애리조나 대학이 주도한 연구에서는 나무 나이테를 사용하여 워싱턴 주 서부의 퓨젯 저지대에서 약 1,000년 전에 서로 연결된 얕은 단층으로 인해 큰 지진이 발생했음을 확인했습니다. 이는 해당 지역의 현재 거주자에 대한 잠재적 위험을 드러내고 현재 위험 모델을 수정해야 할 수도 있음을 시사합니다. 이번 발견은 해당 지역의 지진 대비에 영향을 미칠 수 있다.
올해 2월에는 규모 7.8의 지진이 투르키예와 시리아 국경을 강타했고, 9시간 뒤 거의 같은 규모의 지진이 또 발생했습니다. 표면 아래 18마일 미만의 얕은 단층이 휘어지고 파열되어 수천 채의 건물이 무너지고 수만 명이 사망하는 강력하고 집중된 지진이 발생했습니다.
애리조나 대학이 주도한 새로운 연구에 따르면 약 1000년 전에 워싱턴 주 서부의 퓨젯 저지대에서도 비슷한 얕은 단층 파열이 발생했습니다. 나이테는 지진이 서기 923년 말 또는 924년 초에 발생했는지를 결정하는 데 도움이 되었습니다. 그들의 연구 결과는 또 다른 지진 사건이 현재 시애틀, 타코마, 올림피아를 포함해 400만 명 이상의 인구가 살고 있는 이 지역을 다시 한 번 뒤흔들 수 있음을 시사합니다. 이번 연구 결과는 사이언스 어드밴스(Science Advances) 저널에 게재됐다.
연구원들은 고대 지진이 이 지역의 얕은 단층을 모두 파열시켜 추정 규모 7.8의 지진을 일으켰거나, 터키와 시리아에서 발생한 것으로 추정되는 규모 7.5와 7.3의 일련의 쌍둥이 지진임을 발견했습니다. 얕은 단층은 일반적으로 다른 지질 구조에서 발생하는 지진보다 더 강하고 집중적인 흔들림을 유발합니다.
올림픽 산맥 동부의 프라이스 호수(Price Lake)는 새들백 단층(Saddleback Fault)으로 인해 하천이 가로막혀 숲이 범람하면서 형성되었습니다. 수석 저자인 Bryan Black과 그의 다이버 팀은 수중 유압 전기톱을 사용하여 샘플을 수집했습니다. 출처: 블랙
지진은 태평양 북서부 지역에서 새로운 것은 아니지만, 이 연구는 이러한 얕은 단층에서 발생한 사건이 지하 연결을 통해 또는 응력을 다른 단층으로 전달하는 한 단층을 통해 어떤 방식으로든 서로 관련되어 있음을 발견했습니다. 엔지니어링 설계 및 정책을 개발하는 데 사용되는 지역 위험 모델은 아직 이러한 가능성을 반영하지 않지만 애리조나 대학 나무 나이테 연구소의 수석 저자이자 연륜연대학 부교수인 Bryan Black은 말했습니다.
과학자들은 1960년대 시애틀 단층이 처음 발견된 이후 이 지역에서 얕은 단층을 발견해 왔으며, 이어서 올림픽 산맥의 동쪽 산기슭을 따라 새들백 단층, 타코마 단층 및 올림피아 단층이 발견되었습니다.
4개의 얕은 단층은 약 1,000년 전 밀레니엄 지진 떼(Millennium Earthquake Swarm)로 알려진 지진 중에 발생한 파열을 보여줍니다. 예를 들어, 25피트 높이의 절벽이 서부 시애틀에서 퓨젯사운드까지 공중으로 솟아올랐습니다. 또한 지역 쓰나미와 산사태를 일으켜 산비탈의 숲 전체를 휩쓸고 인근 호수인 워싱턴 호수와 사마미시 호수로 내던졌습니다. 지금까지 과학자들은 이러한 단층이 마지막으로 언제 어떻게 파열되었는지 정확히 알지 못했습니다.
블랙은 "이러한 지진은 동시에 일어날 수도 있고, 몇 시간 간격으로 일어날 수도 있고, 수백 년 간격으로 일어날 수도 있다"고 말했다. 그래서 그는 나무로 향했습니다.
매년 나무 줄기에 고리가 생깁니다. 나이테의 폭은 그들이 경험한 기후에 따라 달라집니다. 기후 조건이 좋으면 나이테가 넓어지고, 기후 조건이 좋지 않으면 나이테가 얇아집니다. 기후는 해마다 변하기 때문에 특정 지역의 나무 성장에 대한 바코드 역할을 하며 특정 시간에 따른 패턴을 형성합니다.
