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查看更多+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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