新聞動態(tài)鄧陽凡等-EPSL：地震與大地電磁聯(lián)合成像揭示2023年土耳其雙震區(qū)深部發(fā)震構造的顯著差異
?大地震往往發(fā)生在板塊或塊體邊界的斷裂帶上，但究竟是什么因素決定了地震在哪里成核、如何破裂，甚至形成罕見的“雙震”序列？長期以來，科學家主要關注淺層斷層的幾何形態(tài)與力學性質(zhì)。然而，越來越多的證據(jù)表明，深至中下地殼和巖石圈地幔的非均質(zhì)性，包括地殼厚度、流變強度及流體分布差異，也可能對地震的孕育、成核與破裂過程產(chǎn)生重要影響。
?2023年2月6日，土耳其東安納托利亞斷裂帶接連發(fā)生7.8級和7.7級兩次強震（圖1），成為該地區(qū)現(xiàn)代史上破壞最嚴重的地震事件。震后大量研究揭示了這兩次地震復雜的破裂成核、傳播與分段過程的差異性。然而，這些研究大多基于震源觀測和地表斷層填圖，對于深部巖石圈結(jié)構如何影響雙震的成核、級聯(lián)觸發(fā)與破裂傳播過程，認識仍然有限。
?地震成像主要揭示地球內(nèi)部力學分層和溫度特征，而大地電磁測深對流體、部分熔融尤為敏感。聯(lián)合兩類地球物理數(shù)據(jù)，可為連接巖石圈結(jié)構與地震力學機制提供有力手段。然而，針對大地震發(fā)震區(qū)開展的此類綜合研究至今仍非常稀缺。
?在本研究中，中國科學院廣州地球化學研究所鄧陽凡研究員課題組聯(lián)合土耳其、美國等國際團隊，在國際合作項目支持下，針對2023土耳其雙震區(qū)開展了大地電磁以及密集地震觀測。利用震前和震后的固定臺站地震波形數(shù)據(jù)，以及新布設的密集地震節(jié)點和大地電磁數(shù)據(jù)，通過自主開發(fā)的接收函數(shù)分析和大地電磁三維反演方法，對雙震區(qū)下方的莫霍面、巖石圈界面和電導率進行了高分辨率成像。
?成像結(jié)果顯示，兩次主震下方呈現(xiàn)出截然不同的深部結(jié)構（圖2，圖3）：第一次地震位于高電阻率區(qū)，莫霍面較尖銳且埋深較淺，并對應較薄的巖石圈；而第二次地震則位于電阻率邊界附近，莫霍面更寬、更深，顯示出更厚的巖石圈，并伴有貫穿下地殼至上地幔的導電異常，可能與流體運移有關。
?研究團隊認為，第一次7.8級地震成核于阿拉伯板塊一側(cè)的高強度巖石圈域。該區(qū)域地殼和巖石圈地幔表現(xiàn)出高電阻率、高地震波速和低衰減特征，代表一個冷、堅硬且能夠長期積累應力的凹凸體（asperity）。當應力積累超過其強度極限時，該區(qū)域發(fā)生失穩(wěn)破裂，從而引發(fā)第一次7.8強震。而第二次7.7級地震則發(fā)生在安納托利亞地塊一側(cè)的流體邊界帶，第一次地震產(chǎn)生的應力擾動，可能促進了先存流體富集軟弱帶的失穩(wěn)與破裂，并最終誘發(fā)第二次強震（圖4）。
?對比全球其他已開展巖石圈結(jié)構研究的雙震區(qū)，本研究揭示的強弱相間巖石圈結(jié)構與既有觀測具有相似特征。除了前人揭示的斷裂帶幾何形態(tài)和性質(zhì)，巖石圈尺度的非均質(zhì)性可能也是控制應力積累、破裂傳播及級聯(lián)地震發(fā)生過程中的重要因素。
?該研究首次利用地震學與大地電磁學聯(lián)合成像，揭示了2023年土耳其雙震下方截然不同的巖石圈結(jié)構特征。研究表明，巖石圈尺度的強弱分區(qū)及其伴生的流體富集現(xiàn)象可能在應力積累、地震孕育、級聯(lián)觸發(fā)與破裂傳播過程中發(fā)揮重要作用。該成果不僅為理解土耳其雙震的深部動力學機制提供了新的地球物理證據(jù)，也進一步凸顯了深部巖石圈結(jié)構在控制大陸強震孕育與演化過程中的關鍵作用，為未來活動斷裂帶地震危險性評估提供了新的研究視角。
?相關成果發(fā)表于國際知名地學期刊?Earth and Planetary Science Letters?，研究受國家自然科學基金（42322401）和中國科學院國際合作項目（164GJHZ2023006MI）等聯(lián)合資助。
論文信息
Deng, Y.*(鄧陽凡), ?zy?ld?r?m, ?., Li, X.(李鑫), Zhang, Z.(張周), Yildiz, A., Av?ar, ü., Ba?ci, M., Karcio?lu, G., Varilsüha, D., Peng, Z.(彭志剛), Sandvol, E. (2026). Contrasting lithospheric structure beneath the 2023 earthquake doublet in southeastern Türkiye.?Earth and Planetary Science Letters, 690, 120181, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120181.
全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X26003626
圖1. (a) 安納托利亞塊體的構造背景與地形；(b) 研究所使用的地震和大地電磁臺站（紅色為新布設的大地電磁臺站，綠色為新布設的地震臺站）；(c) 余震與兩次主震造成的滑移分布；(d) 震源機制與應力場分布。
圖2. (a-c) 不同深度的水平電導率分布；(d-e) 沿著兩條剖面的垂直電導率分布。
圖3. (a,c) P波接收函數(shù)；(b,d) S波接收函數(shù)。綠色線標出莫霍面，青色線標出地殼以下可能的界面。
圖4. 2023年土耳其雙震區(qū)的巖石圈結(jié)構與可能的發(fā)震機制示意圖。安納托利亞地塊顯示出比鄰近阿拉伯板塊更寬、更深的莫霍面以及更厚的巖石圈。紫色箭頭表示可能的深部流體運移通道。第一次地震（E1）成核于高強度巖石圈中的凹凸體（asperity），長期積累的應力最終導致其失穩(wěn)破裂；第二次地震（E2）則發(fā)生于流體富集通道附近，可能受到第一次地震的應力擾動而觸發(fā)。