수목학자는 죽은 나무의 시간별 성장 패턴을 살아있는 나무의 성장 패턴과 일치시킬 수 있습니다. 살아있는 나무와 중복되는 경우 죽은 나무의 정확한 생존일자와 사멸일자를 판단할 수 있다. 이는 퓨젯 사운드(Puget Sound) 지역에서 지진으로 파괴된 나무가 언제 죽었는지 확인하는 데 사용되는 방법입니다.
2021년 블랙은 마안산 단층(Ma'anshan Fault)으로 인해 하천이 막혀 숲에 범람하면서 죽은 나무 그루터기 수확에 참여하기 위해 태평양 북서부의 산으로 트레킹했습니다. 오늘날에도 호수와 물에 빠진 나무 그루터기가 여전히 존재합니다.
팀은 두 개의 카누를 함께 묶고 두 개의 카누 위에 큰 합판 조각을 깔아 수중 전기 톱에 동력을 공급하기 위해 발전기를 배치할 수 있는 임시 바지선을 만들었습니다. 이 장치를 사용하면 다이버는 물에 뛰어들어 천년 된 나무 그룹이 호수를 형성했을 때 죽은 나무 샘플을 잘라낼 수 있습니다. Black과 그의 팀은 또한 개울을 범람시키고 근처 강바닥을 범람시킨 암석 미끄럼틀로 죽은 근처 나무에서 조각을 채취했습니다. 그들은 또한 시애틀 단층에서 대규모 지진이 발생한 동안 산사태로 인해 워싱턴 호수와 사마미시 호수에 잠긴 30여 년 전에 채취한 나무 조각에서도 샘플을 얻었습니다.
블랙은 나무의 성장 패턴을 비교한 결과 새들백 단층과 시애틀 단층에서 나무가 정확히 같은 해에 죽은 것을 발견했습니다. 그는 또한 이 나무들이 휴면기에 죽는다는 사실을 발견했는데, 이로 인해 사망 시기, 즉 지진이 발생한 시기가 늦가을에서 초봄으로 좁아졌다.
나무가 죽은 정확한 연도를 결정하기 위해 연구팀은 살아 있지만 아주 오래된 나무로부터 1,300년의 연대기를 확립했습니다. 지진으로 죽은 나무와 비교한 결과, 나무가 죽은 휴면기간은 923년 말부터 924년 초까지인 것으로 나타났다.
"우리 팀은 운이 좋게도 774년에서 775년 사이에 대규모 태양폭풍이 발생하여 전 세계적으로 방사성탄소가 갑자기 급증했습니다."라고 연연대학 부교수이자 공동 저자인 Charlotte Pearson이 말했습니다. "기후와 마찬가지로 방사성탄소의 변동을 통해 나무 나이테의 연대를 측정할 수 있습니다." 우리는 지진으로 파괴된 나이테에서 방사성탄소를 측정한 결과, 스파이크가 발생했어야 한다고 생각했던 위치에서 정확히 스파이크가 발생했다는 사실을 보여주었습니다. 이것은 지진 날짜를 독립적으로 확인했습니다. "
"이러한 증거를 종합해보면 이 지역의 나무들이 함께 죽었고 이것이 실제로 연결된 사건이었다는 것을 보여줍니다"라고 Black은 말했습니다. "우리는 수십 년 또는 수백 년 전부터 이 두 단층에 대한 불확실성을 단일 계절로 좁혔습니다. 이 두 단층에 대한 지진이 100년 대 100시간 간격으로 발생했다면 이는 매우 다른 이야기가 될 것입니다. 이러한 단층이 동시에 또는 빠르게 연속적으로 파열될 수 있다는 것을 입증하는 것은 실제로 이 지역의 위험에 대한 우리의 이해를 변화시킵니다."
그러나 현재의 위험 모델은 아직 상관 결함의 가능성을 인식하지 못합니다.
블랙은 “새들백 단층과 시애틀 단층이 동시에 발생한다면 이는 1906년 샌프란시스코 지진과 비슷할 것”이라고 말했다. "또는 터키의 지진처럼 연속해서 일어날 수도 있습니다. 그렇다면 한 번의 지진으로 이미 약화된 인프라와 경관이 두 번째 지진으로 인해 황폐화될 것입니다. 수도관을 밀어 올리고, 도로를 차단하고, 산사태와 국지적인 쓰나미를 촉발하는 등 여전히 상당히 파괴적일 것입니다."
다행스럽게도 지진이 규모가 크고 심할수록 발생 빈도는 줄어든다고 그는 말했습니다. 따라서 이 규모의 지진은 해당 지역에 피해를 줄 수 있지만 상대적으로 흔하지 않습니다.