在國家自然科學基金等項目資助下，中國科學院南海海洋研究所研究員邱強團隊聯合美國新墨西哥大學、新加坡南洋理工大學、中山大學、南方科技大學等科研人員，成功揭示了大震“培育”海嘯地震的內在機制。相關成果近日發表于《通訊-地球與環境》。
“我們開發出一種‘兩步法’混合建模框架，完整呈現了印度尼西亞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分布特征控制該區域地震破裂行為。研究團隊供圖
全球范圍內，規模最大的地震和海嘯常常發生于俯沖帶海溝附近的巨型逆沖斷層淺部區域。然而，由于海底近場觀測手段匱乏以及模型分辨率有限，傳統模型難以準確判斷該區域未來是呈現“安全蠕滑”狀態，還是會發生“危險破裂”，這使得俯沖帶淺部成為海嘯預警的“盲區”。
為攻克這一難題，研究團隊創新性地將正演模擬與卡曼濾波反演方法有機結合，構建了“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據作為卡曼濾波的輸入信息，進而利用大量地表形變測量數據（如GNSS、InSAR等）的約束條件，對輸入模型進行優化提升，最終輸出的模型能夠更精準地解釋測量數據。這一方法充分發揮了正演和反演各自的優勢，顯著增強了對斷層震后蠕滑、地幔粘彈性松弛及其力學性質的辨析能力。
通過該模型，研究團隊清晰再現了2007-2010年間斷層蠕滑的動態演化過程。研究發現，2010年破裂區域的深部（約5-10千米）屬于“速度強化”區，在2007年地震發生后持續發生蠕滑，累積滑動量達到0.4-0.8米。這種蠕滑現象向上擴展，持續對上方海溝處約5千米深部內的“速度弱化”區施加作用力。經過三年的持續加載，該“速度弱化”區的庫侖應力增加至0.2 bar，超過了地震觸發的通用閾值（0.1 bar），這極有可能最終導致2010年10月25日斷層淺部突發7.8級海嘯地震。此次地震產生了超過8米的滑動，引發了襲擊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域。通過該框架，能夠全面評估大地震后周邊“地震空區”被深部蠕滑“加載”的速度與程度，提前數年至數十年識別潛在的海嘯地震高危區，為沿海地區的防災減災工作以及國土空間規劃提供科學、量化的依據。（來源：中國科學報 朱漢斌 李淑）
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02873-2