地震如何结束？一个地震“停止信号”可帮助预测地震风险
地质学
2026年4月23日，3分钟阅读
什么能让大地震戛然而止
当地震沿断层破裂并撞上障碍物时，会产生一种名为“停止阶段”的地震特征信号。科学家已成功分离出该信号，并可用于更好地预测地震风险。
作者：Jacek Krywko | 编辑：Sarah Lewin Frasier
加利福尼亚州卡里佐平原上空拍摄的圣安地列斯断层鸟瞰图。图片来源：Cavan Images/Peter Essick/Getty Images
某机构东北部居民近日遭遇了近海7.7级强烈地震，并收到可能发生海啸的警告，以及未来几天发生8级或更高“巨型地震”的微小可能性。一项新研究探讨了此类“巨型地震”如何演化、最终如何停止，以及如何预测其破坏力。
地震始于地下深处，巨大的构造力使地壳断层线（岩石块体相互滑动经过的巨大裂缝）上积聚应力。当累积的应力超过特定点（震源）处岩石间的摩擦力时，断层发生滑动，破裂迅速沿断层扩展，产生强大的地震波，导致地面震动。这一过程持续进行，直到扩展的破裂到达低应力区域并缓慢失去动量，或者直到它撞上地下的物理障碍物——就像疾驰的火车撞上混凝土墙一样瞬间停止。
破裂撞击障碍物的过程会产生一个“停止阶段”特征信号——一种与主破裂方向相反传播的地震颤动。“当破裂快速传播并突然遇到某个使其停止的障碍物时，会发出冲击波，”研究合著者、某机构地球科学家Jesse Kearse表示。站在该障碍物上方的人会先感觉到地面沿破裂方向移动，然后猛然向相反方向回跳。“就像你坐在车里，刹车突然启动，你的身体会猛地撞向座椅靠背，”Kearse解释道。
但此前一直缺乏显示该信号的观测数据。因此Kearse及其同事、某机构地球物理学家Yoshihiro Kaneko在全球12次大地震附近部署的传感器记录的地震和大地测量数据中寻找该信号。
研究人员研究的五次地震中，沿断层有足够多的传感器，使他们能够分离出这些地震的停止阶段。研究团队还发现，某些近地表特征（如停止阶段发生处的较软岩层）会进一步增强该信号，导致地表震动更剧烈。
破裂在传播过程中遇到的每一个障碍物都像一个检查点。如果障碍物稳固，它就会阻止地震，地震最终可能只是一个局部小事件。但如果前进的破裂有足够能量冲破检查点，就会蔓延到下一个断层段，可能演变成“巨型地震”怪兽。“这表明近场观测在理解地震为何变得巨大或保持微小方面具有极其宝贵的价值，”未参与该研究的某机构地球物理学家Yihe Huang表示。
研究人员称，既然科学家知道如何识别停止阶段信号，就可以在过去地震的数据中定位这些阶段，绘制地下障碍物图，评估它们能吸收多少能量，以及附近是否存在任何放大地震的近地表特征。“这一新见解有可能改变地震危险性分析，”Huang补充道，通过显示特定强度的地震可能在何处停止、在何处被增强。
不过，在新发现用于构建更精确的地震模型之前，仍有大量研究要做。Kearse和Kaneko将其研究限制在走滑地震（两个岩石块体水平相对滑动），因为这类地震的数据更丰富。日本近日发生的事件是一次逆冲地震，地面上下运动——这种运动更容易引发海啸。“这项工作的自然延续是使其更具普适性，”Kearse说。“但我们预计这种停止机制是地震过程中的普遍特征，也适用于逆冲事件。只是我们尚无法确认这一点。”
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Jacek Krywko 是一位自由撰稿人，报道太空探索、人工智能、计算机科学及各类工程奇技。FINISHED
