科學家證實一場不該存在的深層地震

地震發生在 1979 年 2 月 24 日凌晨，地點位於猶他州與愛達荷州和懷俄明州邊界附近的倫道夫鎮下方。儘管地震震級達到3.8級，但沒有人報告有震感。地震記錄也似乎不尋常，促使人們進行更仔細的檢查。

當時，猶他大學博士後研究員喬治·贊特（George Zandt）對數據進行分析後得出結論，地震發生在海平面以下90公里的深度。這個深度使其遠低於地殼和上地函深處，科學家通常認為該位置不會發生地震。

「深度解釋了為什麼人們在地表感覺不到它，」在亞利桑那大學地質學院工作多年的讚特說。 “我做了其他一些分析，這些分析使我相信深淵的真實性，但很難讓其他人相信在一個不應該發生的地區發生了一場非常異常的地函地震。”

幾十年後，舊數據揭示了一種模式

贊特 (Zandt) 發表了倫道夫地震的簡要摘要 地震筆記但結果卻沒有引起太多關注。幾十年後，當猶他大學的研究人員重新審視原始地震紀錄時，人們的興趣又重新燃起。

由地質學教授 Keith Cooper 領導的團隊重新檢查了 1979 年地震以及發生在猶他州北部和懷俄明州西南部的其他八次疑似深層地震的波形資料。

他們的分析證實，所有九個事件都起源於地殼下方，為科學家所說的大陸地函地震（CME）的存在提供了強有力的證據。

2025 年 9 月 10 日，猶他州尤因塔盆地馬塞爾附近發生另一場深層地震，結果變得更加重要。此事件的震級為 4.1，起源於地表下約 68 公里。

它的源頭位於莫霍羅維奇不連續面（稱為莫霍面）下方 20 多公里處，莫霍面標誌著地殼和地函之間的邊界。在發表於的另一項研究中 地震紀錄研究人員將Macer地震描述為「典型的大陸地函事件」。

異常環境下的地震

與大多數地震不同，這些深層地震發生在極端高溫和高壓的環境。在這樣的深度，岩石通常會緩慢變形而不是突然破裂。

「這是在非常不尋常的條件下形成的地震的一個例子，例如高溫和高壓，幾乎所有該深度的物質都會流出，」庫柏說，他在猶他大學負責地震站，曾師從贊特。 “它就像糖果。它是長時間尺度的糖果，比如數百萬年。” “然而，你仍然可以在回到地表的岩石中看到它，你可以看到它們是如何擴張的。”

贊特復出後參與了這項新研究，並被列為共同作者。

另一種類型的地震

為了確定地震從哪裡開始，地震學家檢查了地面儀器記錄的不同地震波的傳播時間。到達時間的微小差異有助於研究人員找出地震的起源。

猶他大學地震台保存了數十年的地震記錄，為現代分析創造了寶貴的檔案。研究生肖恩·哈欽斯 (Sean Hutchings) 使用該檔案來研究已知的深部地震，並確定以前被歸類為地殼地震的其他事件。

「就基礎物理學而言，這有點神秘。這些事情怎麼會發生？」庫柏說。 「另一個重要的原因是我們不知道它們有多大。對於地殼地震，我們可以測量我們認為它們的最大尺寸。我們測量可以在靠近地表的位置繪製的斷層。我們可以測量斷層段的長度，這可以告訴我們它有多大，這有助於我們估計地震危險。”

研究人員發現了一些將這些深部地震與熟悉的地震事件區分開來的特徵。它們單獨發生，沒有通常與淺源地震相關的前震和餘震。它們也集中在懷俄明克拉通西部邊緣附近，出現在溫度經常超過 700°C 的地區。

懷俄明克拉通的作用

懷俄明克拉通是一個古老、穩定的地球岩石圈體，延伸到懷俄明州和鄰近州部分地區的下方。庫柏將克拉通比喻為冰山。它們不是漂浮在海洋中，而是像船的龍骨一樣向下延伸到地幔中。

懷俄明克拉通位於構造活躍的美國西部和較為穩定的北美板塊內部之間，在地質時期經歷了嚴重的侵蝕。因此，整個地區的結構各不相同，岩石圈向愛達荷州和猶他州逐漸變薄。

最近確認的深部地震發生在這個過渡帶。

「在數百萬年的範圍內，地函與克拉通碰撞，然後繞著它流動，」庫柏說。 「正是這種地函流在克拉通固體根部周圍轉移的相互作用，導致應變率增加，變形增加，並且還產生額外的應力。我們認為正是冰川龍骨與周圍介質之間的這種相互作用導致了這些地震。”

該研究發表於 4 月 10 日 地震紀錄 題為「2025年9月10日美國猶他州東北部4.1級地震：典型的大陸地函事件」和2025年5月5日， 地球物理研究通訊 標題為「懷俄明克拉通邊緣的上地函地震」。

其他合著者包括猶他大學地質與地球物理系的 Sean J. Hutchings、Fanzhi Lin、Qi Cheng Cheng、Rilo Burlaco、Katherine Weeden 和 Valerie Springer。這項工作的資金由猶他州、美國能源部和美國地質調查局提供。