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导读 当断层在自然界中破裂时,断层的某些部分会突然发生地震滑动,并随着速度的增加而减弱。其他区域缓慢蠕变并随着速度的增加而强化。这些部分...
当断层在自然界中破裂时,断层的某些部分会突然发生地震滑动,并随着速度的增加而减弱。其他区域缓慢蠕变并随着速度的增加而强化。这些部分的相对位置影响沿断层地震活动的规模和性质。在一种常见的配置中,速度减弱部分被速度增强部分包围,这阻止了破裂的扩展。
科学家使用多种技术,包括建模和实验室实验,来重建和更好地理解故障行为。在实验室实验中,研究人员使用岩石和塑料等材料建立了小型断层模型,以观察它们对破裂的反应。
然而,当前的方法存在各种缺陷。例如,大多数实验使用具有均匀、速度减弱特性的样本。其他人则使用由不同矿物组成的粉末(称为断层泥)来重建速度减弱和速度增强的部分,但断层泥可能会不一致地压实并使结果复杂化。
在《地球物理研究杂志:固体地球》上发表的一项新研究中,Jun Young Song 和 Gregory C. McLaskey 创建了一种技术,可以在实验室环境中更轻松地表示自然断层破裂。他们用有机玻璃或丙烯酸树脂建造了整个模型断层,众所周知,有机玻璃或丙烯酸树脂会减弱速度。
他们没有完全使用不同的材料,而是在断层界面的外部区域涂上著名的低摩擦聚四氟乙烯,以模拟围绕速度减弱区域的速度增强区域。这产生了类似于自然界中发现的条件的异质断层,而没有其他实验中使用的凿孔。
研究人员发现,当他们增加有机玻璃和聚四氟乙烯断层上的正应力或增加弱速区域的大小时,滑移行为从稳定的滑移运动转变为更不规则的粘滑运动——类似于许多断层在自然界中移动。
此外,他们指出,当没有速度强化材料限制断层破裂时,地震波的辐射效率低于自然界。这些发现可能有助于理解断层破裂长度与地震行为之间的关系。