宽大的“断层带”是地震的“高速公路” | 科技前线

地震破裂是地下岩石在构造应力作用下，突然发生快速错动和断裂的过程，是地震能量释放的直接源头。当地震时，如果地震破裂速度超越地下岩石的剪切波速，会产生类似超音速飞机突破音障的"马赫锥效应"，这一现象被称为超剪切破裂。超剪切速度下的地震破裂如同驶上“高速公路”，能在更大范围内产生更强烈的地面震动。

近日，中国科学院地质与地球物理研究所等与国内外研究机构合作，以2025年缅甸7.8级地震为研究对象，成功捕捉到一次在宽达2公里的断层带内持续传播超过200公里的超剪切破裂。该破裂速度高达约5.3km/s，揭示了断层带结构对破裂“超速行驶”的决定性控制作用。

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“超速行驶”的地震破裂

研究团队创新融合地震学、大地测量学等多学科观测手段，构建了高精度三维地表形变场，精确刻画了同震损伤带特征，成功反演了破裂速度时空演化过程和多点源震源机制，并精细还原了此次地震的破裂全过程。

·庞大的破裂尺度：2025年缅甸7.8级地震如同一把“刻刀”，沿实皆断裂带形成长约480公里的地表破裂，是迄今为止记录到的陆内地震最长破裂。平均滑移量达3.7米，分布于平均宽度约100米的同震损伤带内。

·清晰的加速过程：该破裂自震中呈双侧扩展，初始速度约3km/s，向南延伸约100公里后加速至超剪切状态（5.3km/s），并以此速度持续传播超过200公里。

结果揭示在宽断层损伤带内，亚剪切—超剪切转换距离及持续超剪切破裂，与震源动力学模拟结果具有高度一致性，为理解此类强震破裂物理机制提供了关键证据。

▲2025年缅甸地震地表位移场、同震损伤带宽度及地震破裂过程

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“路宽”才能“跑得快”

地震能否实现超剪切破裂，受断层结构、摩擦特性和应力状态等多种因素控制。研究通过接收函数反演等技术，发现2025年缅甸7.8级地震的孕震断层，具有宽约2公里、波速降幅达45%的显著低速带，是目前发现的最宽断层损伤带。

该断层带内部物质松散、波速较低、几何结构平直，为地震能量提供了理想的"高速通道"，使破裂得以保持超剪切状态长距离传播，揭示了厚层低速断层带在控制地震破裂动力学中的关键作用，明确了断层几何结构、损伤带特性与破裂动力学之间的内在联系。

▲缅甸地震断层损伤带宽度与断层带结构

研究发现，经过长期演化形成的先存断层损伤带，能够显著影响地震的破裂方式。宽而平直的低速断层带，为超剪切破裂提供了必要的物理条件。这一认识对发展更精确的地震危险性评估方法具有重要意义。

论文链接：

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

来源：中国科学院地质与地球物理研究所

责任编辑：宋同舟