仅在1906年旧金山大地震发生的10年前,圣安德烈亚斯断层(San Andreas Fault)才被发现,但这一发现改变了科学家对地震成因的看法。一个世纪之前,当安德鲁 · 劳森(Andrew Lawson)刚开始在这个领域进行探索的时候,当时的人们都一直认为地震只是地球生态中的偶然事件——那时的教科书将地震描述为“地球表皮不明原因的颤抖”。

发现圣安德烈亚斯断层

1890年,劳森在加利福尼亚大学任教,在那个时候他开始对周围的地质环境感兴趣,并立即被旧金山南面海岸山岭(Coastal Ranges)的地质状态所吸引。30年前(1860年),乔赛亚 · 惠特尼(Josiah Whitney)描述了花岗岩侵入中新世沉积层的情况,并认为这种交互作用改变了沉积层的地质状况,但劳森发现没有证据能表明这一点。他注意到,沿着一条长长的山谷,在花岗岩和沉积层的分界处呈现明显的直线。他发现这道分界线就是断层,花岗岩和沉积层在这里交叉滑移。劳森当时并没想到这一发现有什么特殊意义,他只是将这道山谷原有的名字赋予了这一新发现的断层:圣安德烈亚斯断层。

1895年,劳森对这一发现作了当时看来是合情合理的解释。他推断:因为这里的沉积层比较年轻,是在花岗岩上面形成的。因此当花岗岩向上移动时,沉积层就向下滑移。虽然这种垂直运动在山脉形成的造山运动中是很普遍的,但是对于比如岩石层的偏移等问题,劳森没有证据来证明和解释。他同时还论述了该地区的另一个地质特点:河流和山谷的走向一般都会偏离陡峭的山峰,但圣安德烈亚斯山谷却是倾斜着越过海岸山岭,并与另一条山谷克利斯特尔瓦利并行。同样,他也无法解释这一现象。

安德鲁·劳森以1895 年发现并命名圣安德烈亚斯断层而出名

在劳森开始他的研究工作之前很久一段时期内,加利福尼亚州就以地震频发而闻名。1857年,一次大地震袭击了加州南部,以及其后的两次地震(1865年和1868年)都对旧金山造成了极大的危害。但在当时,科学家认为大地震在任何地方都有可能发生。因在美国短短的历史时期内,曾发生过好几次大地震,例如,靠近圣路易斯的波士顿、弗吉尼亚州首府查尔斯顿,以及卡罗莱纳州的南部等地发生过地震。因此,当1904年的12月1日,连续5次震级较小的地震波及旧金山湾区的时候,并没引起人们特别的关注。

这几次地震引起天花板上的枝形装饰灯晃动,还倒了一些砖块砌成的烟囱。当人们向劳森询问时,他认为没有发生大地震的可能性。他说,“这里从未发生过灾难性的大地震。”但是很快他的观点就改变了。

旧金山大地震后的劳森

1906年4月18日凌晨5点12分,巨大的地震波震撼着旧金山,持续了几乎一分钟,造成数千人死亡,接踵而来的大火几乎毁灭了整个城市,造成巨大的生命财产损失。远至南面的俄勒冈州,东到内华达州,都能感觉到这次大地震的震感。加利福尼亚州西部城市伯克利的震憾感觉与旧金山相比要小得多,当时劳森并没有立刻明白这次地震的严重性。但是大地震造成破坏的消息很快就传来了,同时他也看到了旧金山湾区上空腾起的浓烟烈火。

两天后,由9个成员组成的“调查委员会”成立了,劳森为调查委员会主席。在地震发生后6星期,初步调查报告就出来了。在报告中劳森认为,这次地震的诱因是由于地球板块沿着断层滑移而引起的。断层从旧金山北部的竞技场,一直到南端的圣胡安包蒂斯塔,全长近200多英里。其中包括劳森于1895年发现的那一段断层,但其走向却完全出乎意料。那时的地质学家都认为,断层主要与山脉的向上运动或者海洋盆地的向下运动有关,但是1906年大地震的断层在活动时却是沿着水平方向位移,移动跨度达21英尺,圣安德烈亚斯断层西面的陆地被移到到西北方向。为什么会是这样?其后60年这个谜团一直未能被解开。

一年后,劳森完成了一篇内容丰富的报告,其中的一些观点至今仍然被人们在引用。他在报告中详述了断层运动,并配以数百张图片,包括展现断层痕迹以及显示地震对加利福尼亚各处造成不同程度损害的地图集。在报告的最后,他建议应重建一个地震带模式并特别强调,一些公共建筑,特别是学校应建立在坚实的地面上,其他一些建筑也要采取“水泥加固”等防震措施,但他所提倡的观点显然与当时迅速重建旧金山的口号是背道而驰的。

地震发生3天后,城市仍然还在燃烧之中,州长帕迪向全美宣布“火灾造成的破坏大于地震本身的破坏。”两周后,旧金山市房地产委员会通过了一项决议,要其成员将这次灾害说成主要是“大火”造成的破坏,而不是因为“大地震”。政界和商界达成一致共识,他们认为如果提及地震造成的破坏,就得重新修改建筑法规而延误城市的恢复。政治上的压力持续了好些年。1916年加利福尼亚全州地质图出版,但地图上没有标出地震带,甚至没有标出圣安德烈亚斯断层。

而劳森和其他地质学家则在此时组织成立了美国地震学会,劳森被推举为1909年的主席。

直到劳森于1952年逝世时,圣安德烈亚斯断层的真相仍然未明,上世纪60年代具有革命性进展的板块构造运动学,才最后确认了圣安德烈亚斯断层为水平滑动的转换断层,是两个板块之间的互相平行移动(该断层是北美洲板块和太平洋板块的分界线)。不过,如果劳森依然在世的话,他恐怕还是不会相信。1939年,当一个模型展示地球内部热对流对地壳运动产生影响时——即板块构造运动的动力,劳森的回答是:“我也许是一个很轻信易受骗的人,但我仍然不会相信这样的胡说八道。”

劳森的防震防火家居

1906年地震灾害之后,劳森决定为自己建造一幢防震防火的房屋。他请了当地建筑师伯纳德 · 梅贝克(Bernard Maybeck)设计,几年后旧金山新建的美术馆也是梅贝克设计的。

图为由著名建筑师伯纳德·梅贝克设计的防震防火屋

劳森的新家坐落在加利福尼亚大学附近的山坡上,俯瞰着海湾、奥克兰和旧金山城市。用当时比较新颖的材料钢筋水泥建筑,形成一个整体结构,天花板是一整块薄薄的水泥预制板。梅贝克仿效古城庞培的建筑风格,将建筑粉刷成粉红色和浅黄色,然后再在上面刻出菱形图案,并嵌以彩色玻璃方格。

劳森的房屋经受住了其后发生的所有地震的考验,只不过这几次地震都没达到1906年大地震的强度。这幢两层楼的建筑就位于海沃德断层附近,据地震学家说,2033年之前在该断层上引发大地震的可能性为62%。