科学家发现了隐藏在水下的“刹车”装置，它们或许能阻止某些地震演变成灾难。
三十多年来，东太平洋深处的一条断层线一直产生着极其规律的地震。这条水下断层位于距厄瓜多尔海岸约1000英里处，每隔五到六年就会引发6级地震，且每次几乎都发生在相同位置，震级也近乎相同。
这种程度的规律性在地震学中极为罕见。研究人员很早便注意到这一模式，但直到现在才完全弄清其成因。
发表在《科学》期刊上的一项新研究终于揭开了谜底。科学家指出，断层中存在一些特殊区域，它们反复阻止地震进一步扩大，就像深海海底下的天然刹车系统。
“我们早就知道这些障碍体存在，但问题一直是：它们由什么构成？为何能一次又一次如此可靠地止住地震？”该研究的第一作者、印第安纳大学伯明顿分校文理学院地球与大气科学系助理教授、地震学家龚建华说。
龚建华与来自伍兹霍尔海洋研究所、加州大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋研究所、美国地质调查局、波士顿学院、特拉华大学、西华盛顿大学、新罕布什尔大学和麦吉尔大学的研究人员共同将研究焦点放在了戈法尔转换断层上，它是厄瓜多尔以西东太平洋海隆的一部分。他们的目标是解开一个困扰科学界数十年的谜题：为何某些水下断层几乎像时钟一样定时产生大地震。
戈法尔断层为何如此特殊
戈法尔断层是洋底一条长长的断裂带，太平洋板块与纳斯卡板块在此处相互错动。这些地球外壳的巨大板块每年移动约140毫米，大约相当于指甲生长的速度。
转换断层形成于板块水平相互滑动之处，而戈法尔断层是地球洋底研究最为充分的例子之一。
让这条断层脱颖而出的是，其较大地震反复在同一位置起始并终止。活跃地震带之间是一些较为平静的断层段，它们吸收应力却不引发大震。科学家称这些段落为“障碍体”，但其确切功能多年来一直不清楚。
海底实验揭示隐藏活动
为更深入了解该断层，研究人员分析了两项大型海底研究的数据，一项在2008年进行，另一项在2019年至2022年间开展。
在这两个项目中，科学家将海底地震仪直接放置在戈法尔断层不同区段的海床上。这些仪器记录了两起6级地震前后发生的数万次微小地震。
这些数据为研究人员提供了异常详尽的视野，展示出大破裂前、中、后断层的活动方式。
在两个障碍体区域，科学家观察到几乎相同的模式：大震前数天至数周内小震高度活跃，紧接着同一区域在大震后几乎归于沉寂。
由于这一行为在时隔12年的两个不同断层段上均有出现，研究人员得出结论，同一种物理过程很可能在这两起事件中发挥了作用。
断层内部的天然“刹车”
研究发现，障碍体并非简单的静止岩石段，而是结构复杂的区域，断层在此分裂成多个分支。
这些分支在侧向上错开约100到400米，在断层结构内形成局部开口，类似裂缝中的小间隙。
研究人员还发现证据表明，海水可渗透进入这些破碎区域深处。断层几何结构与滞留的流体共同创造了所谓“扩容强化”作用的条件。
在这一过程中，当大地震破裂传播至某个障碍体区时，突然的运动使充满流体的岩石内部压力急剧下降。多孔岩石随之暂时锁紧，减缓或阻止破裂继续扩展。
结果实质上就是一套天然刹车系统，限制了地震的规模。
“这些障碍体并非地貌中被动存在的部分，”龚建华解释道，“它们是断层系统中活跃、动态的组成部分，了解其运行方式会改变我们对这些断层上地震极限的认知。”
对全球地震科学的意义
由于戈法尔断层远离人口稠密的海岸线，其地震对人类几乎不构成直接危险。然而，研究人员称，这些发现可能对全世界产生重要影响。
类似戈法尔的转换断层遍布地球各大洋，科学家早就注意到许多水下地震的规模小于仅根据地质条件所做的预期。
这项新研究表明，由复杂断层结构和海水渗入形成的障碍体区域可能在海底之下广泛存在。若真如此，这些区域就能充当天然刹车，限制诸多水下断层地震的最大规模。
科学家表示，这一发现有助于改进用于评估全球地震危险性的地震模型，包括靠近沿海人口中心的风险。
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