2023甘肃积石山Mw6.0地震：发生在盲冲断层上的一次慢的单侧破裂事件

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2023年12月18日甘肃积石山发生Mw6.0地震，共造成151人死亡，982人受伤，并诱发了严重的滑坡、泥流等地质灾害。由于震中位于多个断层交汇区（图1），使用区域台网地震目录、震源机制解和大地测量资料反演的地表形变场识别本次地震的发震构造十分困难。其次，地震科考发现了3段总长约8公里的地表裂纹，是否属于同震地表破裂仍存在争议。此外，研究地震的自发破裂过程对于理解震源物理过程和震后灾害评价（例如，强震动数值模拟与烈度评估）有重要意义。


图1积石山Mw 6.0地震的构造背景和余震分布

中国地震局地球物理研究所张龙与南方科技大学何仲秋等人对积石山地震的余震时空分布与主震的动力学过程进行了深入分析。利用布设在余震区的平均间距1-2公里的60套短周期地震仪，采用人工智能地震检测技术及波形互相关方法，获得了10333个高精度的余震位置。利用强震动波形和InSAR形变场作为约束，使用曲线网格有限差分方法模拟了积石山地震的破裂动力学过程。

余震主要分布在具有较大同震滑移量区域的四周，为典型的“日冕”现象（图1b）。剖面上，高精度的余震精细地刻画出了发震断层及触发的共轭断层的几何结构。发震断层面倾向北东，倾角49°，共轭断层倾向南西，倾角45°(图2)。库仑应力变化与余震时空分布显示，共轭断层在主震发生之后即由主震引起的静态应力变化激活。主震的发震断层并非已知的盆地边界断层，如积石山东缘断裂、积石山西缘断裂、拉脊山北缘断裂或拉脊山南缘断裂，而是大河家盆地内部一条未被识别的隐伏断层（图4）。动力学模拟结果显示，破裂在前1.4秒传播的很慢，1.5-3秒向上倾方向和北西方向单侧传播，6秒之后破裂停止在距地表10公里处（图3），平均破裂速度1.73千米/秒，辐射效率小于30%。


图2积石山地震余震精定位结果及断层结构解译

较深的余震分布范围（8-16千米）、较深的同震滑动区域（10千米以下）和光滑的InSAR地表形变场表明，积石山地震并未破裂至地表。野外调查发现的不连续裂纹很可能是地裂缝。较低的破裂速度和辐射效率表明发震断层可能是一条不成熟的盆地内隐伏活断层。应力场反演显示了43°的主压应力方向，与印度板块向欧亚板块碰撞方向大体一致。地震地质的研究表明，位于青藏高原东北缘的积石山地区在过去5.4-10.3个百万年内缩短了26%。持续挤压以及较低的断层成熟度，可能暗示了该发震断层仍具备较高的地震风险。应加强地球物理学、地质学和大地测量学的密集观测，关注块体边界断层的强震危险性同时，也应重视盆地内隐伏断层的探测与地震风险评估。


图3积石山地震破裂动力学过程


图4积石山地震发震构造模式图

本研究获得的精定位目录在震后半个月内即发布在地震科学国际数据中心和国家地震科学数据中心，目前数据访问量超过6100次，已经被多个研究机构引用，有力地支持了积石山地震的其他研究工作。

余震目录下载地址：https://doi.org/10.5281/zenodo.12513307

研究成果2025年发表于学术期刊《Seismological Research Letters》（Zhang, L., Z. He, S. Wang, Y. Zhang, S. Li, Z. Zhang, and L. Fang (2025). The 2023 Mw 6.0 Jishishan earthquake: a slow unilateral rupture on a blind thrust fault revealed by high-precision earthquake locations and dynamic modeling, Seismol. Res. Lett. https://doi.org/10.1785/0220240333）。本研究由中国地震局地球物理研究所基本科研业务专项(DQJB23Y45)、国家自然科学基金项目(42204069, 42374081,42174057)和中国地震局地震科技星火计划(XH23047A)联合资助。

【作者简介】
第一作者：张龙，副研究员，主要从事微震检测与定位、重复地震识别等方面的研究。Email：[email protected]
第一作者：何仲秋，博士生，主要从事地震动力学数值模拟方面的工作。Email: [email protected]
通讯作者：房立华，研究员，主要从事人工智能地震学、地震精确定位和深部结构成像研究工作。Email：[email protected]