朝鲜半岛东南部深部地壳高密度物质的地震效应

地壳之下的隐形重压

为什么韩国记录到的两次最大地震会在相隔仅一年且几乎相同的区域发生？本研究超越了板块碰撞和人为活动等常见解释，关注一个不那么显眼的因素：埋藏在朝鲜半岛东南部地壳深处的一块重岩石板。通过模拟这类高密度物质如何使地壳弯曲并重塑断层上的应力，作者表明位于数十千米下的结构可以悄然将断层置于更易释放强震的状态。

异常震动的区域

2016年庆州地震和2017年浦项地震均为5.5级，发生在朝鲜半岛东南部的梁山断裂系附近，该地区本就以相对较高的地震活动著称。浦项事件受到全球关注，因为它与一项地热项目的注水活动有关，但注入的水量太小，无法完全解释地震释放的巨大能量。与此同时，该区域的重力测量显示出显著的正异常，提示地壳深处存在异常高密度体。先前的地震和磁力勘测表明，这里可能存在一厚层镁铁质（富含铁和镁）岩体，被认为是在东海张裂打开数百万年前，岩浆在地壳基底汇聚并固结时形成的。

使地壳弯曲的埋藏岩体

研究人员旨在弄清这种被解释为岩浆下补的高密度物质如何改变地壳应力并影响主要断层。他们首先利用详细的重力与地震资料构建了从朝鲜半岛内陆延伸到东海的二维地壳密度剖面，然后将其转换为区域三维模型。在模拟中，该高密度体位于地壳与地幔边界之上，向东沿海地区较厚，向西内陆较薄。由于它比周围岩石更重，因此在厚部像一块埋藏的重压，缓慢向下挤压地壳，而在其边缘则引起轻微的向上挠曲。

热、流动与应力转移

温度在这里起关键作用。陆地与海域的测量表明，朝鲜半岛东南部及邻近的鬱陵盆地比半岛其它区域更热。下地壳和上地幔更温暖的岩石更软、更易流动，使得高密度体得以下沉更多并更强烈地弯曲上覆地壳。研究组运行了不同地壳—地幔边界温度条件下的三维粘弹性模型，从相对较冷到相当热。在更热的情形中，密体下拉更强，上部地壳的应力变化也被放大。在厚的东部上方，沉降的重压产生了额外的挤压应力；朝向较薄的西侧边缘，挠曲产生了张力区。这些应力差异向上延伸到地震能发生的深度，并向外扩展数十公里。

更接近失稳的断层

为探明这种深部加载如何影响实际地震，作者计算了映射断层上的库仑失效应力变化，包括在庆州与浦项事件中破裂的断面。正值意味着断层更接近滑动；负值意味着断层被稳定化。即便没有该高密度体，远场的构造挤压（由板块运动引起）已使东南韩的许多断层承受加载。然而加入高密度层后，在浦项与庆州的断层面以及数个附近断裂段上，失效应力普遍增加了约0.2到1兆帕，尤其是在该体较厚的东部上方。这些应力增量大于从浦项注水直接计算得到的应力变化，并且随着模型中地壳变得更热更软而增大。

重新思考“稳定”地区的地震危险

本文得出结论：位于朝鲜半岛东南部下方的深厚高密度岩片长期以来悄然提高了断层的背景应力，有助于解释该地区为何发生了国内近年的最显著地震。诸如注水等人为活动仍可能作为最终触发因素，但仅在断层因构造加载加上被埋藏高密度体增强的作用下已接近临界状态时才会发生。对于生活在常被视为地质稳定地区的人们，结论十分明确：地震危险并非仅由板块边界决定。地壳密度、温度与流变性的微妙差异可在远离板块边缘处集中应力，因此稳健的地震风险评估必须向地下深处探查，将重力、热流和详细的地下成像与传统的构造模型结合起来。

引用: Kim, M., Choe, H., Cheon, Y. et al. Seismic effects of deep crustal high-density material in the southeastern Korean Peninsula. Commun Earth Environ 7, 328 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03345-x

关键词: 板内地震, 地震危险性, 岩浆下补, 地壳应力, 朝鲜半岛