近日，中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室邱強研究員，聯(lián)合中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院李琳琳教授、中國科學(xué)院南海海洋研究所邊緣海與大洋地質(zhì)重點實驗室林間院士和楊曉東副研究員，以及日本東北大學(xué)災(zāi)害科學(xué)國際研究所的蔡婷博士后，開展了關(guān)于阿留申-阿拉斯加俯沖帶地震活動規(guī)律及其破裂特征的重要研究工作，并在地震破裂類型與特征的控制機理方面取得了新認(rèn)識。相關(guān)成果發(fā)表在《Quaternary Science Advances》期刊上。

大洋俯沖帶逆沖大斷裂可產(chǎn)生不同破裂類型的地震，例如淺部破裂型海嘯地震、貫穿型海溝破裂地震，理解特定斷層區(qū)域的發(fā)震規(guī)律和地震破裂類型是定量評估地震和海嘯災(zāi)害的前提。然而，俯沖帶逆沖大斷裂往往位于距陸地幾百公里遠、上千米水深的海溝處，開展近斷層觀測十分困難。因此，量化其活動規(guī)律與滑移特征存在較大挑戰(zhàn)。

研究人員對1750年以來的歷史地震數(shù)據(jù)進行分析，特別聚焦于2020年Mw 7.8 Simeonof 地震和2021年Mw 8.2 Chignik 地震，發(fā)現(xiàn)Shumagin島嶼東部Semidi段與西部Shumagin段的地震活動存在顯著差異（圖1）。

圖1 阿留申-阿拉斯加俯沖帶區(qū)域構(gòu)造和歷史大地震分布（上圖）；自1750年以來該區(qū)域時空地震破裂分布特征（下圖）

研究團隊通過融合海嘯觀測數(shù)據(jù)（DART）和陸地GNSS數(shù)據(jù)，采用了聯(lián)合反演技術(shù)，揭示了這兩次大地震的滑移模式（圖2）。這些地震并未引發(fā)大規(guī)模海嘯，原因可能在于它們在淺部的斷裂過程中受到了結(jié)構(gòu)限制，未能深入海溝。高分辨率地震反射剖面進一步證實了兩地的地質(zhì)構(gòu)造差異顯著（圖3）。研究團隊進行的二維全周期地震模擬顯示，復(fù)雜斷層結(jié)構(gòu)下的地震破裂模式更不穩(wěn)定且多樣，東段（Semidi）的地震活動更傾向于產(chǎn)生不規(guī)則和多樣的大地震，如2020-2021年的地震序列和1938年的地震，而西段（Shumagin）則傾向于較小規(guī)模的地震或緩慢滑移（圖4）。當(dāng)?shù)卣鹉芰總鞑サ綔\部并觸發(fā)增生楔中的高角度逆沖斷層系統(tǒng)時，可能導(dǎo)致海嘯風(fēng)險的顯著增加（圖5）。

圖2 本研究揭示的2020年Mw 7.8 Simeonof（左圖）和2021年Mw 8.2 Chignik地震（右圖）滑移分布特征

圖3 俯沖帶斷層結(jié)構(gòu)（下圖）控制下的地震破裂特征（上圖）

圖4 阿留申-阿拉斯加俯沖帶區(qū)域，斷層結(jié)構(gòu)控制作用下的地震破裂特征

圖 5 大洋俯沖帶外增生楔內(nèi)部結(jié)構(gòu)和寬度控制淺部放大效應(yīng)的海嘯災(zāi)害

研究結(jié)論指出，Shumagin段的地震海嘯災(zāi)害威脅相對較低，而Semidi段由于其特殊的斷層結(jié)構(gòu)和活躍的地震活動，具有較高的海嘯災(zāi)害潛在風(fēng)險。這一發(fā)現(xiàn)強調(diào)了斷層結(jié)構(gòu)對地震發(fā)生、破裂類型以及海嘯影響的關(guān)鍵作用，為阿留申-阿拉斯加俯沖帶的地震海嘯災(zāi)害評估提供了科學(xué)依據(jù)，對全球地震海嘯災(zāi)害研究具有重要的實踐意義。

這項研究不僅深化了我們對俯沖帶地震活動的理解，也為未來地震預(yù)警和災(zāi)害管理提供了重要的科學(xué)指導(dǎo)。

本研究受國家自然科學(xué)基金項目，中國科學(xué)院項目，廣東省重點領(lǐng)域研發(fā)計劃項目的資助。

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