基于2023年积石山 MS 6.2 地震的拉吉山断层构造演化的地震学分析

为什么一次深源地震会影响日常生活

2023年发生在中国西部的积石山地震规模适中，但其影响令人疑惑：地表位移很小，然而震感强烈到足以损坏建筑并触发大量滑坡，甚至在震中较远处也有破坏。本文通过先进的数值模拟和野外资料，揭示了拉吉山下隐藏断层是如何破裂的、为何最强烈的震动出现在明显震源之外，以及这些发现对该地区长期造山作用和未来地震风险的启示。

山带与其隐伏断裂

研究区位于青藏高原东北缘，那里由于持续的大陆碰撞，巨大的地壳块体被挤压在一起。长条的山脉与深邃的盆地交替排列，由主要断层分隔，断层缓慢重塑地貌。拉吉山断裂带是相邻盆地之间的重要界线，其相对高出周围地形超过两公里。尽管地质证据表明该断层在数百万年尺度上一直活动，但现代观测显示其相对平稳，只有温和的抬升和相对小的地震。因此，积石山事件提供了一个难得的机会，直接观察该断裂带的活动并检验其随时间演化的假设。

重建隐伏的断裂

由于积石山地震并未撕开地表，作者们必须通过多条证据线推断深部过程。他们利用成千上万个余震的精确定位、卫星测得的微小地表变形、近场强震记录以及先前的断层滑动模型。基于这些资料，他们构建了位于拉吉山东部边缘下方、向东北倾斜的三维断层面模型。接着进行了动态模拟，以模仿应力累积、摩擦减弱与断裂前缘沿断层奔动的过程。模拟得到的滑动模式和时间序列与独立估计的地震规模和持续时间高度一致，从而增强了模型再现真实事件的信心。

向下潜没而非破出地表的破裂

模拟显示，破裂的断层片段长度约为15公里，主要位移集中在大约10公里深处。破裂自震源附近起动，主要向西北并向下沿断层扩展，而非向上冲破地表。峰值滑动速度为中等，总破裂持续约八秒。因为破裂保持隐伏，断层上方地表仅移动了几厘米，这解释了卫星所观测到的微弱永久形变。然而，深部向下延伸的破裂释放了强烈的长周期地震波，这类波在地壳中传播效率高，更易使高楼剧烈摇晃，并在软弱的盆地沉积物中被放大，从而将破坏模式从断层迹线向外转移。

为什么变形小处破坏却严重

震后野外调查发现，震中东北方向约15至20公里的城镇和坡面受损比靠近震源的地方更严重。模拟帮助解释了这一“弱形变—高烈度”之谜。首先，该事件为逆冲震，逆冲震天然将震动聚焦到滑动断层上方的岩块，即悬挂壁内。其次，破裂向下延伸将能量集中于深部，增强了向外传播的长周期运动。第三，几个邻近的盆地拥有厚厚的沉积层，像碗一样困住并放大地震波，尤其是在盆缘附近。这些因素合力，悬挂壁效应、盆缘效应以及波的内部聚焦，使远场盆地的震动和滑坡发生率增加，尽管地表位移很小。

断裂带长期演化的线索

除了再现这次单一事件，研究将破裂行为与拉吉山地区的长期构造史联系起来。拉吉山断裂带至少自古生代早期就开始活动，现呈弧形带状，具有不同倾角的断层分支和抬升的岩块。模拟表明，上地壳中较强的古老构造充当了屏障，阻止破裂向上蔓延，而深部具有有利岩性条件的段落则允许滑动向下继续。余震分布主要位于主深滑动片段的上方和周围，也支持这一观点。简言之，这次地震的发生并非随机：古老的山体构造引导了破裂的展开。

对未来风险的意义

对非专业读者而言，主要信息是：地震中最危险的强烈震动并不总是位于破裂断层正上方，也不一定需要地表出现显著裂缝。在积石山，位于拉吉山南侧的隐伏破裂，在长时尺度地质构造的引导下并与邻近盆地相互作用，导致远处社区出现出人意料的强烈震感和滑坡。认识到深部断层几何、盆地形态与波动聚焦如何共同作用，可以改进地震危险图、指导盆地城镇的耐震设计，并深化我们对青藏高原如何持续抬升与变形的理解。

引用: Xie, Z. Seismological analysis of the tectonic evolution of the Laji Shan fault from the 2023 Jishishan MS 6.2 earthquake. Sci Rep 16, 13434 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42900-6

关键词: 地震破裂, 拉吉山断层, 地震危险, 青藏高原, 地面运动放大