2021年5月22日，青海省玛多县发生了Mw 7.4级地震，这是过去三十年来唯一发生在青藏高原巴颜喀拉块体内部的强震。此次地震不仅引发了广泛关注，也为地震学界带来全新挑战：块体内部断裂是否具有孕育强震的潜力？其破裂过程和孕震机制如何？近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室、边缘海与大洋地质实验室（OMG）邱强研究员团队以 Friction heterogeneity constrains rupture dynamics across a narrow seismogenic zone: The 2021 Mw 7.4 Maduo Earthquake (Eastern Tibet)为题，在Earth and Planetary Science Letters上发表最新研究成果，为这些问题提供了新的见解，博士生肖奎霖为论文第一作者，研究员邱强为通讯作者。

玛多地震发生在巴颜喀拉块体内部，该区域发育有多条大型走滑断裂，具备发生类似强震的构造背景，因此亟需认识此类块体内部地震的孕震过程。然而，由于缺乏对断层深部滑移过程的直接观测，其滑移量值与范围等关键参数难以准确描述，从而限制了对断层力学过程的理解和地震危险性的评估。

邱强研究员团队整合了全球导航卫星系统（GNSS）和合成孔径雷达干涉测量（InSAR）的地表形变观测数据，采用基于分辨率优化的同震滑移反演方法，实现了对玛多地震同震滑移特征的精细刻画，模拟结果与卫星观测数据高度一致（图1）。该方法通过迭代自动优化断层不同深度的位错单元尺寸，平衡模型分辨率与数据拟合度，从而更准确地刻画断层滑移分布。

研究揭示了玛多地震破裂的三个关键特征：最大滑移量约9米，集中在断层东段；孕震层宽度仅限于约2-8公里的狭窄深度范围（图1）；断层浅部（约2公里以上）存在约40%的浅部滑移亏损（SSD）（图2）。这些特征表明，玛多地震的破裂过程具有显著的深度依赖性和东西段不对称性。

为验证反演结果的可靠性并揭示其内在物理机理，团队开展了基于InSAR数据与地质信息约束的二维地震周期模拟，量化了断层沿走向不同位置处的摩擦属性差异。模拟结果显示，动力学模型与反演模型高度一致；东段孕震层更深（约4.1-7.6公里）、更宽、速率弱化属性更强；而西段孕震层更浅（约2.3-5.1公里）、更窄、速率弱化属性较弱（图3）。这种分段差异导致东段在更大的范围内积累更多应变能并在地震中释放，从而形成东西段不对称的破裂模式。浅部的速率强化层阻碍了破裂向上传播，从而产生了约40%的SSD，剩余能量可能通过震后余滑或长期的震间蠕滑逐渐释放，因此东段存在较高的浅部余滑潜力。

基于优化的滑移模型，团队计算了库仑应力变化，发现应力增加区域能更好地解释震后数日至数年的余震分布，为未来地震危险性评估提供了基础参照模型（图4）。其中，东昆仑断裂的玛沁-玛曲段受应力加载显著，可能是未来潜在的强震危险区。结合东段孕震层更强的速率弱化属性，巴颜喀拉东部地区可能存在更高的地震风险，未来需要增强监测。

此外，团队比较了玛多地震及其他区域Mw≥6.9走滑地震的应力降估计，结果显示分辨率优化的滑移模型具有更高的应力降，且各个模型间存在显著差异（图5）。这表明在同一框架下系统地重新建立全球大地震的滑移模型和应力降估计的重要性。

此次研究不仅揭示了玛多地震的破裂机理（图6），还为青藏高原其他块体内部断层的孕震研究提供了新思路，为防灾减灾策略的制定提供了量化依据。

研究工作得到了广东省重大人才工程项目和国家自然科学基金等项目的资助。

论文信息：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

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2025.119769

图 1 2021 年Mw 7.4玛多地震同震滑移模型及其与地表观测的拟合

图 2 正则化同震滑移和余震在深度上的分布特征

图3 动力学模型的摩擦属性设置及模型在地表和深度上的滑移预测与运动学模型对比

图4 玛多地震在巴颜喀拉东部昆仑山口-江错断层及邻近断裂系统区域产生的库仑应力（∆CFS）分布特征

图5 玛多地震及其它全球Mw ≥ 6.9走滑地震的应力降估计

图6 狭窄孕震带上的摩擦属性差异很可能控制了2021年玛多地震沿巴颜喀拉块体东部昆仑山口-江错断层的孕震行为