科學家解開了數十年來關於一系列異常可預測地震的謎團，這些地震發生在太平洋深處，並發現了自然的「制動區域」，這些區域不斷阻止斷層擴大。這一發現來自於名為 Gofar 斷層的斷層線，該斷層位於厄瓜多爾以西約 1,000 英里處，沿著東太平洋脊。至少 30 年來，該斷層每五到六年便會在幾乎相同的位置發生震中規模達 6 的地震，這在地震科學中是一種罕見的模式，因為大多數主要地震的發生是高度不可預測的。
研究人員現在表示，斷層內部結構複雜的區域充當屏障，限制地震破裂的傳播距離。這些區域在每個地震週期中反復在幾乎相同的點停止了地震。
「我們早就知道這些屏障的存在，但問題一直是，它們是由什麼組成的，為什麼它們能如此可靠地阻止地震，一次又一次地？」該研究的主要作者、印第安納大學布隆頓分校的地球與大氣科學助理教授龔建華（Jianhua Gong）表示。為了理解這一機制，研究人員分析了 2008 年及 2019 至 2022 年期間進行的兩項主要海底監測實驗的數據。
科學家們在 Gofar 斷層的不同片段部署了海底地震儀，捕捉到了數萬次小地震的數據，這些地震發生在兩次震中規模為 6 的事件之前和之後。
數據揭示了一個引人注目的模式。在主要地震發生前的幾天，屏障區域經歷了小規模地震活動的爆發。在較大破裂發生後，這些區域又突然變得安靜。研究人員得出結論，這些屏障並不是被動的岩石部分，而是具有複雜幾何形狀的活躍斷層區域。在這些區域內，斷層分裂成多條支線，彼此之間存在側向偏移，從而在斷層系統內部形成小的延展間隙。
研究團隊還發現海水深入這些破裂區域的證據。斷層幾何形狀和被困流體共同創造了一種稱為「膨脹強化」的過程。當主要破裂達到屏障時，快速運動會急劇降低飽和水岩石內的孔隙壓力。這一暫時的壓力下降有效地鎖住了斷層區域，並減慢了破裂的擴展。
「這些屏障並不僅僅是地形的被動特徵，」龔建華解釋説。「它們是斷層系統的活躍、動態部分，瞭解它們的運作方式改變了我們對這些斷層上地震極限的看法。」這些發現可能有助於解釋全球地震記錄中的一個長期謎題：為什麼許多大型海底地震未能像地質條件所暗示的那樣增長。Gofar 這類轉換斷層存在於世界各大洋底，地殼板塊在這些地方水平滑動。科學家們現在認為，類似的屏障區域可能在許多海底斷層上作為自然的破裂限制系統。這可能改善用於評估沿海地區和全球海底斷層系統的地震危害的地震模型。研究人員還表示，這項研究突顯了斷層內流體如何強烈影響地震行為，這一點正在越來越受到科學界的認識。
Gofar 斷層本身對人口密集的海岸線幾乎沒有直接危險。然而，在那裡發現的機制可能適用於全球許多其他海底斷層系統。該研究發表在《科學》期刊上。