岩石接触方式改变地震机制认知

德国于利希研究中心和萨尔兰大学的研究团队发现，岩石中的摩擦力产生机制与以往认知有所不同——岩石表面形成化学键的断裂是产生摩擦的主要原因。相关研究成果近日发表于《物理学进展报告》。

研究人员以花岗岩之间的摩擦接触为模型，结合实验、理论和分子动力学模拟研究构造断层的形成过程，发现在断层系统中，高摩擦力并非由通常假设的颗粒磨损或犁削作用所主导，而是由塑性变形引起的凸起交界处的化学键的断裂造成。

研究人员得出这一结论的依据是，在清洁接触面后，磨损程度既会反复升高，也会随断层泥的积累而降低，摩擦力则呈现相反趋势。此外，加入水会使磨损程度降为1/10，但摩擦力几乎没有降低。大多数地震模型所涉及的核心因素——热效应和速率依赖效应，在此次研究中发生的变化可以忽略不计。摩擦力在温度介于-40℃~20℃、跨越突然的速度变化及长时间静止接触期间，均保持不变。

从微观层面上讲，化学键不断断裂与重新形成是产生摩擦的主要原因。随着速度的增加，摩擦力起初会上升，一旦达到某个临界阈值，情况就会发生变化——化学键无法再快速重新形成，从而出现局部过热现象。最终，摩擦力会急剧下降。此时，断层会从缓慢蠕动状态转变为快速滑动状态，而这很可能是引发地震的关键因素。（王晓晨）

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https://doi.org/10.1088/1361-6633/ae4b66

“停止相”揭示大型走滑地震突然终止的内在机制

日本京都大学与新西兰惠灵顿维多利亚大学组成的联合研究团队，首次系统性地从近场地震记录中识别出大型走滑地震破裂终止时辐射的“停止相”信号，为地震破裂机理研究与近断层灾害评估提供了关键科学依据。相关研究成果近日发表于《科学》。

停止相是一种与断层滑动方向极性相反的体波，在地表附近表现为短暂的反向地面运动。此前，停止相主要在实验室断裂实验和远场记录中被识别，自然地震的近场停止相观测极为罕见，破裂终止的物理过程因此长期缺乏直接的近场观测约束。

研究人员分析了全球12次大型走滑型地震的近场观测数据，其中5次地震具备密集台站记录，总计24条近场记录，数据涵盖强震加速度、1～10 Hz高频GNSS位移波形与同震形变的大地测量数据。研究人员采用近场地震学定量分析、动态破裂数值模拟等方法，通过均匀介质与分层低速介质、突然终止与逐渐减速两种破裂终止模式的对比开展验证。

结果表明，大型走滑地震破裂以突然终止为主，而非逐渐减速，近场断层平行位移的瞬时超调是破裂突然终止的可靠诊断信号；浅部低速岩层可显著放大近场地面运动，使地表位移超调与停止相可被观测；大型走滑地震沿断层呈分段式传播，在内部断层段边界会出现破裂瞬时停止与重新启动。

这些地震学证据不仅揭示了断层边界处的瞬时破裂终止机制，也为近断层地震灾害评估提供了重要科学依据。（张文亮）

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https://doi.org/10.1126/science.aef3733

美NASA称月球可能更容易发生火灾

美国国家航空航天局（NASA）格伦研究中心、约翰逊航天中心与凯斯西储大学研究团队提出“月球材料可燃性”（FM2）实验计划，拟通过商业月球有效载荷服务（CLPS）任务将自主燃烧实验舱送至月球表面。相关研究指出，月球低重力环境将显著改变火焰动力学行为，部分在地球边缘可燃的材料可能在月球持续燃烧更长时间，对未来载人月球任务的防火安全标准修订具有重要意义。

研究认为，部分重力环境下的火灾危险性可能高于零重力，意味着现有航天材料准入标准、舱内消防设计和火灾应急策略都需要重新评估。此前，NASA已通过“航天器消防安全实验”（Saffire）项目在天鹅座货运飞船脱离国际空间站后开展点火试验，发现火焰逆气流蔓延、薄材料燃烧温度更高等现象，说明微重力条件下的燃烧行为已明显不同于地面经验。然而，微重力实验仍难以替代长期部分重力条件研究，落塔实验观测时长通常仅约5秒，抛物线飞行约25秒，离心模拟和旋转火箭试验又会受到科里奥利效应等因素干扰，均难以获得真实、长时程的月球重力燃烧数据。

为填补这一关键空白，FM2实验计划将在静止、可居住气氛条件下，对4个固体燃料样品分别开展燃烧测试，并利用摄像机、热电偶、辐射计和氧气浓度传感器，对火焰蔓延、热辐射和氧气变化进行实时监测。与现有试验手段相比，月球表面原位实验将首次获得真实部分重力环境下的长时程燃烧观测数据，在零重力与月球重力之间建立更可靠的对比基础，验证部分材料在月球环境中可能比在地球上更易燃烧的假设，并为修订航天材料可燃性测试程序、完善月球基地火灾安全标准提供直接依据。（刘文浩）