新研究顯示緩慢、無聲的應力累積和斷層幾何形狀是地震主要成因
一項新的研究揭示了地震發生的基本機理，澄清了從緩慢蠕動到劇烈地震破裂的神秘轉變。 透過先進的實驗和創新的建模，研究人員發現，沿著斷層線逐漸、無聲的應力釋放是地震活動的關鍵觸發因素。
這項研究強調了先前被低估的斷層幾何形狀的作用，對長期存在的理論提出了挑戰，並為地震的引發提供了新的視角。 這些見解不僅加深了我們對自然界最強大力量之一的理解，也為改進地震預測提供了一個前景廣闊的途徑。
關於摩擦破裂與地震成核的突破性研究
耶路撒冷希伯來大學拉卡物理研究所的研究人員在Jay Fineberg 教授和博士生Shahar Gvirtzman 學生Shahar Gvirtzman 與蘇黎世聯邦理工學院的David S. Kammer 教授和里昂高等師範學院的Mokhtar Adda-Bedia 教授合作，揭示了摩擦破裂和地震成核的驅動機制。 他們的研究填補了我們對從緩慢的無震運動到快速地震破裂這一過渡過程的認識上的重要空白。
研究小組進行了實驗並開發了理論模型，以證明應力閾值處緩慢、穩定的蠕變如何轉變為與地震相關的動態破裂。 透過擴展斷裂力學原理，研究人員納入了斷層界面的有限寬度，這是傳統模型中經常忽略的因素。
Fineberg教授解釋說：”我們的研究結果挑戰並完善了傳統的斷裂動力學模型。在局部應力和幾何約束的驅動下，緩慢的無震過程是地震破裂的先決條件。這對於理解地震何時以及如何開始有著深遠的影響。
研究的主要亮點包括突破性的實驗驗證，研究人員採用高速成像和創新方法來觀察破裂成核是如何開始的。 他們的研究結果表明，這個過程開始時是小的、緩慢移動的二維摩擦運動斑塊。 這些斑塊逐漸擴大，最終過渡到傳統經典斷裂力學所描述的快速動態，標誌著我們對這一現象的理解有了重大飛躍。
幾何轉換與地震預測
該研究也強調了幾何轉換在控製成核動力學中的關鍵作用。 透過將斷層界面的有限寬度納入模型，研究人員挑戰並完善了現有的地震發生理論。 這種對斷層幾何特性的關注，為我們提供了對影響地震活動發生的結構和機械因素的新見解。
此外，這項研究還具有深遠的現實應用意義。 新開發的框架也讓人們對摩擦和材料斷裂這兩個重要的日常過程有了更深入的了解。 此外，新框架也強調了地震發生前緩慢的非地震過程的重要性。 即使是以前可能被忽視的看似”安靜”的地震前兆，也可能蘊含著即將發生的地震事件的關鍵訊息。 這項發現有可能為預測模型提供信息，提高我們預測和減輕地震風險的能力。
這項研究的意義不僅限於地震科學，它還為材料強度、斷裂動力學和地震活動預測模型的發展提供了啟示。
編譯自/ ScitechDaily