新方法揭開大震“孕育”海嘯地震之謎
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| 日期：2025.11.14 資訊來源： 瀏覽人次：938 |
在國家自然科學(xué)基金等項目資助下，中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員邱強團隊聯(lián)合美國新墨西哥大學(xué)、新加坡南洋理工大學(xué)、中山大學(xué)、南方科技大學(xué)等科研人員，成功揭示了大震“培育”海嘯地震的內(nèi)在機制。相關(guān)成果近日發(fā)表于《通訊-地球與環(huán)境》。
“我們開發(fā)出一種‘兩步法’混合建模框架，完整呈現(xiàn)了印度尼西亞2007年蘇門答臘明古魯8.4級大地震如何歷經(jīng)三年震后蠕滑，精準‘孵化’出2010年明打威7.8級海嘯地震的全過程，為俯沖帶淺部地震海嘯災(zāi)害評估提供了新工具。”論文第一作者兼通訊作者邱強介紹道。
印度洋東部蘇門答臘俯沖帶斷層面摩擦參數(shù)分布特征控制該區(qū)域地震破裂行為。研究團隊供圖
全球范圍內(nèi)，規(guī)模最大的地震和海嘯常常發(fā)生于俯沖帶海溝附近的巨型逆沖斷層淺部區(qū)域。然而，由于海底近場觀測手段匱乏以及模型分辨率有限，傳統(tǒng)模型難以準確判斷該區(qū)域未來是呈現(xiàn)“安全蠕滑”狀態(tài)，還是會發(fā)生“危險破裂”，這使得俯沖帶淺部成為海嘯預(yù)警的“盲區(qū)”。
為攻克這一難題，研究團隊創(chuàng)新性地將正演模擬與卡曼濾波反演方法有機結(jié)合，構(gòu)建了“兩步法”震后模擬混合框架。具體而言，該框架包含兩個關(guān)鍵步驟：第一步為正演法，借助正演模擬方法，獲取斷層面蠕滑分布以及地幔粘性形變在時空維度上的分布特征；第二步為反演法，把正演所得到的蠕滑和粘性形變數(shù)據(jù)作為卡曼濾波的輸入信息，進而利用大量地表形變測量數(shù)據(jù)（如GNSS、InSAR等）的約束條件，對輸入模型進行優(yōu)化提升，最終輸出的模型能夠更精準地解釋測量數(shù)據(jù)。這一方法充分發(fā)揮了正演和反演各自的優(yōu)勢，顯著增強了對斷層震后蠕滑、地幔粘彈性松弛及其力學(xué)性質(zhì)的辨析能力。
通過該模型，研究團隊清晰再現(xiàn)了2007-2010年間斷層蠕滑的動態(tài)演化過程。研究發(fā)現(xiàn)，2010年破裂區(qū)域的深部（約5-10千米）屬于“速度強化”區(qū)，在2007年地震發(fā)生后持續(xù)發(fā)生蠕滑，累積滑動量達到0.4-0.8米。這種蠕滑現(xiàn)象向上擴展，持續(xù)對上方海溝處約5千米深部內(nèi)的“速度弱化”區(qū)施加作用力。經(jīng)過三年的持續(xù)加載，該“速度弱化”區(qū)的庫侖應(yīng)力增加至0.2 bar，超過了地震觸發(fā)的通用閾值（0.1 bar），這極有可能最終導(dǎo)致2010年10月25日斷層淺部突發(fā)7.8級海嘯地震。此次地震產(chǎn)生了超過8米的滑動，引發(fā)了襲擊Pagai群島超過11米的海浪，最大爬高約17米。
該研究首次從物理機制層面完整描繪了“大震—震后蠕滑—淺部破裂—海嘯”這一災(zāi)害鏈的全貌，并提出深部蠕滑可作為海嘯地震的“早期信號”。這一“兩步法”混合建模框架具有廣泛的適用性，可移植至阿留申-阿拉斯加、墨西哥、北智利等全球其他俯沖帶區(qū)域。通過該框架，能夠全面評估大地震后周邊“地震空區(qū)”被深部蠕滑“加載”的速度與程度，提前數(shù)年至數(shù)十年識別潛在的海嘯地震高危區(qū)，為沿海地區(qū)的防災(zāi)減災(zāi)工作以及國土空間規(guī)劃提供科學(xué)、量化的依據(jù)。（來源：中國科學(xué)報 朱漢斌 李淑）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02873-2
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