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这奇怪的物理现象可能有助于预测大地震袭击


2017/3/4  编辑:admin 来源:本站整理
不是所有的矿物都一样老化。


 

这奇怪的物理现象有可能有助于预测大地震袭击


 

地震发生就在地球外壳突然释放出能量, 导致地表震动。 它们是以芮氏地震规模(Richter scale)来测量的。 可以说是上记录震动的程度是:震动足以让从屋瓦掉落, 或者足够完全破坏建筑物。


 

地震比火山爆发更难监视, 但有一些技术被使用;例如用雷射光束来侦测板块运动, 或是用地震仪来获得地壳的震动。


 

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现在, 由于新的研究, 宾州大学(University of Pennsylvania)的科学家相信他们已经发现地震为什么发生的一个新洞悉, 有助于他们预测地震可能发生的地方。


 

他们的研究结果发表在物理评论通讯期刊(Physical Review Letters)。


 

老化


 

考虑到材料彼此接触的时间量, 这一切都归结于一种称为老化的现象。 一般规则是材料接触的时间越久, 要移动它们的力就越多。


 

这种抵抗运动的现象被称为静摩擦(static friction), 并且能够在断层建立。 断层线是地震发生的地方, 如果它位于那里有很长的时间。


 

研究作者之一, 宾州大学工程与应用科学学院的机械工程与应用力学系系主任Robert Carpick在一份声明中说:“这种老化机制, 对于引起断层的不稳定stable而导致地震, 是非常重要的。 ”


 

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一般来说, 断层是分离地壳区块的碎石薄区域。 当震动发生时, 断层一侧的岩石会垂直地、水平地、或是相对于另一侧的一个角度滑动。


 

断层会随着时间变得更强, 能够产生巨大程度的应力。 意味着当它们移动时, 会有大量的能量被释放, 之后出现强大的地震。


 

Carpick说:“如果没有老化, 那么断层会很容易移动, 因此会更频繁地发生相当小的地震, 或许甚至只是平顺的移动。 ”


 

“老化会导致不常见的大型地震发生, 这种地震能够是毁灭性的。 ”


 

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降低规模


 

这个团队想要在比以前更小的规模上, 从更实际(物理)的观点来了解岩石的摩擦。


 

根据记录这项研究的另一位作者, 宾州大学艺术与科学学院的研究生Kaiwen Tian表示, 几十年来, 研究人员会一直不断在研究断层和老化, 但是他们的理论和模型一直是不足的, 因为他们以宏观规模而不是奈米尺度来研究岩石。


 

说清楚一点, 宏观规模观察一个材料的样本, 像是一块岩石;而奈米尺度则是研究一些原子。


 

从这个团队之前的研究中已经知道, 如果材料的接触时间长达10倍, 移动它们所需的摩擦力就一定会增加一倍。


 

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在这项新研究中, 他们在材料上施加不同的力量, 藉由使用原子力显微镜, 来看结合程度的变化。


 

Carpick在地板上放一块木板来做比较, 让它坐在木板上一会儿, 然后滑动它, 并测量要花多少力来移动它。


 

基本上, 摩擦力会随着时间增加, 因为更多的化学键有机会形成。


 

Carpick说:“当我们我自己更用力推时, 我们正在做的是增加顶端和样品之间的接触面积, 导致摩擦随着正常力增加。 ”


 

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这个团队正在观察甚至小于10分之1秒的时间尺度, 以便于更佳了解一些化学键是怎么才能容易形成, 而其他则要花更长的时间。


 

有关联于在接触一现在开始时发生了什么事, 这(化学键的增加)可以能够协助提供解释, 而且或许有一天, 有助于预测地震将在何时和何地发生。


 

Carpick说:“这项研究成果, 让我们对老化背后的机制有更严重的深刻理解。 从长远观点来看, 我们认为这些洞察力有助于我们更佳能够预测地震和其他摩擦现象。 ”
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