2023年土耳其雙重地震不同破裂過程研究取得重要進展
近日，中國科學(xué)院邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室王志研究員及其合作者，在2023年土耳其雙重地震的研究上取得了重要進展。相關(guān)研究成果發(fā)表在《Science China Earth Sciences》/《中國科學(xué)地球科學(xué)》期刊上，研究員王志為論文第一作者和通訊作者，中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員裴順平和博士伏毅為論文共同作者
盡管大地測量和地震學(xué)觀測已經(jīng)揭示了土耳其雙重地震破裂的初步過程和擴展模式，但東安納托利亞斷裂帶深部結(jié)構(gòu)變化在地震破裂過程中的作用仍然不甚明了。為了深入理解這一點，研究團隊通過分析大量高質(zhì)量的P波和S波走時數(shù)據(jù)，運用地震雙差重定位和非線性多參數(shù)聯(lián)合反演方法，得到了雙重地震破裂帶的高分辨率縱橫波速度和泊松比結(jié)構(gòu)。
研究發(fā)現(xiàn)兩次地震具有不同的誘發(fā)機制，這些機制與斷裂帶的顯著地震結(jié)構(gòu)屬性變化和板塊構(gòu)造過程緊密相關(guān)。7.8級的第一次地震發(fā)生在死海斷裂帶北端，這里的巖石強度從強漸變?yōu)槿酰纬闪艘粋€剛性過渡區(qū)。而7.6級的第二次地震則起始于地震孕震層的塑性帶，這一區(qū)域以低地震波速度和高流體飽和度為特征，并且沿著?ardak斷層延伸。
研究認為，7.8級地震破裂帶的顯著地震結(jié)構(gòu)差異主要是由于東安納托利亞板塊的弱化部分與阿拉伯板塊的脆性部分之間發(fā)生了強烈的傾斜碰撞。而7.6級地震破裂帶則是由于塞浦路斯板塊向北俯沖和隨后的拆沉引起的流體侵入，這增加了震源區(qū)的流體壓力，導(dǎo)致了塑性變形。
此外，第一次地震的發(fā)生有助于減少第二次地震斷層上的剪切應(yīng)力，可能會延緩第二次地震的破裂。但是，由于兩個大走滑斷層交匯形成的三角區(qū)域內(nèi)存在雙左旋走滑結(jié)構(gòu)，第一次地震顯著降低了東安納托利亞板塊對第二次地震斷層的正應(yīng)力作用，這不僅降低了斷層面的有效摩擦力和增加了斷層內(nèi)巖石的孔隙度，還導(dǎo)致了應(yīng)變力的下降和庫侖應(yīng)力的重新分布，從而有助于第二次地震的發(fā)生。這一發(fā)現(xiàn)很好地解釋了為什么第二次地震在第一次地震之后大約9個小時才發(fā)生，即流體從深部和周邊區(qū)域滲入震源區(qū)需要足夠的時間來積累誘發(fā)斷層失衡所需的應(yīng)力。
這項研究所提出的雙重地震破裂模式與控制單個地震破裂的模型不同，它為減輕土耳其或歐洲潛在的地震災(zāi)害提供了重要的信息。同時，從這次地震事件中得到的經(jīng)驗教訓(xùn)也有助于重新評估中國南北地震帶或全球其他具有類似地質(zhì)構(gòu)造地區(qū)發(fā)生災(zāi)難性地震的風(fēng)險。
該項工作得到了國家自然科學(xué)基金項目和中國科學(xué)院項目的聯(lián)合資助。
圖1 研究區(qū)板塊構(gòu)造、7級以上歷史地震、斷層和地震余震分布圖。兩個紅星分別代表Mw 7.8級和Mw 7.6級地震位置
圖2?沿著雙破裂帶的多參數(shù)結(jié)構(gòu)、走滑特征分布與雙地震的結(jié)構(gòu)特征和破裂過程模式圖. A. 沿著雙重地震破裂帶深部結(jié)構(gòu)、剩余重力異常和走滑特征分布圖; B. 雙重地震深部構(gòu)造與破裂過程模式
論文信息：Zhi Wang*, Yi Fu, Shunting Pei. Relationship between seismic structures and the diverse rupture processes of the 2023 Türkiye earthquake doublet. Science China Earth Sciences 67(9), 2810–2823, 2024.
論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11430-023-1324-y
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