北京
科學家發現了隱藏在水下的“剎車”裝置，它們或許能阻止某些地震演變成災難。
三十多年來，東太平洋深處的一條斷層線一直產生著極其規律的地震。這條水下斷層位于距厄瓜多爾海岸約1000英里處，每隔五到六年就會引發6級地震，且每次幾乎都發生在相同位置，震級也近乎相同。
這種程度的規律性在地震學中極為罕見。研究人員很早便注意到這一模式，但直到現在才完全弄清其成因。
發表在《科學》期刊上的一項新研究終于揭開了謎底?？茖W家指出，斷層中存在一些特殊區域，它們反復阻止地震進一步擴大，就像深海海底下的天然剎車系統。
“我們早就知道這些障礙體存在，但問題一直是：它們由什么構成？為何能一次又一次如此可靠地止住地震？”該研究的第一作者、印第安納大學伯明頓分校文理學院地球與大氣科學系助理教授、地震學家龔建華說。
龔建華與來自伍茲霍爾海洋研究所、加州大學圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所、美國地質調查局、波士頓學院、特拉華大學、西華盛頓大學、新罕布什爾大學和麥吉爾大學的研究人員共同將研究焦點放在了戈法爾轉換斷層上，它是厄瓜多爾以西東太平洋海隆的一部分。他們的目標是解開一個困擾科學界數十年的謎題：為何某些水下斷層幾乎像時鐘一樣定時產生大地震。
戈法爾斷層為何如此特殊
戈法爾斷層是洋底一條長長的斷裂帶，太平洋板塊與納斯卡板塊在此處相互錯動。這些地球外殼的巨大板塊每年移動約140毫米，大約相當于指甲生長的速度。
轉換斷層形成于板塊水平相互滑動之處，而戈法爾斷層是地球洋底研究最為充分的例子之一。
讓這條斷層脫穎而出的是，其較大地震反復在同一位置起始并終止?；钴S地震帶之間是一些較為平靜的斷層段，它們吸收應力卻不引發大震?？茖W家稱這些段落為“障礙體”，但其確切功能多年來一直不清楚。
海底實驗揭示隱藏活動
為更深入了解該斷層，研究人員分析了兩項大型海底研究的數據，一項在2008年進行，另一項在2019年至2022年間開展。
在這兩個項目中，科學家將海底地震儀直接放置在戈法爾斷層不同區段的海床上。這些儀器記錄了兩起6級地震前后發生的數萬次微小地震。
這些數據為研究人員提供了異常詳盡的視野，展示出大破裂前、中、后斷層的活動方式。
在兩個障礙體區域，科學家觀察到幾乎相同的模式：大震前數天至數周內小震高度活躍，緊接著同一區域在大震后幾乎歸于沉寂。
由于這一行為在時隔12年的兩個不同斷層段上均有出現，研究人員得出結論，同一種物理過程很可能在這兩起事件中發揮了作用。
斷層內部的天然“剎車”
研究發現，障礙體并非簡單的靜止巖石段，而是結構復雜的區域，斷層在此分裂成多個分支。
這些分支在側向上錯開約100到400米，在斷層結構內形成局部開口，類似裂縫中的小間隙。
研究人員還發現證據表明，海水可滲透進入這些破碎區域深處。斷層幾何結構與滯留的流體共同創造了所謂“擴容強化”作用的條件。
在這一過程中，當大地震破裂傳播至某個障礙體區時，突然的運動使充滿流體的巖石內部壓力急劇下降。多孔巖石隨之暫時鎖緊，減緩或阻止破裂繼續擴展。
結果實質上就是一套天然剎車系統，限制了地震的規模。
“這些障礙體并非地貌中被動存在的部分，”龔建華解釋道，“它們是斷層系統中活躍、動態的組成部分，了解其運行方式會改變我們對這些斷層上地震極限的認知?！?/p>
對全球地震科學的意義
由于戈法爾斷層遠離人口稠密的海岸線，其地震對人類幾乎不構成直接危險。然而，研究人員稱，這些發現可能對全世界產生重要影響。
類似戈法爾的轉換斷層遍布地球各大洋，科學家早就注意到許多水下地震的規模小于僅根據地質條件所做的預期。
這項新研究表明，由復雜斷層結構和海水滲入形成的障礙體區域可能在海底之下廣泛存在。若真如此，這些區域就能充當天然剎車，限制諸多水下斷層地震的最大規模。
科學家表示，這一發現有助于改進用于評估全球地震危險性的地震模型，包括靠近沿海人口中心的風險。
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