不稳定的不稳定平衡岩石为地震预报提供了线索

安娜·罗德（Anna Rood）站在南加州高大细长的不稳定岩石旁边。已收集了宇宙成因的表面暴露年代测年样品以确定其年龄，并制作了3D模型来确定其由于地震地面震动而倾倒的可能性。

不稳定的岩石（PBR）是在世界各地发现的地层，细长的巨石在基座的巨石上不稳定地保持平衡。它们形成为保存在悬崖上的块状，或者当较软的岩石侵蚀而留下较硬的岩石时形成。当滑坡或后退冰川将它们放置在奇怪的位置时，它们也可能形成。

尽管采取了微妙的平衡措施，但许多PBR（例如约克郡的Brimham Rocks或亚利桑那州的奇里卡瓦国家纪念碑）在地震中幸存了数千年。因此，他们可以告诉我们自首次形成以来发生的地震震荡的上限-如果震荡足够强，会导致它们倾覆。

现场照片显示，不稳定的平衡岩石保存在加利福尼亚中部沿海的暗黑破坏神峡谷核电站附近的构造抬升的海洋阶地上。这种不稳定的岩石提供了经验性的地质数据，可以长期验证和改进不确定的地震灾害模型。规模的锤子。

通过利用锁定在加利福尼亚州PBR中的古代地质数据，伦敦帝国理工学院的研究人员突破了一项新技术，该技术可将大地震的危险估计精度提高多达49％。

地震灾害模型可估算给定位置未来发生地震的可能性。它们可以帮助工程师确定桥梁，水坝和建筑物的建造位置以及坚固程度，并为高风险地区的地震保险价格提供信息。

安娜·罗德（Anna Rood）收集了一个用于宇宙表面暴露定年的样本，该样本被用来推断前脚下方的PBR的脆弱年龄。

调查结果今天（2020年10月1日）发表在AGU Advances中。

帝国理工学院土木与环境工程系的主要作者安娜·罗德（Anna Rood）说：“这种新方法可以帮助我们确定哪些地区最有可能发生大地震。PBR通过捕获我们不愿看到的区域地震历史来像反地震仪一样工作，并通过不倾倒来告诉我们过去地震震荡的上限。通过利用这一点，我们提供了关于罕见的大地震的发生率的独特有价值的数据。”

当前的地震危险估计在很大程度上取决于诸如靠近断层线的观测以及该地区过去的地震活跃度。但是，由于缺乏跨越这些时间尺度的地震数据，并且随后依赖于岩石的假设，因此对于10,000至1,000,000年间发生的罕见地震的估计是极为不确定的。

通过对PBR中稀有的宇宙射线产生的原子进行计数并对PBR与地震的相互作用进行数字化建模，帝国研究人员创造了一种新的地震灾害验证方法，可以将其内置到现有模型中以调整其精度。

安娜·罗德（Anna Rood）测量了进入海洋阶地开挖断面的比例，背景中阶地上方延伸的两个岩石露头是废弃的海堆，形成了PBR。

为了利用过去的地震学，研究人员着手确定加利福尼亚沿海暗黑破坏神峡谷核电厂附近地点的PBR的易碎性（由于地面震动而倾倒的可能性）和年龄。

安娜·罗德（Anna Rood）坐在不稳定的岩石旁边，该岩石将用于验证圣安德烈亚斯断层沿岸地震的破裂方式。

他们使用了一种称为“宇宙成因表面暴露测年”的技术（通过长期暴露于宇宙射线中来计算岩石中形成的稀有铍原子的数量），以确定其当前形成中存在多长时间的PBR。

在现场研究的不稳定平衡岩中最脆弱的。PBR悬于其基座上，使其在倾覆边缘摇摇欲坠。鲜艳的胶带用于辅助构建PBR和周围露头的3D模型。

然后，他们使用3D建模软件以数字方式重新创建了PBR，并计算了它们在倾倒之前可以承受多少地震地面震动。

然后将PBR的年龄和脆弱性与当前的危害估计值进行比较，以帮助提高其确定性。

他们发现，将计算结果与现有模型相结合，可以将现场地震危险性估计的不确定性降低49％，并且通过删除“最坏情况”的估计，可以减少每10,000年发生一次地震的平均规模减少了27％。他们还发现PBR可以在景观中保存两倍于以前认为的时间。

他们得出结论，这种新方法减少了用于估计和外推历史地震数据以估计未来风险的假设数量，因此减少了不确定性。

这项研究的合著者，帝国大学地球科学与工程系的Dylan Rood博士说：“我们正处于地震预报科学突破的边缘。我们的“摇滚时钟”技术有可能节省地震工程的巨大成本，并且我们看到它们被广泛用于测试和更新易发地震地区的特定于现场的灾害估计，尤其是在控制地震源位于近海的沿海地区运动本质上更难以调查的断层。

安娜·罗德（Anna Rood）指出了要进行宇宙成因表面暴露测年的样品的位置，这将用于推断其前部PBR的易碎年龄，并从每个PBR周围的所有表面收集样品，以揭示每个PBR何时变脆。

该小组现在正在使用他们的技术来验证南加利福尼亚州（美国最危险和人口最稠密的地区之一）的危险估计。

安娜说：“我们现在正在研究主要地震断层附近的PBR，例如洛杉矶附近的San Andreas断层。我们还在研究如何查明是哪些数据（无论是断层滑动率还是地面振动方程式的选择）在使原始危险模型中的结果产生偏差。这样，我们可以进一步提高科学家对大地震的理解。”

安娜·罗德（Anna Rood）收集用于宇宙成因表面暴露测年的样品，这将用于模拟从周围较软的风化岩石中挖掘出的PBR的历史。这是一个重要的研究站点，因为它拥有大量的PBR数据，并且靠近南加州的圣安德烈亚斯断层。

参考：AH Rood，DH Rood，MW Stirling，CM Madugo，NA Abrahamson，KM Wilcken，T。Gonzalez，A。Kottke，AC Whittaker，WD Page，Peter J. Stafford于10月1日发表的文章“使用不稳定的岩石改善了地震危险的不确定性” 2020年，AGU Advances.DOI：
10.1029 / 2020AV000182