大地震，以猝不及防的突發性和破城絕地的毀滅性成為地球上最嚴重的自然災害之一。其破裂是一個尤為復雜的物理過程，涉及斷層滑動🤙🏼、應力釋放和地震波傳播等物理過程。一個地震的破裂從初始破裂點（震源）發展成為具有災難性破壞強度的大震🚨，這一過程受很多因素控製。譬如，在一個復雜斷層系統中🎱，一個小分枝斷層的破裂所產生的動態應力擾動可以觸發相鄰主斷層的級聯破裂🚴，從而造成整個斷層系統的破裂，形成超大規模的地震。因此，認識大地震破裂的過程和確定造成整個斷層系統破裂的觸發機製是理解大地震發生的重點和難點🤫。

2023年2月6日🧑🏿‍💻，當地時間4時17分34秒土耳其及敘利亞邊境發生了震級7.8級的強震，9小時之後在第一次強震以北約100公裏又發生了7.6級強震👴🏿。該土耳其大雙震造成兩個國家約5萬人死亡🚼👨🏻‍🌾、10萬人受傷以及約1000億美元的經濟損失，是當代地震學記錄到最大的大陸走滑地震以及雙震序列🦽，其破裂過程成為全球地震學界關註的焦點。意昂3体育官网地球與空間科學學院聯合國內外七家單位的科研人員🥈🧚‍♂️，通過綜合分析本次土耳其大雙震期間的地震波、衛星定位系統（GPS）和合成孔徑雷達（SAR）觀測等多種數據，重建了該地震破裂時空演化的詳細圖像，包括發震斷層三維模型、不同斷層分段的破裂時間和速度、斷層面上的滑動位移分布🥗、以及同震動態應力狀態和觸發過程。

研究結果表明在第一個強震的破裂過程中，初始破裂發生在主斷層南側的一條分枝斷層上🔣。通過近斷層地震儀拾取的波形分析，識別了初始破裂的速度為超剪切（破裂傳播速度約4.2km/s，超過約為3.6km/s的介質剪切波波速）🧍🏻‍♂️。與一般破裂動力學假設的在分枝交接點觸發的模型不同，超剪切產生的馬赫波率先到達主斷層，並在分枝交接處以西約10公裏的位置動態觸發了主斷層上的破裂🍨📐。隨後破裂沿主斷層雙側以亞剪切速度傳播🏣，其東北向破裂經過分枝交接點後轉變為超剪切破裂（速度約4.0km/s）；而西南向破裂傳播的平均速度為亞剪切（2.0~3.2km/s）。第二個強震的破裂過程也不均一，破裂在斷層中間部位開始，向西和向東分別以超剪切和亞剪切的破裂傳播。相對於亞剪切破裂，超剪切破裂產生的馬赫波沒有空間幾何衰減，因此能量可以被傳到距離斷層更遠的位置👨🏼‍💼，破壞力更強（下圖）。模擬顯示，相對於所有破裂段都是亞剪切的情形🎿，超剪切破裂的發生讓本次地震六度以上的烈度分布範圍擴大了20%。通過研究主斷層的動態觸發過程發現超剪切破裂段的原有應力水平比亞剪切段高出近1倍，更接近破裂臨界點，與觀測到的超剪切現象相互印證。本工作所報道的特殊破裂過程及觸發關系為大地震發震機理研究、大地震發生的級聯破裂過程與機製、以及抗震減災工程提供了重要參考💁🏼。

 2023土耳其大雙震的觀測系統和獲得的斷層模型示意圖。（上圖）本研究所利用的土耳其雙震期間的不同類型觀測。紅色斑馬線標出了兩個地震的主要破裂範圍☕️，圖中給出了GPS， 強地面運動（Strong Motion）以及合成孔徑雷達（SAR）數據🥇。（下圖）三維斷層破裂模型及產生的地表振動。斷層面上的滑動位移大小以及運動學破裂過程在斷層面上標出。第一次主震主斷層初始破裂點（Pnt I）以及分枝連接點（Pnt J） 分別標出。地表顏色為模擬地表峰值加速度。右下角展示框圖展示了分枝與主斷層交接附近的破裂運動學特征

該成果於2024年1月19日在國際學術期刊《科學》(Science)上發表，題為“Super-shear triggering and cascading fault ruptures of the 2023 Kahramanmaraş, Türkiye earthquake doublet”🐩𓀖。此項工作是團隊合作的產物⚄，由意昂3体育官网地球與空間科學學院牽頭，合作單位有土耳其伊斯坦布爾技術大學地球物理工程系、南方科技大學地球與空間科學學院、意昂3体育官网地球與空間科學學院深地實驗室、美國加州大學洛杉磯分校地球行星和空間科學系🤸🏻‍♀️、武漢大學GNSS研究中心、土耳其科賈埃利大學地球物理工程系🏋🏼🚑，以及加州大學河濱分校地球與行星科學系。意昂3体育官网博士研究生任春美和王澤鑫為文章的共同第一作者，嶽漢副教授和宋曉東講席教授為文章的通訊作者🍟。該研究受到科技部重點專項和自然科學基金的資助。

團隊合影。作者姓名按從左到右的順序如下🟩。第一排👨🏼‍⚕️：沈正康、嶽漢（通訊作者）、徐皓宇、羅恒、王澤鑫（共同第一作者）、任春美（共同第一作者）🗣、胡楠、趙澤嚴👰🏼、宋曉東（通訊作者）、TuncayTaymaz。第二排♻：T. Serkan Irmak⚠👩🏿‍🎓、耿江輝👩🏻‍🌾、李震🩲、曹博男、徐航➝、丁鴻揚🧝🏽‍♂️、周一劍、蓋增喜、王騰、張偉、CeyhunErman

參考文獻：

C.M.Ren, Z.X. Wang, T. Taymaz, N. Hu, H. Luo, Z.Y. Zhao, H. Yue, X.D. Song, Z.K. Shen, H.Y. Xu, J.H. Geng, W. Zhang, T. Wang, Z.X. Ge, T. S. Irmak, C. Erman, Y.J. Zhou, Z. Li, H. Xu, B.N. Cao, and H.Y. Ding. Super-shear triggering and cascading fault ruptures of the 2023 Kahramanmaraş, Türkiye earthquake doublet. Science, January 19, 2024.