2021年5月22日，青海省瑪多縣發生了Mw 7.4級地震，這是過去三十年來唯一發生在青藏高原巴顏喀拉塊體內部的強震。此次地震不僅引發了廣泛關注，也為地震學界帶來全新挑戰：塊體內部斷裂是否具有孕育強震的潛力？其破裂過程和孕震機制如何？近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室、邊緣海與大洋地質實驗室（OMG）邱強研究員團隊以?Friction heterogeneity constrains rupture dynamics across a narrow seismogenic zone: The 2021 Mw 7.4 Maduo Earthquake (Eastern Tibet)為題，在Earth and Planetary Science Letters上發表最新研究成果，為這些問題提供了新的見解，博士生肖奎霖為論文第一作者，研究員邱強為通訊作者。

瑪多地震發生在巴顏喀拉塊體內部，該區域發育有多條大型走滑斷裂，具備發生類似強震的構造背景，因此亟需認識此類塊體內部地震的孕震過程。然而，由于缺乏對斷層深部滑移過程的直接觀測，其滑移量值與范圍等關鍵參數難以準確描述，從而限制了對斷層力學過程的理解和地震危險性的評估。

邱強研究員團隊整合了全球導航衛星系統（GNSS）和合成孔徑雷達干涉測量（InSAR）的地表形變觀測數據，采用基于分辨率優化的同震滑移反演方法，實現了對瑪多地震同震滑移特征的精細刻畫，模擬結果與衛星觀測數據高度一致（圖1）。該方法通過迭代自動優化斷層不同深度的位錯單元尺寸，平衡模型分辨率與數據擬合度，從而更準確地刻畫斷層滑移分布。

研究揭示了瑪多地震破裂的三個關鍵特征：最大滑移量約9米，集中在斷層東段；孕震層寬度僅限于約2-8公里的狹窄深度范圍（圖1）；斷層淺部（約2公里以上）存在約40%的淺部滑移虧損（SSD）（圖2）。這些特征表明，瑪多地震的破裂過程具有顯著的深度依賴性和東西段不對稱性。

為驗證反演結果的可靠性并揭示其內在物理機理，團隊開展了基于InSAR數據與地質信息約束的二維地震周期模擬，量化了斷層沿走向不同位置處的摩擦屬性差異。模擬結果顯示，動力學模型與反演模型高度一致；東段孕震層更深（約4.1-7.6公里）、更寬、速率弱化屬性更強；而西段孕震層更淺（約2.3-5.1公里）、更窄、速率弱化屬性較弱（圖3）。這種分段差異導致東段在更大的范圍內積累更多應變能并在地震中釋放，從而形成東西段不對稱的破裂模式。淺部的速率強化層阻礙了破裂向上傳播，從而產生了約40%的SSD，剩余能量可能通過震后余滑或長期的震間蠕滑逐漸釋放，因此東段存在較高的淺部余滑潛力。

基于優化的滑移模型，團隊計算了庫侖應力變化，發現應力增加區域能更好地解釋震后數日至數年的余震分布，為未來地震危險性評估提供了基礎參照模型（圖4）。其中，東昆侖斷裂的瑪沁-瑪曲段受應力加載顯著，可能是未來潛在的強震危險區。結合東段孕震層更強的速率弱化屬性，巴顏喀拉東部地區可能存在更高的地震風險，未來需要增強監測。

此外，團隊比較了瑪多地震及其他區域Mw≥6.9走滑地震的應力降估計，結果顯示分辨率優化的滑移模型具有更高的應力降，且各個模型間存在顯著差異（圖5）。這表明在同一框架下系統地重新建立全球大地震的滑移模型和應力降估計的重要性。

此次研究不僅揭示了瑪多地震的破裂機理（圖6），還為青藏高原其他塊體內部斷層的孕震研究提供了新思路，為防災減災策略的制定提供了量化依據。

研究工作得到了廣東省重大人才工程項目和國家自然科學基金等項目的資助。

論文信息：Kuilin Xiao,Qiang Qiu,2025. Friction heterogeneity constrains rupture dynamics across a narrow seismogenic zone: The 2021 Mw 7.4 Maduo Earthquake (Eastern Tibet),Earth and Planetary Science Letters,DOI:10.1016/j.epsl.2025.119769

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119769

圖 1?2021 年Mw 7.4瑪多地震同震滑移模型及其與地表觀測的擬合

圖 2?正則化同震滑移和余震在深度上的分布特征

圖3?動力學模型的摩擦屬性設置及模型在地表和深度上的滑移預測與運動學模型對比

圖4?瑪多地震在巴顏喀拉東部昆侖山口-江錯斷層及鄰近斷裂系統區域產生的庫侖應力（?CFS）分布特征

圖5?瑪多地震及其它全球Mw ≥ 6.9走滑地震的應力降估計

圖6?狹窄孕震帶上的摩擦屬性差異很可能控制了2021年瑪多地震沿巴顏喀拉塊體東部昆侖山口-江錯斷層的孕震行為