现在的地震可以预测吗,目前可以准确预测地震吗

首页 > 经验 > 作者:YD1662023-05-22 13:52:03

对两个相互接触的物体的三维模拟,可以看到二者表面都是凹凸不平的,因此真实接触面积并不大。图源:wikipedia科学家对动摩擦系数研究后给出了一个经验公式:

μ0 是以 V0 滑动时候的摩擦系数,可以测出来,a-b 则代表物体的性质。因为有时候物体的摩擦系数会随着滑动速率增加而减少,换句话说,相对运动的速度越快,摩擦越小(这叫速度弱化);比如花岗岩,这时候a-b<0。而有时候物体的摩擦系数会随着滑动速率增加而增加,也就是说运动速度越快,摩擦力越大(这叫速度强化),比如饱水粘土,这时候a-b>0。而a-b=0则是二者的过渡区。而无论是温度、水还是岩石本身的性质以及周围的压力都会影响a-b的值。比如,当温度大于 300℃ 时,岩石之间的摩擦力就会急剧减小;当矿物饱水的话,就会变得柔软,由此导致矿物之间摩擦力减小;有时候岩石饱水,也更容易破裂。但是有时候却会发生相反的情况——水中溶解的硅元素会在岩石狭小缝隙处生长,填满缝隙,导致岩石摩擦力增加;同时,周围的压力也能影响岩石的真实接触面积,以及岩石本身的性质也是需要考虑的因素。因此,上述条件的变化都可能会导致某一地的岩层摩擦力发生改变。

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由于温度、水、压力等一系列的影响,会导致在俯冲带附近出现如上图所示的情况:在浅层(A-B)以稳定滑动为主,也就是a-b>0;在中间层(B-C)是地震发生带,也就是a-b<0;在深层(C-D)以稳定滑动为主 ,也就是a-b>0当某一断层是速度弱化区时,滑动一旦产生,摩擦力就会变小,且滑动越大;摩擦力越小,结果就是这一区域的岩层一旦开始滑动,断层滑动面就会急剧扩大,地震就产生了。而若是某一断层处于速度强化区时,随着滑动增加,摩擦力会增加,最终滑动和摩擦力达到平衡状态,这一区域处于持续的缓慢滑动中,这就是慢地震。

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为什么说慢地震有助于地震预测?

因为根据研究,在普通地震发生之前,一般都会发生慢地震。有科学家用花岗岩(代表a-b<0的区域)做了一个滑动实验,发现在花岗岩中,慢地震其实也是地震过程的一部分:切割出长度 6cm,宽度为 3cm 的立方体花岗岩,3 个块体水平放置,对两侧的块体沿着水平方向施加压力,使其夹住中间的块体;然后给中间的块体施加一个推动的力量,中间的块体先是纹丝不动,但当推力增加超过某一界限时,中间的块体会缓慢地开始滑动;然后很快地加速,最后发生了错动。很明显,纹丝不动代表了未发生地震的情况,缓慢地开始滑动代表了慢地震的情况,很快的加速则代表了地震发生时的情况。

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用花岗岩做滑动实验的示意图图源:作者自制有科学家也利用计算机程序模拟了 a-b=0 的过渡带的情况,具体是以俯冲带为对象,将俯冲带0-30km深度的断层上盘区域设定为a-b<0区域;30km左右为过渡带区域,断层的下盘以正常的板块俯冲速度运动。结果发现,当上盘接近应变的临界点时,在过渡带的某处慢地震会多次发生和停止,最终,一个慢地震冲入浅部的断层上盘区域,引发大地震。

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图源:参考文献[3]

还有科学家研究了在 a-b>0 的区域中地震发生的情况,在这一区域内,由于摩擦力随速度增加,因此二者会达到平衡,所以最终这一区域会处在缓慢滑动过程中。但在这种区域内可能会存在凹凸体,这些凹凸体是 a-b<0 的,随着断层两盘的相对运动,最终将凹凸体卷入其中;随着凹凸体内会不断积累应变,同时也不断有慢地震侵入凹凸体中,最终凹凸体断裂,于是地震也发生了。

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