2023年卡赫拉曼马拉什地震后不对称形变揭示板块界面流变学差异

巨震之后地球如何缓慢愈合

2023年2月袭击土耳其东南部和叙利亚西北部的双震在几秒钟内摧毁了建筑，但地面本身仍在数年内持续运动。理解这种慢速移动很重要，因为它揭示了地球深部层的行为、应力如何传递到邻近断裂以及未来强震可能发生的区域。该研究利用先进的雷达卫星在近两年内以三维方式观测东安纳托利亚断裂周边的地表，发现断裂两侧形变存在令人意外的不平衡，并据此推断出下方板块的隐含强度差异。

断裂两侧的不同故事

这些地震发生在阿拉伯板块与安纳托利亚板块之间的边界，即一条主要的横向滑移断裂。尽管震动很快停止，卫星观测显示地表在断裂周围仍持续爬行、抬升和下沉，范围可达数百公里。研究者结合了欧洲哨兵‑1号雷达卫星的数十幅影像，构建出东西向、南北向和上下方向的时序地表运动图。这些图表明水平方向运动占主导，两年内可达约15厘米，并且震后运动带比主震滑动的区域要宽得多，暗示脆性地壳之下存在重要的深部过程。

探测一处看不见的不平衡

最显著的模式是两块板块之间存在强烈的不平衡。在断裂以北的安纳托利亚一侧，形变更大且更集中于断裂附近。在断裂以南的阿拉伯一侧，位移较小但分布更广，且随时间衰减得更慢。通过用简单曲线拟合运动的时间演化，团队表明形变的“衰减时间”——运动减缓所需的时间——在阿拉伯板块下方始终比在安纳托利亚下方更长。仅靠浅层断裂面滑动无法解释这种节奏差异；那种机制通常会在两侧产生相似的时间特征。相反，这一差异指向了地壳和上地幔更深处流变性质的对比。

窥视地球的深层

为检验该想法，作者建立了数值模型，模拟若下地壳和上地幔表现为极厚且运动缓慢的流体，地震后将如何流动。他们在两侧板块下方赋予不同的强度，这一设定以独立的地震勘探研究为参考，这些研究提示阿拉伯一侧更为刚硬。通过大量试验与调整，他们发现观测结果与这样的模型最吻合：阿拉伯下方的下地壳明显比安纳托利亚下方更强，而安纳托利亚下方的上地幔比阿拉伯下方松弛更快。在这个图景中，较软的安纳托利亚一侧靠近断裂迅速变形，而较硬的阿拉伯一侧则以更慢速但更广泛的方式响应，从而自然再现了观测到的空间与时间不对称。

地壳中的水与孔隙压力的作用

即便采用这种深部流动模型，仍有未解释的垂直运动：断裂北侧呈宽阔抬升，而南侧出现沉降。研究团队将这些上下运动与地壳岩石微小孔隙内流体压力的变化联系起来——即孔弹性回弹。当断裂滑动时，它挤压和拉伸含水岩石，暂时改变了这些岩石的可压缩性。随着流体缓慢再分布，地表相应抬升或下沉。通过比较模型与观测到的垂直位移，作者推断出地壳响应可压缩性发生了异常大的变化，尤其是在更为刚硬的阿拉伯板块下方，这表明2023年地震在深部显著改变了岩石性质。

重新思考震后地表运动的成因

综合各项证据，研究得出结论：2023年卡赫拉曼马拉什地震后持续的形变主要由下地壳和上地幔的深部缓慢流动驱动，同时浅层地壳的流体相关回弹也起助推作用。相比之下，常被认为主导震后运动的断层持续滑动在这里仅起次要作用。对非专业读者而言，关键结论是：地球内部远非均一——这条主要板块边界的一侧在力学上比另一侧更为坚硬，这种隐蔽的对比决定了地面在震后很长时间内如何以及在哪里继续移动。像这样的高分辨率三维“影像”正把破坏性的地震变成揭示我们星球内部机制的自然实验。

引用: Liu, J., Jónsson, S., Li, X. et al. Interplate rheological contrast revealed by asymmetric deformation after the 2023 Kahramanmaraş earthquakes. Nat Commun 17, 3182 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69992-y

关键词: 震后形变, 东安纳托利亚断裂, 粘弹性松弛, 含孔隙地壳回弹, 卡赫拉曼马拉什地震