這張照片拍攝于1886年查爾斯頓地震后的第二天，似乎捕捉到了向右偏移的鐵路 。對場景的計算機分析揭示了進入場景的距離（以米為單位）和偏移，從而講述了不同的故事 。軌道在彎曲處由于大約4英寸的縱向壓縮而彎曲 。插圖顯示了2023年的同一條賽道 。來源：Bilham and Hough
據科羅拉多大學博爾德分校：1886年8月31日晚些時候，當許多人還在睡覺時，一場大地震震撼了南卡羅來納州查爾斯頓及其周邊地區，建筑物倒塌，鐵軌彎曲，沙子因液化而“沸騰”或起泡 。當震動停止時 ， 大約2000座建筑物受損，至少60人喪生 。
1886年查爾斯頓地震是襲擊美國東部最強烈的地震之一，遠在波士頓、芝加哥和新奧爾良都有震感 。從1670年歐洲人第一次在查爾斯頓定居到那時，該地區只經歷了偶爾的輕微地震活動 。
當余震襲擊該地區時，地質學家和工程師迅速進入現場 ， 記錄詳細的記錄并拍攝損壞情況的照片 。他們的觀測以令人印象深刻的細節捕捉到了地面擾動，但科學家們還沒有完全理解地震和斷層之間的關系，因此他們無法拼湊出完整的故事 。
美國地質調查局的地震學家蘇珊·霍夫說：“查爾斯頓地震發生的時間是獨一無二的 。” ?！叭绻l生在75年前，我們會有更少的科學家接受培訓并能夠采取行動 。如果它發生于10年后，地震圖可能會記錄下震動 。”
地震發生一個多世紀后，Hough和CIRES研究員、科羅拉多大學博爾德分校的研究科學家Roger Bilham在原始記錄和最近試圖拼湊這場致命地震的故事的基礎上，找到了這條線索 。
Bilham說：“盡管在查爾斯頓周圍的沼澤地下已經發現了十幾條可能的斷層 ， 但在地震中破裂的實際斷層仍然是個謎 ?！?。
該團隊對歷史文件的搜索促使人們對查爾斯頓地震有了令人興奮的新發現——從可能導致地震的斷層到地面的震級和變形 。
他們的工作于2023年和2024年發表在一系列四篇論文中 ， 為科學家如何利用歷史文獻揭開其他地質謎團提供了一個例子 。在地震活動不太頻繁的大陸板塊內部，這項工作可能有助于社區更好地評估未來地震的風險 。
現場證據顯示斷層作用
Hough和Bilham通過深入挖掘事件的書面記錄，包括采礦工程師Earle Sloan的記錄，開始了對查爾斯頓地震的調查，他對查爾斯頓輻射的三條鐵路的損壞進行了細致的記錄和測量 。他們懷疑斯隆筆記中隱藏的線索可以幫助他們確定造成地震的斷層 。
但他們必須先克服一些障礙 。
Bilham解釋說：“把這些數字轉換成一個令人信服的故事簡直是一場噩夢 。” ?！?886年的紙幣無意中包含了輸入錯誤和打字錯誤，這些錯誤和錯誤不分青紅皂白地將搭扣的位置來回移動 ?！?br>2022年，該團隊前往查爾斯頓，希望能解開這場混亂 。他們將注意力集中在薩默維爾的一段鐵軌上，1886年有報道稱那里發生了嚴重的軌道騷亂 。Bilham建議他們使用GPS方法來確定觀測位置 ， 斯隆使用鐵路里程樁進行了統計 。
令他們非常驚訝的是，科學家們發現了一條4.5米（14.8英尺）的直線軌道向右偏移 。起初，科學家們不敢相信偏移量的大??，但仔蠈€了孤〉謀始嗆螅?他們發現他也描述了同一位置的偏移量 。偏移可能意味著軌道下方的斷層已經移動 ?，F代地質學家已經在該地區發現了薩默維爾斷層，但沒有人將其與1886年的地震聯系起來 。
霍說：“這是一個偶然的時刻，為這個項目開辟了一個全新的維度 。” 。
當他們查看該地區的歷史地圖時，Bilham和Hough還發現 ， Summerville在地震后似乎上升了1米（3.3英尺），而附近多切斯特堡的碼頭自17世紀建造以來一直沒有受到干擾 。這些發現證實了1886年薩默維爾附近發生的重大事件 。
識別罪魁禍首的新模型
為了確定1886年查爾斯頓地震的斷層，科學家們建立了薩默維爾斷層運動的數學破裂模型，該模型可以解釋考古和地質證據，包括鐵路軌道的右偏移和薩默維爾的隆起 。
Bilham和Hough發現，沿著向西傾斜的薩默維爾斷層的運動可以解釋為什么該鎮的位置高于周圍的沼澤 。該模型指出震級為7.3級，這與地震的大“感覺”區域和之前的估計一致 。他們于2023年在《地震記錄》上發表了研究結果 。
Hough說：“事實證明，你可以把這些碎片放在一起，以確定導致地震的斷層，并為斷層是如何破裂的提出一個詳細的模型 ?！??！斑@是第一次有人在查爾斯頓地震中這樣做 ?！?br>在確定了潛在的罪魁禍首后，Hough和Bilham將注意力轉移到了地面上的影響上 。利用故障位置，他們模擬了不同位置的震動情況，并將結果與舊記錄中的觀測結果進行了比較 。這一比較結果于2024年1月發表在《美國地震學會公報》上，支持了他們提出的7.3級震級 。
變形軌道保留地震波
比拉姆繼續挖掘歷史文獻，以找出距離薩默維爾20英里的鐵軌為什么會彎曲和撕裂 。
“這是一項具有里程碑意義的事業，”霍說 ?！斑@就像斯隆把火炬傳給了羅杰 。”
查爾斯頓地震后第二天拍攝的一張舊照片顯示，鐵軌穿過低洼沼澤的地方似乎有一段偏移 。許多科學家利用這張照片推斷出該地區的斷層活動 。
科學家們使用原始照片中一千個點的精確測量構建了變形鐵路軌道的虛擬3D視圖，該照片保存在查爾斯頓博物館的檔案中 。這項工作帶來了另一個令人震驚的認識——查爾斯頓周圍彎曲的軌道共同記錄了從震中傳來的地震波的收縮和壓縮 。
Bilham說：“我們能夠證明，所有地方都發生了彎曲，管線受到的壓縮超過了伸縮縫的允許范圍，管線在膨脹螺栓斷裂的地方已經分開 。” 。
這項工作也發表在《美國地震學會公報》上 。
大局
Hough和Bilham的努力表明，即使在137年后，科學家們仍然可以了解查爾斯頓地震的新情況，并有助于更廣泛地了解該地區的地震活動 。
霍說：“查爾斯頓是一塊磚 ?！??！艾F在，我們了解了一個地點的一個事件，但要拼湊出更大的畫面 ， 還有很多工作要做 ?！?br>像查爾斯頓這樣的板塊內地震與同類地震不同，后者發生在大塊地殼相互摩擦的地方 。沒有單一的模式來解釋它們發生的原因 ， 而且通常情況下 ， 每個事件都需要進行獨特的調查 。但霍夫希望他們的工作能激勵科學家更深入地研究過去和未來 。
霍說：“人們傾向于認為所有的知識都在互聯網上，隨時可以獲得 ?！??！拔覀兊呐ψC實了考慮塵封的原始數據來源有多大價值 ?！?br/>
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