一项针对日本小区域的研究显示，断层带岩石的特性对于地震的生成确实很重要。
地震发生在大陆板块之间的断层线上，其中一块板块沉入另一块板块之下。板块之间的压力逐渐积累，称为断层应力。当这种应力积累到足够释放时，板块会滑动并相互磨擦，从而引发地震。
研究人员长期以来认为这种力量是地震的主要驱动因素。但是另一个力量也在发挥作用：发生在板块界面上的断层区岩石的特性。这包括岩石的结构以及岩石在这些区域的排列方式。
现在，密歇根大学的一项研究考察了日本一个小区域，显示断层区岩石的特性对于地震的生成确实很重要。
主要作者、密歇根大学地球与环境科学副教授黄怡和她的团队研究了包括东京在内的日本东部关东地区的数据。该地区正好位于菲律宾海板块夹在北美板块和太平洋板块之间的位置。
在那里发生的地震倾向于较小，深度约为60到70公里——相对较深，黄怡说。该地区产生的可以在东京感觉到的地震约占一半。
研究人员发现，该断层线上的岩石材料是片理的，这意味着岩石内部的矿物排列成明显的层次。他们的发现发表在《科学进展》上，表明岩石的特性可能与断层应力一起同样对地震的生成有所贡献。
黄怡表示，寻找发生地震的俯冲带活动区域，并研究为什么这些区域会发生地震，可以帮助研究人员设计更好的地震预警系统。
“当我们考虑地震发生的地点时，我们总是想到更广泛的尺度，比如更广泛的俯冲带。但事实并非如此。即使在俯冲带中，有些特定位置更为活跃，我们需要找出这些点，”黄怡说。“我们的研究为我们找到这些点提供了一种方法。如果它们在空间或时间上是相互关联的，那么它们可能有助于产生更大的地震。
“主要的收获是，俯冲带板块边界内包含的片理、受损的岩石比我们之前在这一公里尺度上想到的要多，这与所有在局部热点上发生地震的俯冲带的地震生成有关。”
这种片理赋予岩石所谓的各向异性特性，这意味着岩石在不同方向上表现出不同的特性，类似于木材沿其纹理与横向的性质差异。这使得岩石在这些方向上具有不同的强度水平，类似于木材沿其纹理比横向更强。沿着这条断层线的岩层本身是不同类型岩石的混合。
研究人员考察的区域被一个网络的钻孔地震仪站覆盖，约每25公里就有一个。由于地震仪约100米深放置在钻孔中，因此这些地震仪可以捕捉到非常微小的信号。
研究人员利用钻孔地震仪的数据计算了底层岩石的泊松比。这个比率测量岩石的三维弹性特性：黄怡说，可以想象成海绵。如果你从一端压缩海绵，海绵的中间会向外拉开。如果你拉伸海绵，海绵的中间会聚拢。通过这种方式，海绵内部的材料变形。
研究人员发现，在这个区域，当这个特定断层区的岩石被压缩时，它们在另一个方向上的变形并不多。这意味着岩石在一个方向上比在另一个方向上更强，同样，类似于木材沿纹理方向更强。
“这非常奇怪，我们在这个公里尺度上的地球材料中没有见过这种现象，”黄怡说。“我们假设这与俯冲带中的非常局部的结构非均匀性有关。”
她表示，理解岩石的底层结构和构造板块如何一起移动，对于理解地震发生的方式和时机至关重要。
“观察这些特殊的俯冲带异常区域可能是理解地震发生的位置以及为什么会在那里发生地震的关键，”黄怡说。
接下来，研究人员计划考察直接在日本近海海床上放置的地震仪的数据，以深入探究日本俯冲带板块界面上的更多岩石。
