在加利福尼亚沿海地区，地震和山体滑坡的可能性通常以“不是如果，而是什么时候”作为开场白。由于加州大学圣克鲁斯分校和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现，这种不稳定的现实现在更容易预测，他们发现，导致地下深处断层线滑动的已知条件也会导致上面的山体滑坡。
这项新研究发表在《科学进展》杂志上，由加州大学圣克鲁斯分校地质学家诺亚·芬尼根领导，研究人员使用了北加州两个滑坡地点的详细数据，研究人员已经确定并密切监测了这些地点多年。芬尼根和他的合著者随后应用了一个最初用于解释缓慢断层滑动的模型，并最终得出了一个惊人的结果：该模型对滑坡和断层同样有效。
这一发现是一个重要的突破，表明为断层设计的模型也可以用于预测滑坡行为。在加利福尼亚，缓慢移动的滑坡经常发生，每年造成数亿美元的损失，这代表着预测滑坡运动的能力向前迈出了一大步——尤其是在对地下水位变化等环境因素的反应方面。
根据芬尼根的说法，滑坡本质上是一个“管道问题”。他解释说，当雨水浸透地面时，岩石内部的水压就会增加，否则防止滑动的摩擦力就会减少。
地球和行星科学教授芬尼根说：“在实际层面上，这项研究为我们提供了一个框架，让我们了解基于降雨变化的预期运动程度，降雨变化会导致地下水压的变化，然后转化为运动。”“我们几乎没有预测思维的工具，这是朝着这个方向迈出的一步。它不能解决更大的问题，但至少我们现在可以使用它。”
在地震的世界里，特别是在加利福尼亚这样的地区，主要的挑战之一是了解断层线的不同行为。有些断层是“锁定”的，只是周期性地失效，导致大地震。其他国家则以稳定的速度不断下滑。为了更好地预测地震活动和地震危险，地震学家花了几十年的时间试图解开某些断层表现不同的原因。
在过去的二十年里，研究人员已经开始认识到断层表现出广泛的滑动行为。其中一些行为不会产生明显的地震，但仍会影响断层力学。这些安静、“无声”的滑动事件改变了危险景观，并呈现出一个谜，因为它们难以观察和理解。
就像断层一样，山体滑坡的表现也不同。有些发生了灾难性的故障，造成人员伤亡和广泛的破坏，而另一些则缓慢蔓延，造成长期累积的基础设施问题。
最近的一个例子是洛杉矶县北部城市兰乔·帕洛斯·弗迪斯的山体滑坡。在过去的两年里，葡萄牙湾滑坡区出现了越来越多的滑坡，出于安全考虑，导致数百户家庭的天然气和电力供应被切断。尽管这是一场缓慢移动的山体滑坡，但影响仍然严重到足以让州长加文·纽森（Gavin Newsom）发布紧急声明。
“景观灾害科学的一个基本问题是什么控制了行为方式。德克萨斯大学地球物理研究所所长、德克萨斯大学杰克逊地球科学学院教授德米安·萨弗（Demian Saffer）说：“为什么有些滑坡会缓慢蔓延，而另一些滑坡会迅速失败，而且破坏性和危险性更大？”
滑坡运动在许多方面类似于构造断层。如果我们能够理解为什么一些系统缓慢滑动而另一些系统灾难性地失败，它就为控制这种行为方式的物理学提供了一个窗口。”
与地震科学的不确定性类似，我们对是什么控制了滑坡的行为理解有限——为什么有些滑坡缓慢而稳定地移动，而另一些则突然失败。在地震科学中，人们对摩擦的影响有了更清楚的了解，特别是摩擦如何随着地面物质的移动而变化。
科学家们经常区分“静摩擦”和“动摩擦”，前者使物体保持静止，后者发生在物体运动时。挑战在于摩擦力在不同条件下的表现不同，而这些变化是理解地震和滑坡如何展开的关键。
对于滑坡，摩擦的研究仍处于早期阶段，但本文提出了重大进展。研究小组发现，摩擦以类似的方式影响断层和滑坡，方法是利用滑坡地点的仪器测量应力，并跟踪它们移动的速度。
然后，他们将现场数据与实验室进行的摩擦实验进行了比较。具体来说，他们观察了山体滑坡内部的摩擦是如何随着运动而变化的。实地测量结果与实验室实验结果一致，提供了摩擦如何影响滑坡运动的一致图像。
芬尼根指出，加州标志性的1号公路是一个很好的例子，说明这项研究的见解如何能够产生积极的、实际的影响。
他说：“加州交通局一直在为保持开放而战。”“这种模式的好处在于它能够在更明智的基础上协助运营决策。它不仅可以隔离数据点，还可以将它们置于背景中，使当局能够预测降雨等因素的变化如何影响地面运动。”
研究的一个关键部分集中在不同类型的岩石以及它们在压力下的行为是如何变化的。例如，富含粘土的岩石往往缓慢而稳定地爬行，而富含石英的岩石在开始滑动时更有可能经历突然下降的摩擦力，导致灾难性的失败。这种理解最终可以让科学家根据一个地区存在的岩石类型来预测滑坡的行为。
研究人员在北加州的两个地点进行了实地观察。其中一个位于弗里蒙特东部，芬尼根首先发现并监测了8年。另一个是在遥远的北部洪堡县，80年代，不同的科学家在那里进行了观察。这两个地点都位于“方济各混杂地带”，这是一种容易发生缓慢移动的山体滑坡的岩层。这种构造是古代俯冲带的残余，在那里一个构造板块滑到另一个板块下面，类似于今天在北加州卡斯卡迪亚地区发生的情况。
根据Saffer的说法，当他们将两个地点的实地观察结果与实验室中岩石变形实验产生的各种数据联系起来时，一个关键的见解出现了。他们发现，通过将滑坡本身视为一个大规模的“实验”，滑坡的运动编码了有关材料物理特性的线索。
“这基本上是一个巨大的流变学（岩石变形）实验，”他说。“这表明，如果我们对一个地区的岩石进行取样，并采取相反的方法——通过在实验室中对流变学进行详细测量——理论上我们可以确定更有可能发生灾难性快速滑坡的地方，以及我们预计土地会蠕动的地方。”这就是我们下一步要做的工作。”
这项研究的一个更抽象但同样重要的含义是它与板块构造和俯冲带的相关性。正在研究的滑坡中涉及的岩石一度存在于一个古老俯冲带的界面上，这个位置以产生破坏性的9级地震而臭名昭著。这些地震是地球上最具破坏性的自然灾害之一。
研究这些类型岩石中的缓慢滑坡可以为俯冲带滑动过程的机制提供有价值的见解。由于在这些深水断层环境中进行直接测量的困难，滑坡研究可以阐明这些板块界面在各种条件下的行为。特别是，了解海底断裂带的滑动行为可以增强与地震引发的海啸相关的预测，帮助专家了解这些关键地震事件可能发生的方式和时间。
“除了这项工作的实用价值外，它也是跨越学科界限如何为老问题提供新见解的一个例子，”芬尼根说。“在这种情况下，我们展示了滑坡-相对容易进行测量-可以为断层深处的过程提供一个窗口，在那里测量几乎是不可能的，但物理限制对于理解危险至关重要。”
