作者:朱汉斌,李淑 来源:中国科学报 发布时间:2025/12/19 14:55:40
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解析度依赖反演方法助力玛多地震同震滑移特征精细刻画

 

近日,中国科学院南海海洋研究所研究员邱强团队整合全球导航卫星系统与合成孔径雷达干涉测量(InSAR)的地表形变观测数据,运用基于分辨率优化的同震滑移反演方法,成功实现对玛多地震同震滑移特征的精细刻画,模拟结果与卫星观测数据高度吻合。相关成果发表于《地球和行星科学快报》(Earth and Planetary Science Letters)。

论文通讯作者邱强指出,该方法通过迭代自动优化断层不同深度的位错单元尺寸,有效平衡模型分辨率与数据拟合度,从而更精准地描绘断层滑移分布。

狭窄孕震带上的摩擦属性差异很可能控制了2021年玛多地震沿巴颜喀拉块体东部昆仑山口-江错断层的孕震行为。研究团队供图

据介绍,2021年5月22日,青海省玛多县突发Mw 7.4级地震。这是近30年来,唯一发生在青藏高原巴颜喀拉块体内部的强震,引发了广泛关注,也给地震学界带来全新挑战:块体内部断裂是否具备孕育强震的潜力?其破裂过程与孕震机制究竟如何?

玛多地震发生于巴颜喀拉块体内部,该区域发育着多条大型走滑断裂,具备发生类似强震的构造背景。因此,深入认识此类块体内部地震的孕震过程迫在眉睫。然而,由于缺乏对断层深部滑移过程的直接观测,滑移量值、范围等关键参数难以准确界定,这极大地限制了对断层力学过程的理解以及地震危险性的评估。

在国家自然科学基金等项目资助下,邱强团队深入开展研究,揭示了玛多地震破裂的三大关键特征:其一,最大滑移量约9米,集中于断层东段;其二,孕震层宽度局限于约2-8公里的狭窄深度范围;其三,断层浅部(约2公里以上)存在约40%的浅部滑移亏损(SSD)。这些特征充分表明,玛多地震的破裂过程具有显著的深度依赖性与东西段不对称性。

为验证反演结果的可靠性并揭示其内在物理机理,研究团队开展了基于InSAR数据与地质信息约束的二维地震周期模拟,量化分析了断层沿走向不同位置处的摩擦属性差异。模拟结果显示,动力学模型与反演模型高度一致:东段孕震层更深(约4.1-7.6公里)、更宽、速率弱化属性更强;西段孕震层则更浅(约2.3-5.1公里)、更窄、速率弱化属性较弱。这种分段差异致使东段在更大范围内积累更多应变能,并在地震中集中释放,进而形成东西段不对称的破裂模式。浅部的速率强化层阻碍了破裂向上传播,从而产生约40%的SSD,剩余能量可能通过震后余滑或长期的震间蠕滑逐渐释放,因此东段存在较高的浅部余滑潜力。

基于优化后的滑移模型,研究团队进一步计算了库仑应力变化,发现应力增加区域能够很好地解释震后数日至数年的余震分布,为未来地震危险性评估提供了基础参照模型。其中,东昆仑断裂的玛沁-玛曲段受应力加载显著,可能是未来潜在的强震危险区。结合东段孕震层更强的速率弱化属性,巴颜喀拉东部地区可能面临更高的地震风险,未来需加强监测。

此外,研究团队对比了玛多地震与其他区域Mw≥6.9走滑地震的应力降估计,结果显示分辨率优化的滑移模型具有更高的应力降,且各模型间存在显著差异。这表明,在同一框架下系统重新建立全球大地震的滑移模型和应力降估计具有重要意义。

该研究不仅深入揭示了玛多地震的破裂机理,还为青藏高原其他块体内部断层的孕震研究提供了全新思路,为防灾减灾策略的制定提供了量化依据。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119769

 
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