2023年12月18日甘肅積石山發(fā)生Mw6.0地震，共造成151人死亡，982人受傷，并誘發(fā)了嚴重的滑坡、泥流等地質(zhì)災(zāi)害。由于震中位于多個斷層交匯區(qū)（圖1），使用區(qū)域臺網(wǎng)地震目錄、震源機制解和大地測量資料反演的地表形變場識別本次地震的發(fā)震構(gòu)造十分困難。其次，地震科考發(fā)現(xiàn)了3段總長約8公里的地表裂紋，是否屬于同震地表破裂仍存在爭議。此外，研究地震的自發(fā)破裂過程對于理解震源物理過程和震后災(zāi)害評價（例如，強震動數(shù)值模擬與烈度評估）有重要意義。

圖1 積石山Mw 6.0地震的構(gòu)造背景和余震分布

中國地震局地球物理研究所張龍與南方科技大學(xué)何仲秋等人對積石山地震的余震時空分布與主震的動力學(xué)過程進行了深入分析。利用布設(shè)在余震區(qū)的平均間距1-2公里的60套短周期地震儀，采用人工智能地震檢測技術(shù)及波形互相關(guān)方法，獲得了10333個高精度的余震位置。利用強震動波形和InSAR形變場作為約束，使用曲線網(wǎng)格有限差分方法模擬了積石山地震的破裂動力學(xué)過程。

余震主要分布在具有較大同震滑移量區(qū)域的四周，為典型的“日冕”現(xiàn)象（圖1b）。剖面上，高精度的余震精細地刻畫出了發(fā)震斷層及觸發(fā)的共軛斷層的幾何結(jié)構(gòu)。發(fā)震斷層面傾向北東，傾角49°，共軛斷層傾向南西，傾角45°(圖2)。庫侖應(yīng)力變化與余震時空分布顯示，共軛斷層在主震發(fā)生之后即由主震引起的靜態(tài)應(yīng)力變化激活。主震的發(fā)震斷層并非已知的盆地邊界斷層，如積石山東緣斷裂、積石山西緣斷裂、拉脊山北緣斷裂或拉脊山南緣斷裂，而是大河家盆地內(nèi)部一條未被識別的隱伏斷層（圖4）。動力學(xué)模擬結(jié)果顯示，破裂在前1.4秒傳播的很慢，1.5-3秒向上傾方向和北西方向單側(cè)傳播，6秒之后破裂停止在距地表10公里處（圖3），平均破裂速度1.73千米/秒，輻射效率小于30%。

圖2 積石山地震余震精定位結(jié)果及斷層結(jié)構(gòu)解譯

較深的余震分布范圍（8-16千米）、較深的同震滑動區(qū)域（10千米以下）和光滑的InSAR地表形變場表明，積石山地震并未破裂至地表。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)的不連續(xù)裂紋很可能是地裂縫。較低的破裂速度和輻射效率表明發(fā)震斷層可能是一條不成熟的盆地內(nèi)隱伏活斷層。應(yīng)力場反演顯示了43°的主壓應(yīng)力方向，與印度板塊向歐亞板塊碰撞方向大體一致。地震地質(zhì)的研究表明，位于青藏高原東北緣的積石山地區(qū)在過去5.4-10.3個百萬年內(nèi)縮短了26%。持續(xù)擠壓以及較低的斷層成熟度，可能暗示了該發(fā)震斷層仍具備較高的地震風(fēng)險。應(yīng)加強地球物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)和大地測量學(xué)的密集觀測，關(guān)注塊體邊界斷層的強震危險性同時，也應(yīng)重視盆地內(nèi)隱伏斷層的探測與地震風(fēng)險評估。

圖3 積石山地震破裂動力學(xué)過程

圖4 積石山地震發(fā)震構(gòu)造模式圖

本研究獲得的精定位目錄在震后半個月內(nèi)即發(fā)布在地震科學(xué)國際數(shù)據(jù)中心和國家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心，目前數(shù)據(jù)訪問量超過6100次，已經(jīng)被多個研究機構(gòu)引用，有力地支持了積石山地震的其他研究工作。

余震目錄下載地址：https://doi.org/10.5281/zenodo.12513307

研究成果2025年發(fā)表于學(xué)術(shù)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）。本研究由中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)專項(DQJB23Y45)、國家自然科學(xué)基金項目(42204069, 42374081, 42174057)和中國地震局地震科技星火計劃(XH23047A)聯(lián)合資助。

【作者簡介】

第一作者：張龍，副研究員，主要從事微震檢測與定位、重復(fù)地震識別等方面的研究。Email：zhanglong@cea-igp.ac.cn

第一作者：何仲秋，博士生，主要從事地震動力學(xué)數(shù)值模擬方面的工作。Email: hezq2021@mail.sustech.edu.cn

通訊作者：房立華，研究員，主要從事人工智能地震學(xué)、地震精確定位和深部結(jié)構(gòu)成像研究工作。Email：flh@cea-igp.ac.cn