2001年11月14日，青藏高原的東昆侖斷裂帶發(fā)生昆侖山口西MS 8.1地震，這是自1951年西藏當雄MS 8.0級大地震以來中國大陸發(fā)生的震級最大、地表破裂最長的一次地震。震后現(xiàn)場考察和破裂過程反演結果表明這是一次破裂過程非常復雜的走滑地震事件，并有超剪切破裂的發(fā)生。研究這次地震的自發(fā)破裂過程特性及影響因素，對于認識大陸型特大地震的發(fā)生機理具有重要意義。

圖1. 2001年昆侖山口西MS 8.1地震震區(qū)地質構造.

中國地震局地球物理研究所博士研究生奉建州、李平恩研究員、廖力副研究員、吳慶舉研究員基于破裂動力學物理規(guī)律的彈性動力學方程和摩擦準則，采用曲線網(wǎng)格有限差分法研究了昆侖山口西MS8.1地震的自發(fā)破裂動力學過程，深入討論了影響這次地震復雜破裂過程的動力學因素。

圖2. 研究區(qū)域的背景應力場，摩擦準則和臨界滑移距離分布.

動力學模擬結果顯示這次地震是一次由西向東傳播的單側破裂事件。破裂以亞剪切速度從初始破裂點向東傳播約100公里后發(fā)展成為超剪切破裂，同時地震矩釋放率急劇增加，見圖3。在斷層面上，走滑分量明顯大于傾滑分量。滑移主要集中在20 km深度內的主斷層（簡稱MKF）（圖1）上，并在庫賽湖附近最大，形成本次地震的宏觀震中。模擬結果表明，青藏高原最大水平主壓應力方向沿NNE～NE方向的順時針旋轉，分布在整個斷層面的低摩擦系數(shù)，以及MKF上動、靜摩擦系數(shù)的較大差異，可能是這次地震發(fā)展為具有超長破裂帶的超剪切破裂地震的重要原因。這次地震的超剪切破裂首先發(fā)生在斷層深部而不是地表，表明對于這次地震主要是由于Burridge-Andrews機制而不是自由表面效應控制了超剪切破裂的發(fā)生。

圖3. (a) 斷層面上每隔1秒的破裂時間等值線；(b) 11 km深度處破裂前緣滑動速率的走滑分量隨時間的變化；(c) 自由表面上破裂前緣滑動速率的走滑分量隨時間的變化.

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圖4. (a) 斷層面最終傾向位移量；(b) 斷層面最終走向位移量；(c) 地表走滑位移量分布.

研究成果于2023年6月發(fā)表在國際主流地學期刊《Tectonophysics》（Feng, J., Li, P*., Liao, L*., Wu, Q. 2023. Numerical simulation study on the spontaneous rupture process and its influencing factors of the 2001 MS 8.1 Kunlun earthquake in China. Tectonophysics, 862, https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.229956.）。本研究由國家自然科學基金項目(41674105)、中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務專項(DQJB23X14, DQJB22Z02)聯(lián)合資助。

作者簡介：

第一作者：奉建州，男，博士研究生，主要從事地震破裂動力學數(shù)值模擬研究。

通訊作者：李平恩，研究員，主要從事地殼形變及地震應力數(shù)值模擬，斷層破裂動力學數(shù)值模擬研究工作。

Email：pingen@cea-igp.ac.cn

通訊作者：廖力，副研究員，主要從事地震應力演化，斷層破裂動力學數(shù)值模擬研究工作。

Email: liaoli@ cea-igp.ac.cn

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