当构造板块相互滑过时，穿过断层线的河流会改变形状。不断变化的地面延伸了河道，直到水流中断流向新的路径。

在 7 月 9 日发表在《科学》杂志上的一项研究中，加州大学圣克鲁斯分校的研究人员创建了一个模型来帮助预测这一过程。它为河流和断层如何相互作用以塑造附近地形提供了广泛的背景。

该小组最初计划使用加利福尼亚卡里佐平原的圣安德烈亚斯断层来研究断层运动如何塑造河流附近的景观。但是在花了数小时倾注航拍图像和远程地形数据之后，他们对地形如何演变的理解开始发生变化。他们意识到河流在塑造该地区方面发挥的作用比以前想象的更积极。

“河流是它们自己的小野兽，它们以非常有趣的方式与运动学和沿这些断层的运动相互作用，”地震学博士 Kelian Dascher-Cousineau 说。加州大学圣克鲁斯分校的学生和该研究的主要作者。

随着断层偏移量的增加，它拉长了河道并减缓了水流。流速越低，河流携带的泥沙就越少。材料堆积并最终阻塞路径，迫使水在称为撕脱的过程中改变方向。

这种转移发生得很快，意外的洪水很容易对附近的社区造成破坏。

在过去的几年里，地貌学家对不同类型的河流如何发生这些撕脱有了更清晰的认识。但是，确定河流对断层运动的反应方式的长期模式仍然具有挑战性。

“你无法真正一次观察数千年的频道，”Dascher-Cousineau 说。为了弥补这一缺陷，研究人员利用 Carrizo 平原的圣安德烈亚斯断层经过充分研究的过去来测试他们的模型。

Dascher-Cousineau 说：“我们有一段我们从地震中真正了解的历史，我们可以将其用作自然实验，以了解这些通道在这些与地貌相关的时间尺度上的作用。”

该小组仔细检查了 Carrizo 平原的图像和地图，并开始测试复杂的河流流量和泥沙输送模型。他们慢慢地去除了变量，最​​终确定了系统中最重要的元素。由此产生的模型引入了一个新的框架，用于思考河流和活动断层线如何相互作用。

“大多数地震学家通常认为地球表面是一种被动的东西，只会对断层做出反应，”加州大学圣克鲁斯分校地球与行星科学教授、该研究的合著者诺亚芬尼根说。

“这篇论文接受了河流不断变化的事实，并且能够表明断层偏移和河流的共同演化为我们提供了我们以前无法获得的信息，”他说。“通过认识到那里有一个有趣的耦合，你可以更深入地了解系统的工作原理。”

除了预测穿越断层的河流何时会放弃原来的河道之外，该模型还可以帮助科学家估计断层两侧相互移动的速度——这对许多地震学家来说是一个很难准确测量的重要问题。

“如果你对河流的运作方式有所了解，你就可以得到断层滑动率的定量约束，这是断层研究的一个共同目标，”芬尼根说。“或者，如果您了解断层滑动的速度，您就可以了解河流在移动沉积物方面的效率，这几乎是所有河流研究中的基本问题，并且几乎不可能在任何情况下都知道。真是准确的方法。”

尽管它解决了复杂的问题，但模型本身却出奇地简单。

“就像很多发现一样，一旦你以正确的方式看待它，就会有难以置信的简单性，”芬尼根说。“我再也不会以同样的方式看待这些风景了。”

该团队在完全虚拟工作的同时创建了这个模型——Finnegan 说这是一个激发创造力的挑战。

他说：“我们被迫查看远程地形数据和航拍图像，这让我们以更概括的方式思考这个问题。”

该模型将如何拟合不同区域和更大尺度的断层仍有待观察。

Dascher-Cousineau 说：“我们已经概述了应该在一系列条件下运行的一组物理学。” 接下来，他们将把注意力转向新型地形。