中外科学家重建土耳其大地震破裂演化图像
作为一种具有巨大破坏力的自然灾害，大地震的破裂过程尤为复杂，涉及断层滑动、应力释放和地震波传播等物理现象。认识大地震破裂的过程和断层系统破裂的触发机制是理解大地震发生和致灾机理的重点难点。
视频为土耳其大地震的破裂过程以及地表振动的数值模拟。（受访者提供）
2023年2月，土耳其及叙利亚边境附近接连发生两次7级以上强震，造成巨大人员伤亡及经济损失。这是当代地震学记录到的最大的大陆“双震”序列，其破裂过程及成因成为全球地震学界关注焦点。北京大学地球与空间科学学院联合国内外7家单位科研人员，重建了该地震破裂过程的时空演化详细图像，为了解大地震发生过程与机制、助力抗震减灾提供重要参考。该成果于近日在国际学术期刊《科学》上发表。
图为三维断层破裂模型及产生的地表振动图。（受访者供图）
北京大学地球与空间科学学院副教授岳汉介绍，地震发生时，断层附近的介质运动会以地震波的形式向四周辐射传播。地震波包括剪切波和纵波。其中，剪切波振幅更大携带造成地震破坏的主要能量。如果断层面上的破裂传播速度超过剪切波波速，就形成超剪切破裂。超剪切破裂形成的马赫波没有空间几何衰减，可将能量传到距离断层更远的位置，因此破坏力更强。
研究团队通过分析此次地震期间的地震波、卫星定位系统和合成孔径雷达观测等多种数据，反演地震发生过程并构造三维模型，解析了不同断层分段的破裂时间和速度、断层面上的滑动位移分布，并计算动态应力状态和触发过程。
图为土耳其大地震的观测系统和获得的断层模型示意图，红色斑马线标出了两个地震的主要破裂范围。（受访者供图）
研究结果显示，第一个强震的初始破裂发生在主断层南侧的一条分枝断层上，破裂速度为超剪切，速度约每秒4.2公里。其所产生的马赫波率先到达主断层，在分枝交接处以西约10公里处动态触发了主断层上的破裂，随后破裂沿主断层双侧传播。第二个强震的破裂速度也不均一，破裂在断层中间部位开始，并向东西两侧传播。模拟显示，超剪切破裂的发生让本次地震六度以上的烈度分布范围扩大了20%。
岳汉说，包括我国在内的许多国家的地震灾害来自大陆地震，该类型地震与国际上常见的海洋地震具有不同的致灾特征。“对土耳其地震的研究有助于我们了解大陆地震的发生机制，为应对地震问题寻找可能途径。”（记者魏梦佳）