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实验室模型指向地震监测新路径
2025年06月13日 15:56:24
来源：化工仪器网 作者：羊舌木 点击量：8003
近日，美国南加州大学研究人员在《国家科学院院刊》发表突破性成果：通过开发高精度实验室地震模型，首次将断层表面微观接触面积的动态变化与地震发生概率直接关联，为理解地震机制提供了全新的物理框架。
近日，美国南加州大学研究人员在《国家科学院院刊》发表突破性成果：通过开发高精度实验室地震模型，首次将断层表面微观接触面积的动态变化与地震发生概率直接关联，为理解地震机制提供了全新的物理框架。这一发现不仅填补了经典摩擦定律与实际地震行为之间的理论空白，更指向了地震预测技术的潜在革新方向。
传统地震研究长期依赖“速率与状态”摩擦定律模拟地震，该定律通过数学模型描述断层滑动行为，但其物理机制始终未明。研究团队提出了一种物理本构模型，将断层间实际接触面积作为核心状态变量，成功解释了地震周期中应力积累与快速破裂的动态过程。
美国南加州大学的Sylvain Barbot指出：“我们首次通过实验观测到，地震的触发与断层接触面积的剧烈弱化直接相关——在模拟的快速破裂阶段，约30%的接触面积在毫秒间消失，这种剧烈弱化正是驱动地震的关键。”
研究发现，接触面积的变化会显著影响断层的电导率、水力渗透性及地震波传播特性。Barbot团队提出，持续监测这些代理参数，或为地震短期预警提供全新工具。“若如果我们能够在自然断层上持续监测这些特性，或许能够探测到地震成核的早期阶段，这将催生在地震波辐射前早期监测震源孕育过程的新方法。”
尽管当前模型仍基于实验室条件，研究已揭示控制地震破裂的核心机制。论文指出，自然断层中可能存在更多复杂过程，如接触质量变化、摩擦熔化等，需进一步结合现场观测验证。Barbot表示：“随着对断层摩擦物理机制的深入理解，主动监测技术有望成为减轻地震灾害的重要手段。”
该研究不仅重构了地震力学的基础理论框架，更指向了从微观接触力学到宏观灾害预测的跨尺度研究路径。未来，结合地球物理观测网络与实验室模型的迭代优化，或为地震预测带来革命性突破。
(资料参考来源：中国科学报)
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