中国科大基于观测约束的三维模拟揭示拉分盆地增强断层阶区地震破裂跳跃能力

　 近日，学院胡峰副教授课题组通过观测数据约束的三维地震动力学破裂模拟，揭示了拉分盆地对地震破裂跨越断层阶区能力的促进作用。相关成果以“Enhanced Earthquake Rupture Jumping Distance Across Step-Overs With Pull-Apart Basin: Insights From Observation-Constrained 3-D Dynamic Rupture Simulations”为题，近日发表于国际地球科学知名期刊《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》。

　　断层阶区通常被认为是阻碍地震破裂继续传播的重要几何屏障，但对于较强的走滑地震，广泛存在破裂成功跨越阶区、产生更大的级连破裂地震的现象。拉分盆地广泛发育于走滑断层的拉张型阶区，其内部通常填充低速沉积物。此前，这类盆地结构对破裂跳跃通过断层阶区的能力有多大影响，仍缺乏系统的研究。

　　研究团队基于天然拉分盆地几何特征，建立了拉分盆地模型，进行了三维动力学破裂模拟。结果表明，拉分盆地能够显著增强地震破裂跨越阶区的能力，其中深拉分盆地的促进作用尤为明显（图1），对于浅盆地则有可能受到浅部成核能力的控制。这种作用可能是低速结构对破裂成核阈值的降低、盆地所导致的地震动放大和聚焦、以及盆地结构带来的双向介质（bi-material）界面共同作用的结果。

　　图1 均匀应力和随深度变化应力下，深盆地模型不同的盆地几何下的地震势。红色虚线表示没有拉分盆地存在时不同断层重叠距离下的临界跳跃距离，两条蓝色虚线间为天然拉分盆地平面几何统计得到的盆地几何参考范围。

　　研究提出主断层末端的停止震相在破裂跳跃中起关键作用，如图2展示的子断层成核区域和停止震相传播方向一致。在相似的应力条件下，超剪切破裂的存在本身可能并不会导致跳跃距离的增加，由于其破裂前锋的分裂均有可能导致触发能力的下降。停止震相仍是控制子断层成核传播的关键因素之一。

　　图2 在均匀应力和随深度变化应力条件下，不同盆地几何模型中子断层成核区域初始0.5m滑移区域的累积滑移量，及其在底面和侧面的投影。

　　团队进一步基于拉张阶区演化视角，提出并讨论了包含Y型花状构造的拉分盆地概念模型，这为理解走滑断层拉张阶区跳跃距离的观测结果提供了解释思路，也为评估拉分盆地及其邻近区域的地震危险性提供了重要科学依据。本研究的第一作者为我院博士研究生卢泽昱，通讯作者为胡峰副教授。此次研究得到了国家自然科学基金（42074049）和中国科学院青年创新促进会的资助。

　　论文链接：

　　https://doi.org/10.1029/2025JB032114

　　相关文献：

　　Lu, Z., & Hu, F. (2026). Enhanced Earthquake Rupture Jumping Distance Across Step-Overs With Pull-Apart Basin: Insights From Observation-Constrained 3-D Dynamic Rupture Simulations. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 131(3), e2025JB032114.