应力介导的多断层破裂动力学：2023年土耳其卡赫拉曼马拉什地震序列

为什么这次双发地震重要

2023年2月，土耳其东南部在数小时内接连发生两次强震，造成数万人死亡并摧毁了整个城市。该研究提出了一个看似简单但对公共安全影响深远的问题：为什么相邻的两条断层会在如此短的时间内相继破裂，第一场地震是否提高了第二场地震发生的可能性？通过追踪两个世纪以来应力如何缓慢积累并在2023年事件中突然改变，作者展示了一次地震如何准备并触发另一场，使单一起灾变成连锁序列。

岩石中隐藏的长期记忆

地震并非凭空发生。每次地震都会微调地壳中的应力场，使某些断层受载而另一些放松。研究团队重审了东部土耳其先前关于这些应力变化的模型，并用新的历史记录、断层图和现代地震学数据更新了模型。他们追踪了自1822年起一系列大地震如何累积应力，包括每次事件期间的瞬时冲击和事后深部地壳的慢性蠕变调整。这使他们能够估算在2023灾前不同断层节段的“准备程度”，即在地面真正开始晃动之前很久的状态。

首次震动：一条已准备就绪的断层

最初的7.8级卡赫拉曼马拉什地震并非从那条主要的著名断层起始，而是在附近较小的一段——纳尔勒断层上始动。他们的计算显示，这条断层在两个世纪里持续承受载荷，尤其受1822年大震的影响。当它最终破裂时，邻近的东安纳托利亚主断层帕扎尔希克段的应力水平已然很高。纳尔勒断层的破裂又施加了额外的推动，使应力进一步上升，帮助破裂在数秒内跳跃到帕扎尔希克段。在该段的一部分，应力高且分布相对均匀，实验室和数值模型表明这类条件有利于极快的“超剪切”破裂，其传播速度超过自生的地震波，东北部即观测到这一现象。相比之下，在西南方向，应力分布更为斑块化甚至局部为负，破裂传播得更慢。

阻碍、阴影与第二次大震

并非所有邻近断层都准备好失稳。阿马诺斯段在帕扎尔希克之后破裂，但最初位于作者所称的应力“阴影”区，部分区域因早先事件而应力减少。然而，纳尔勒和帕扎尔希克破裂的综合效应扭转了这一局面，使大部分阿马诺斯段强烈增载，从而允许较慢的亚剪切破裂推进。真正令人惊讶的是九小时后在一条大致东西走向的不同断层发生的7.6级埃尔比斯坦地震。在2023年之前，这条断层的大部分处于不利状态，应力变化本会抑制而非促进破裂。

一场地震如何解开另一场的箝制

模型显示，卡赫拉曼马拉什主震显著重塑了埃尔比斯坦断层的条件。第一次地震不仅仅在侧向施加剪切力，它通过在广阔区域内减少约十余巴的夹紧应力，从而有效地“解开”了第二条断层。尽管侧向剪切力的增加较为有限，但夹紧应力的释放，加上控制岩石孔隙流体压力的平均应力的细微变化，使平衡被打破。作者提出，孔隙流体可能向地壳略为拉伸的区域迁移，进一步削弱断层。因此，原本不利的断层被转变为整体应力正向变化的区域，允许其快速破裂，并再次出现部分节段以超剪切速度运动。

这对未来风险意味着什么

研究得出结论：2023年灾害无法仅通过简单的“地震缺口”概念或孤立地考虑每一条断层来理解。相反，历史地震的长期加载与一次强震带来的短期应力变化可以结合，造成跨多条断层的复杂连锁失效。对非专业读者而言，关键信息是：一次大地震可以通过改变应力并松动邻近断层，悄然为另一场地震做好准备，即便那些断层此前看起来相对安全。识别并对这些隐藏的连接建模，对于改进地震预报并更好地预见何时一次大事件可能演变为致命的双发甚至连锁反应至关重要。

引用: Nalbant, S.S., Uzunca, F., Main, I.G. et al. Stress-mediated multi-fault rupture dynamics of the 2023 Kahramanmaraş earthquake sequence, Türkiye. Sci Rep 16, 10705 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45723-7

关键词: 地震触发, 断层相互作用, 库仑应力, 卡赫拉曼马拉什序列, 地震危险性