揭示缅甸大地震跨尺度破裂过程

近日，南方科技大学地球与空间科学系副教授陈克杰、孟浩然和张振国团队联合合作者在《科学进展》发表研究成果。 2025年3月28日，缅甸曼德勒发生7.7级地震，沿实皆断裂形成长度约为510公里的破裂，显著超出此前识别长度约260公里的地震空区。此次地震中，专业台网记录了整体传播过程、断层附近的监控摄像机记录了局地滑动过程，使这两个尺度的破裂过程能够相互对照。 研究团队首先利用广东和澳大利亚地震台阵记录的高频地震波追踪辐射源沿断层的迁移，并结合瑞利波相干分析约束破裂速度。结果显示，破裂从震中向南北两侧扩展，南向破裂由较慢的亚剪切传播转为持续的超剪切传播，在较长距离上达到约4.8至5.3公里/秒。 与此同时，高频GNSS记录地表位移随时间的变化，强震和远震波形提供滑动的时间信息，光学与雷达遥感描绘断层几何及地表形变。团队研究发现其主要滑动集中在深度15公里以上。

研究示意图。南方科技大学供图 在Thazi太阳能电站，距地表断层约15米的一台监控摄像机记录了破裂经过时的地面运动。研究团队对视频进行了稳像处理和镜头畸变校正，结合现场测量完成尺度标定，并利用现场照片的拍摄时间校正视频时钟，使局地运动能够与专业台网确定的破裂时序进行对照。 他们发现，当地断层两侧约2.8米的相对错动主要在约2秒内完成。在主要的沿断层滑动开始前，地面已出现明显的断层法向位移，运动特征与局地亚剪切脉冲式破裂的理论预期相符。此外，破裂前缘在Thazi太阳能电站附近以超剪切速度传播，而摄像机记录的浅表运动却具有亚剪切破裂特征。 团队利用三维破裂动力学模拟考察深浅部摩擦弱化差异的影响，发现断层开始滑动后，其强度会随滑移逐渐下降。模型中较深部的滑移弱化距离为0.18至0.40米，经历较小滑移即可完成主要强度下降，有利于超剪切破裂的形成与持续传播。浅部则根据视频估计采用约1.24米的弱化距离，需要更大的滑移才能完成弱化。 该模型还在摄像机附近的浅部设置了较高的黏聚强度，用以近似考虑断层周围损伤变形的耗能作用。较大的弱化距离与较高的局部强度共同限制了浅部破裂的加速，使深部超剪切传播与浅部亚剪切破裂能够在模拟中共存。这种深度差异为台阵和视频记录差异提供了一种合理解释。视频也为检验震源模型提供了参照。 对于约510公里的超长破裂，动力学模拟显示，较高初始应力、动态弱化及平直断层几何共同有利于破裂长距离传播。团队还提出了P波引起的应力扰动触发次级反向破裂的可能情景。 地震台、GNSS和卫星遥感构成了现代大地震研究的主要观测基础。与此同时，安防摄像机、手机、行车记录仪和无人机等，也越来越多地记录下自然灾害发生的过程。这些日常设备可能恰好位于专业台网覆盖不足的地点，保留关键的局地运动信息。 该研究将数百公里尺度的破裂传播与断层旁数秒内的地面运动联系起来，为专业观测与泛在视频协同研究大地震提供了新的途径。