实测天然地震应力降数据的统计结果表明，地震应力降通常不超过10 MPa（Kanamori and Anderson，1975；Hanks，1977；臧绍先，1984）。然而，在室内不同温度和围压条件下进行岩石破裂（图1）或粘滑（图2）实验模拟地震过程，岩样失稳时的应力降通常为数十至数百兆帕，比地震应力降高出1~2个量级。

图1 岩石破裂前的轴压与轴向变形（耿乃光等，1986）

（a）轴向应力；（b）轴向位移

图2 花岗岩的差应力—轴向应变关系（臧绍先，1984））

影响岩样失稳应力降的因素包括：岩样几何特性（尺度、形状）、非均匀性、含水量以及加载条件（温度、围压、加载速率、压机刚度等），而主控因素为非均匀性、温压、加载速率和压机刚度。

天然地震的主要发震载体为锁固段，锁固段具有大尺度、扁平状的几何特征，且承受极其缓慢的构造应力加载以及高温、高压作用。试想，如果对类锁固段的岩样进行压剪试验，在峰值强度点（或近峰后点）破裂失稳应力降该与天然地震的应力降差不多吧？很遗憾，某些实验和数值模拟结果表明，地震应力降仍然远小于岩石破裂失稳应力降。

为此，学者们进行了长达数十年的探索，仍百思不得其解。

欲科学解答这一难题，还得从地震机理入手。过去人们进行的岩样实验，实质上相当于单锁固段实验，而地震区则存在多锁固段。那么，考虑多锁固段时，地震应力降的情况怎样呢？

我们以前的研究已经证实，当第k个锁固段损伤至其峰值强度点时，第k+1个锁固段“恰好”演化至其体积膨胀点。然而，是第k个锁固段在其峰值强度点处发震还是第k+1个锁固段在其体积膨胀点处发震，仍然是笔糊涂账。在2018年，事情有了转机，我们建立了断层锁固段力学模型（图3），以断层中存在两个锁固段的情况为例，进行了力学分析和数值模拟，指出锁固段之间的强作用模式能够很好地描述地震产生过程，这样终于把这笔糊涂账算清楚了。答案是第k+1个锁固段在其体积膨胀点处发震，发震载体是第k+1个锁固段，而不是第k个锁固段。

图3 受剪切作用的断层锁固段力学模型

根据锁固段强作用模式，除主震（最后一次标志性地震）外，所有标志性地震均为锁固段体积膨胀点处发生的地震。这意味着这些地震只能产生局部应力降。只有当最后一个锁固段损伤累积至峰值强度点时，发生的最后一次标志性事件，即该地震周期的主震，能量得以充分释放，才能产生显著的峰后应力降。

由于全球62个地震区当前地震周期的主震均尚未发生（吴晓娲等，2016），过去学者们测量统计的即使为标志性地震的应力降，如1976年唐山M_S7.8地震和2008年汶川M_S8.1地震等，也只是某个地震区锁固段破裂的局部应力降，而岩石力学实验测量的均为岩样峰后应力降，自然会远大于现有的地震应力降观测结果。可以预料，在当前地震周期的主震发生时，地震区在该周期内积累的应变能将得到较充分的释放，估计其应力降量级可能接近室内实验的测量结果。

总结下，解答任何科学难题的关键在于对自然现象演化机理的正确认识，否则只能是蜓蜓点水而不得要领。

参考（略）