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實(shí)驗(yàn)室模型指向地震監(jiān)測(cè)新路徑
2025年06月13日 15:56:24 來(lái)源:化工儀器網(wǎng) 作者:羊舌木 點(diǎn)擊量:3275

近日,美國(guó)南加州大學(xué)研究人員在《國(guó)家科學(xué)院院刊》發(fā)表突破性成果:通過(guò)開(kāi)發(fā)高精度實(shí)驗(yàn)室地震模型,首次將斷層表面微觀接觸面積的動(dòng)態(tài)變化與地震發(fā)生概率直接關(guān)聯(lián),為理解地震機(jī)制提供了全新的物理框架。

  近日,美國(guó)南加州大學(xué)研究人員在《國(guó)家科學(xué)院院刊》發(fā)表突破性成果:通過(guò)開(kāi)發(fā)高精度實(shí)驗(yàn)室地震模型,首次將斷層表面微觀接觸面積的動(dòng)態(tài)變化與地震發(fā)生概率直接關(guān)聯(lián),為理解地震機(jī)制提供了全新的物理框架。這一發(fā)現(xiàn)不僅填補(bǔ)了經(jīng)典摩擦定律與實(shí)際地震行為之間的理論空白,更指向了地震預(yù)測(cè)技術(shù)的潛在革新方向。
 
  傳統(tǒng)地震研究長(zhǎng)期依賴“速率與狀態(tài)”摩擦定律模擬地震,該定律通過(guò)數(shù)學(xué)模型描述斷層滑動(dòng)行為,但其物理機(jī)制始終未明。研究團(tuán)隊(duì)提出了一種物理本構(gòu)模型,將斷層間實(shí)際接觸面積作為核心狀態(tài)變量,成功解釋了地震周期中應(yīng)力積累與快速破裂的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
 
  美國(guó)南加州大學(xué)的Sylvain Barbot指出:“我們首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到,地震的觸發(fā)與斷層接觸面積的劇烈弱化直接相關(guān)——在模擬的快速破裂階段,約30%的接觸面積在毫秒間消失,這種劇烈弱化正是驅(qū)動(dòng)地震的關(guān)鍵。”
 
  研究發(fā)現(xiàn),接觸面積的變化會(huì)顯著影響斷層的電導(dǎo)率、水力滲透性及地震波傳播特性。Barbot團(tuán)隊(duì)提出,持續(xù)監(jiān)測(cè)這些代理參數(shù),或?yàn)榈卣鸲唐陬A(yù)警提供全新工具。“若如果我們能夠在自然斷層上持續(xù)監(jiān)測(cè)這些特性,或許能夠探測(cè)到地震成核的早期階段,這將催生在地震波輻射前早期監(jiān)測(cè)震源孕育過(guò)程的新方法。”
 
  盡管當(dāng)前模型仍基于實(shí)驗(yàn)室條件,研究已揭示控制地震破裂的核心機(jī)制。論文指出,自然斷層中可能存在更多復(fù)雜過(guò)程,如接觸質(zhì)量變化、摩擦熔化等,需進(jìn)一步結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)驗(yàn)證。Barbot表示:“隨著對(duì)斷層摩擦物理機(jī)制的深入理解,主動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)有望成為減輕地震災(zāi)害的重要手段。”
 
  該研究不僅重構(gòu)了地震力學(xué)的基礎(chǔ)理論框架,更指向了從微觀接觸力學(xué)到宏觀災(zāi)害預(yù)測(cè)的跨尺度研究路徑。未來(lái),結(jié)合地球物理觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)與實(shí)驗(yàn)室模型的迭代優(yōu)化,或?yàn)榈卣痤A(yù)測(cè)帶來(lái)革命性突破。
 
  (資料參考來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào))
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