摘要
大地测量和地震学观测揭示了 2023年土耳其双重地震破裂的初始过程和扩展模式,然而,沿东安纳托利亚断裂带深部结构变化在双重地震破裂过程中的作用尚不清楚.为了阐明该双重地震破裂过程与深部构造的关系,通过收集到的大量高质量P波和S波走时数据对,采用地震双差重定位和非线性多参数联合反演方法获得了双重地震破裂带的高分辨率速度(VP、VS)和泊松比(σ)结构.研究结果显示,该双重地震具有明显不同的诱发机制,并与断裂带强烈对比的地震结构属性变化以及不同板块构造过程密切相关.第一个7.8级地震发生在死海断裂带最北端的岩石强度强-弱变化的刚性过渡区,而第二个7.6级地震则起始于地震孕震层的塑性带,该孕震带以低地震波速度和高流体饱和度为特征,并且沿着Çardak断层左右延伸.研究认为,沿着7.8级地震破裂带所观察到的显著地震结构差异主要是由东安纳托利亚板块弱化部分与阿拉伯块体的脆性部分之间强烈倾斜碰撞造成的,而7.6级地震破裂带则是因为塞浦路斯板片向北俯冲以及随后拆沉引起的流体侵入,提高了震源区流体应力而导致的塑性变形.此外,第一次地震(El)的发生有助于减轻第二次地震(E2)断层上的剪切应力,从而可能减缓E2事件的破裂.但与此同时,由于两个大走滑断层交汇形成的三角区域内存在双左旋走滑结构,第一个地震显著降低了东安纳托利亚板块作用在E2断层上的正应力,这种正应力减少不仅降低了Çardak断层面的有效摩擦力和增加断层内岩石孔隙度,而且导致应变力下降和库仑应力的重新分布,进而有助于E2事件发生.这一解释很好地阐明了第二次地震发生在大约9个小时之后的原因,即流体从深部渗入到震源区,需要积累足够长时间以达到诱发断层失衡所需的应力.本研究所提出的双震破裂模式与控制单个地震破裂的模型不同,为减轻土耳其或欧洲潜在地震灾害提供重要信息.同时,从这次事件中汲取的经验教训也有助于重新评估中国南北地震带或全球其他具有类似地质构造地区发生灾难性地震风险.
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