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近日，重慶市科學(xué)技術(shù)局發(fā)布四批科研項(xiàng)目計(jì)劃。[詳細(xì)]
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：8000
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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