寬大的“斷層帶”是地震的“高速公路” | 科技前線

地震破裂是地下巖石在構造應力作用下，突然發生快速錯動和斷裂的過程，是地震能量釋放的直接源頭。當地震時，如果地震破裂速度超越地下巖石的剪切波速，會產生類似超音速飛機突破音障的"馬赫錐效應"，這一現象被稱為超剪切破裂。超剪切速度下的地震破裂如同駛上“高速公路”，能在更大范圍內產生更強烈的地面震動。

近日，中國科學院地質與地球物理研究所等與國內外研究機構合作，以2025年緬甸7.8級地震為研究對象，成功捕捉到一次在寬達2公里的斷層帶內持續傳播超過200公里的超剪切破裂。該破裂速度高達約5.3km/s，揭示了斷層帶結構對破裂“超速行駛”的決定性控制作用。

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“超速行駛”的地震破裂

研究團隊創新融合地震學、大地測量學等多學科觀測手段，構建了高精度三維地表形變場，精確刻畫了同震損傷帶特征，成功反演了破裂速度時空演化過程和多點源震源機制，并精細還原了此次地震的破裂全過程。

·龐大的破裂尺度：2025年緬甸7.8級地震如同一把“刻刀”，沿實皆斷裂帶形成長約480公里的地表破裂，是迄今為止記錄到的陸內地震最長破裂。平均滑移量達3.7米，分布于平均寬度約100米的同震損傷帶內。

·清晰的加速過程：該破裂自震中呈雙側擴展，初始速度約3km/s，向南延伸約100公里后加速至超剪切狀態（5.3km/s），并以此速度持續傳播超過200公里。

結果揭示在寬斷層損傷帶內，亞剪切—超剪切轉換距離及持續超剪切破裂，與震源動力學模擬結果具有高度一致性，為理解此類強震破裂物理機制提供了關鍵證據。

▲2025年緬甸地震地表位移場、同震損傷帶寬度及地震破裂過程

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“路寬”才能“跑得快”

地震能否實現超剪切破裂，受斷層結構、摩擦特性和應力狀態等多種因素控制。研究通過接收函數反演等技術，發現2025年緬甸7.8級地震的孕震斷層，具有寬約2公里、波速降幅達45%的顯著低速帶，是目前發現的最寬斷層損傷帶。

該斷層帶內部物質松散、波速較低、幾何結構平直，為地震能量提供了理想的"高速通道"，使破裂得以保持超剪切狀態長距離傳播，揭示了厚層低速斷層帶在控制地震破裂動力學中的關鍵作用，明確了斷層幾何結構、損傷帶特性與破裂動力學之間的內在聯系。

▲緬甸地震斷層損傷帶寬度與斷層帶結構

研究發現，經過長期演化形成的先存斷層損傷帶，能夠顯著影響地震的破裂方式。寬而平直的低速斷層帶，為超剪切破裂提供了必要的物理條件。這一認識對發展更精確的地震危險性評估方法具有重要意義。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz2101

來源：中國科學院地質與地球物理研究所

責任編輯：宋同舟