·温切斯特（Simon Winchester）称之为"世界边缘的一道裂缝"。

然后就是漫长的平静。

整整几代加州人从未亲身领教过圣安德烈亚斯的怒火。他们对这条断层的认知，主要来自好莱坞的灾难片。

据研究合作者、USGS地质学家凯特·谢勒（Kate Scharer）介绍，卡洪山口西北侧的圣安德烈亚斯断层，通常每100到150年就会发生一次大地震，间隔200年已属罕见。山口东南侧的周期是200到250年。而靠近墨西哥边境、索尔顿湖（Salton Sea）沿线的断层段，上一次大地震距今已约300年。

哪一段都超期了。

研究团队制作了一段28秒的动画，把卡洪山口过去1000年的地震史压缩呈现：橙红色的构造应力沿着断层一点点积聚、加深，然后一场大地震轰然而至，红色褪去，循环重新开始。

回看历史记录，这个循环的节奏清晰可见。到1811年，圣盖博山脉至圣贝纳迪诺山脉一线的断层已经"红得发烫"。1812年12月8日，赖特伍德地震（Wrightwood earthquake）爆发，释放了这一大片积压的应力。但那场地震没有触及加州中部。到1856年，从加州中部到洛杉矶县的断层再度绷紧。次年1月，1857年大地震如期而至，应力归零——模型图上，断层从深红重新"冷却"下来。

这一次，红色已经积累了170年，还没有等来释放它的那场大地震。

为什么会有这么长的地震间歇期？科学家还没有定论。

一项2023年的研究提出了一个可能的线索：历史上，大量洪水周期性灌入索尔顿湖的前身——卡惠拉湖（Lake Cahuilla），湖水的重量变化可能曾触发地震。而近几个世纪，这种大规模注水没有再发生。

"我们在不断积累地震能量，这些能量必须释放。而唯一的释放方式，就是大地震。"谢勒说，"小地震起不了什么作用。"

这项研究还有一个更可怕的发现：卡洪山口可能是一扇"地震之门"（earthquake gate）。

所谓"门"，是指这个断层交汇点有两种状态。有时它会挡住破裂，让地震停在单一断层上；有时它会"开门放行"，让破裂从一条断层跳到另一条断层，两个系统在同一场地震中接连撕裂。

什么决定这扇门的开关？

研究发现，关键在于两侧断层的应力水平是否接近。过去1000年的模拟显示，当山口两侧应力差只有0.3兆帕时，破裂曾经成功穿门而过。

而现在，两侧的应力差是0.8兆帕——还没到历史上的"开门"条件，但正在逼近。伯克哈德说，历史上大型联合破裂发生前的应力构型，"正是我们今天正在接近的状态"。

"多断层联合破裂"并非纸上谈兵。近年多次大地震都出现了破裂从一条断层跳向另一条断层的现象，包括2011年的日本东北大地震。这类连锁破裂已经被纳入美国的地震危险性评估体系。

一旦卡洪山口的联合破裂发生，后果完全不同。

伯克哈德估计，一场穿越山口、同时撕裂两条断层的地震，震级可达7.4到7.8级，影响范围远超单断层地震——洛杉矶、圣贝纳迪诺、里弗赛德、科切拉谷等人口稠密地区都将被卷入。

北岭地震所造成的破坏

南加州人经历过的最近一次城市大地震，是1994年的北岭地震（Northridge earthquake），6.7级，约60人死亡，损失惨重。但那场地震的破坏主要集中在洛杉矶县一个相对有限的区域，"9度烈度"的猛烈震动只波及圣费尔南多谷的一部分。全南加州的救援力量得以集中扑向重灾区。

而1857年那场7.9级地震释放的震动能量，是北岭地震的63倍，波及范围大得多。

2008年，USGS发布过一份著名的推演报告——"ShakeOut情景"，由300多名科学家和工程师共同完成，模拟南段圣安德烈亚斯断层发生7.8级地震的后果。结论是：

洛杉矶、橙县、里弗赛德、圣贝纳迪诺、文图拉、帝国六个县同时遭受猛烈震动，至少1000万人暴露在强烈摇晃之中；强震持续近两分钟；断层附近的地面错动最大可达13米；约1800人死亡，5万人受伤需要急诊救治；经济损失约2000亿美元。

死亡数字听上去似乎不算天文数字——这恰恰是加州几十年抗震建筑规范的成果。但地震将引发约1600起火灾，烧毁约2亿平方英尺的建筑，相当于13.3万栋独立住宅，仅火灾一项就造成870亿美元损失；供水系统瘫痪导致的商业中断，再添240亿美元；断层15英里范围内，所有无钢筋砌体建筑全部损毁。

1994年北岭地震时，南加州各地的救援力量可以集中扑向重灾区。而在一场区域性巨灾中，这不再可能——因为到处都是重灾区。

加州州立大学北岭分校地质学副教授朱利安·洛索斯（Julian Lozos）对洛杉矶的地质条件有一个形象的比喻："从地质上讲，洛杉矶是一碗果冻。它是一个硬岩石碗，里面装满了非常松软的东西，震起来晃得厉害。"

他说，如果圣安德烈亚斯的破裂从南向北推进，震动能量会被直接"送进洛杉矶市中心"，摇晃可能持续两到三分钟。

概率呢？根据USGS在2015年发布的估算，到2045年，洛杉矶地区发生6.7级以上地震的概率是60%。其中，这样的地震发生在洛杉矶县和内陆帝国范围内圣安德烈亚斯断层上的概率，约为五分之一。

"现在，整个区域的应力处于历史高位，距离上一次大破裂已经过去160多年，这个系统处于临界加载状态。"伯克哈德说。

她建议美国和加州政府应该把"双断层联合破裂"当作现实可能性来制定预案，而不是当作遥远的最坏情况。

对加州人来说，听了一辈子"大地震"（the Big One）的警告，难免麻木。狼来了喊得太久，警告本身就成了背景噪音。但《洛杉矶时报》提醒读者：世代级的灾难确实会发生——1906年的旧金山地震、2004年的印度洋海啸、2005年淹没新奥尔良的卡特里娜飓风、2011年的日本东北大地震。每一场都曾被认为"不会轮到我们这代人"，直到它发生。