今年2月，土耳其和叙利亚边境发生了7.8级地震，9小时后又发生了一场几乎同样大的地震。地表以下不到18英里的浅层断层弯曲破裂，引发了强烈的集中地震，数千座建筑物被夷为平地，数万人死亡。
根据亚利桑那大学领导的一项新研究，大约1000年前，类似的浅层断层在华盛顿西部的普吉特低地破裂。树木年轮帮助确定地震发生在公元923年末或924年初。他们的发现意味着，如果地震再次发生，可能会再次撼动这个拥有400多万人口的地区，包括西雅图、塔科马和奥林匹亚。研究结果发表在《科学进展》杂志上。
研究人员发现，这次古代地震要么是该地区所有浅层断层一起破裂，产生了估计为7.8级的地震，要么是像土耳其和叙利亚那样，连续发生了两场地震，估计震级分别为7.5级和7.3级。与其他地质构造产生的地震相比，浅层断层通常会导致更猛烈、更集中的震动。
虽然地震在太平洋西北地区并不新鲜，但研究发现，这些浅层断层上的地震在某种程度上是相互联系的，要么是地下的联系，要么是一个断层将压力传递给另一个断层。该论文的第一作者、亚利桑那大学树木年轮研究实验室的树木年代学副教授Bryan Black说，用于制定工程设计和政策的区域危害模型目前并没有反映这种可能性，但应该反映这种可能性。
瞄准了千禧一代
自20世纪60年代以来，科学家们一直在该地区发现浅层断层，当时西雅图断层首次被发现，随后是沿着奥林匹克山脉东麓的马鞍山断层，以及塔科马和奥林匹亚断层。
布莱克说:“这是四个浅层断层，已经显示出大约1000年前在一个被称为千年地震群的地震群中破裂的证据。”例如，“一座25英尺高的悬崖从西雅图西部直冲到普吉特海湾。它还引发了当地的海啸和山体滑坡，夷平了整个山坡的森林，并将它们丢弃到附近的华盛顿湖和萨玛米什湖。”
到目前为止，科学家们还不清楚这些断层最后一次喷发的确切时间和方式。
布莱克说:“这些地震可能在几个小时或几个世纪之间同时发生。”“我们也不确定。”
于是，他转向树木。
潜水深度
每过一年，树木就会在树干周围加上一个年轮。环的宽度由它们所经历的气候决定。有利条件意味着环变宽，不利条件意味着环变薄。由于气候每年都在变化，它创造了特定时间的模式，就像一个地区内树木生长的条形码。
树木年代学家可以将死树的这些特定时间的生长模式与活树的模式相匹配。如果与活树重叠，就可以确定死树的确切生活日期和死亡日期。这是用来确定普吉特海湾地区被地震摧毁的树木何时死亡的方法。
2021年，布莱克长途跋涉进入太平洋西北部的山区，参与采集树桩，这些树桩是在马鞍山断层堵塞了一条淹没森林的溪流时死亡的。这个湖和这些被淹死的树的树桩今天仍然存在。
这个团队把两只独木舟绑在一起，在上面放上一大块胶合板，做成了一个临时驳船，上面可以装上发电机，为水下链锯提供动力。拿着这些工具，潜水员跳入水中，砍下千年湖形成时死亡的树木样本。布莱克和他的团队还从附近的树木中提取了一些片段，这些片段是在同一时间的一次岩石雪崩中被杀死的，那次雪崩堵塞了一条河流，淹没了附近的河床。他们还收集了30多年前在西雅图断层大地震期间因山体滑坡而被淹没在华盛顿湖和萨玛米什湖的树木的部分。
当他比较生长模式时，布莱克观察到，马鞍山断层和西雅图断层的树木都是在同一年死亡的。他还发现树木在休眠季节死亡，这将死亡时间缩小到深秋到早春。
为了确定确切的死亡年份，研究小组用活的但非常古老的树木建立了一个1300年的年表，当与地震死亡的树木相匹配时，表明死亡的休眠季节是在923年末到924年初。
“我们的团队也很幸运，在774年到775年之间发生了一次大规模的太阳风暴，导致全球放射性碳含量突然飙升，”树木年代学副教授兼合著者夏洛特·皮尔森说。放射性碳的波动和气候一样，可以用来测定树木年轮的年代。“我们测量了地震中死亡树木年轮中的放射性碳，表明这种峰值正好发生在我们认为应该发生的地方。”
这独立地证实了他们的地震日期。
布莱克说:“综合来看，这些证据告诉我们，来自该地区的这些树木是一起死亡的，这实际上是一个相互关联的事件。”“我们已经把这两个断层的不确定性从过去的几十年或几个世纪缩小到一个季节。如果这两个断层相隔100年而不是100小时发生地震，情况就大不相同了。证明这些断层可以同步或快速连续破裂确实改变了我们对该地区危险的理解。”
然而，他说，目前的危险模型目前还没有认识到相关断层的可能性。
布莱克说:“如果鞍山断层和西雅图断层同时发生，其强度将与1906年旧金山地震相当。”“或者，就像土耳其的地震一样，它们也可以快速连续发生。如果是这样的话，已经被一次地震削弱的基础设施和地貌将在第二次地震中受到致命打击。它仍然具有相当大的破坏性:水管被冲断，道路被切断，引发山体滑坡和当地海啸。”
他说，幸运的是，地震越大、越严重，发生的频率就越低。因此，虽然这种规模的地震对该地区来说是毁灭性的，但它们相对来说并不常见。
