近日，中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室王志研究员及其合作者，在2023年土耳其双重地震的研究上取得了重要进展。相关研究成果发表在《Science China Earth Sciences》/《中国科学地球科学》期刊上，研究员王志为论文第一作者和通讯作者，中国科学院青藏高原研究所研究员裴顺平和博士伏毅为论文共同作者
尽管大地测量和地震学观测已经揭示了土耳其双重地震破裂的初步过程和扩展模式，但东安纳托利亚断裂带深部结构变化在地震破裂过程中的作用仍然不甚明了。为了深入理解这一点，研究团队通过分析大量高质量的P波和S波走时数据，运用地震双差重定位和非线性多参数联合反演方法，得到了双重地震破裂带的高分辨率纵横波速度和泊松比结构。
研究发现两次地震具有不同的诱发机制，这些机制与断裂带的显著地震结构属性变化和板块构造过程紧密相关。7.8级的第一次地震发生在死海断裂带北端，这里的岩石强度从强渐变为弱，形成了一个刚性过渡区。而7.6级的第二次地震则起始于地震孕震层的塑性带，这一区域以低地震波速度和高流体饱和度为特征，并且沿着Çardak断层延伸。
研究认为，7.8级地震破裂带的显著地震结构差异主要是由于东安纳托利亚板块的弱化部分与阿拉伯板块的脆性部分之间发生了强烈的倾斜碰撞。而7.6级地震破裂带则是由于塞浦路斯板块向北俯冲和随后的拆沉引起的流体侵入，这增加了震源区的流体压力，导致了塑性变形。
此外，第一次地震的发生有助于减少第二次地震断层上的剪切应力，可能会延缓第二次地震的破裂。但是，由于两个大走滑断层交汇形成的三角区域内存在双左旋走滑结构，第一次地震显著降低了东安纳托利亚板块对第二次地震断层的正应力作用，这不仅降低了断层面的有效摩擦力和增加了断层内岩石的孔隙度，还导致了应变力的下降和库仑应力的重新分布，从而有助于第二次地震的发生。这一发现很好地解释了为什么第二次地震在第一次地震之后大约9个小时才发生，即流体从深部和周边区域渗入震源区需要足够的时间来积累诱发断层失衡所需的应力。
这项研究所提出的双重地震破裂模式与控制单个地震破裂的模型不同，它为减轻土耳其或欧洲潜在的地震灾害提供了重要的信息。同时，从这次地震事件中得到的经验教训也有助于重新评估中国南北地震带或全球其他具有类似地质构造地区发生灾难性地震的风险。
该项工作得到了国家自然科学基金项目和中国科学院项目的联合资助。
图1 研究区板块构造、7级以上历史地震、断层和地震余震分布图。两个红星分别代表Mw 7.8级和Mw 7.6级地震位置
图2 沿着双破裂带的多参数结构、走滑特征分布与双地震的结构特征和破裂过程模式图. A. 沿着双重地震破裂带深部结构、剩余重力异常和走滑特征分布图;B. 双重地震深部构造与破裂过程模式
论文信息：Zhi Wang*,Yi Fu,Shunting Pei. Relationship between seismic structures and the diverse rupture processes of the 2023 Türkiye earthquake doublet. Science China Earth Sciences 67(9),2810–2823,2024.
论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11430-023-1324-y
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