地震破裂過程中釋放的部分能量會在主斷層面周圍形成損傷帶（damage zone），表現(xiàn)為具有一定寬度的彌散非彈性變形，伴隨顯著剪切波速下降。超剪切破裂段通常發(fā)育于幾何結(jié)構(gòu)簡單的斷層或“高速通道”，有效減少了能量向周圍介質(zhì)的耗散，從而促進(jìn)破裂加速至超剪切狀態(tài)并形成長距離地表破裂。然而，斷層帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)（低速帶或損傷帶）如何影響超剪切破裂轉(zhuǎn)換與持續(xù)距離，特別是在長距離超剪切破裂中的作用機(jī)制，目前仍不明確。
為深入探究超剪切強(qiáng)震破裂的震源物理機(jī)制及其與斷層損傷帶之間的關(guān)系，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所韋生吉研究員、王新特聘研究員及陳凌研究員，聯(lián)合中國地震局地質(zhì)研究所單新建研究員團(tuán)隊、萊斯大學(xué)施其斌博士、南洋理工大學(xué)曾洪玉博士、密歇根大學(xué)黃一荷教授等，深度融合地震學(xué)和多源影像大地測量，利用高分辨率地震形變、地震破裂過程運動學(xué)反演和接收函數(shù)斷層帶結(jié)構(gòu)成像等技術(shù)方法，構(gòu)建了2025年緬甸地震高精度地表三維形變場，刻畫了同震損傷帶寬度，反演了破裂速度、多點源機(jī)制解及動態(tài)破裂過程，約束了發(fā)震斷層帶波速降和幾何特征（圖1）。這些結(jié)果揭示，在寬斷層損傷帶內(nèi)，亞剪切—超剪切轉(zhuǎn)換距離及持續(xù)超剪切破裂，與震源動力學(xué)模擬結(jié)果具有高度一致性，為理解此類強(qiáng)震破裂物理機(jī)制提供了關(guān)鍵證據(jù)。
圖1 2025年緬甸地震地表位移場、同震損傷帶寬度及地震破裂過程
研究發(fā)現(xiàn)：2025年緬甸地震沿實皆斷裂帶形成長約480公里的地表破裂，是迄今為止記錄到的陸內(nèi)地震最長破裂。平均滑移量達(dá)3.7米，分布于平均寬度約100米的同震損傷帶內(nèi)。該破裂自震中呈雙側(cè)擴(kuò)展，初始速度約3 km/s，向南延伸約100公里后加速至超剪切狀態(tài)（5.3 km/s），并以此速度持續(xù)傳播超過200公里。發(fā)震斷層具有一個寬約2公里、波速降約45%的斷層損傷帶，是目前研究發(fā)現(xiàn)的最寬損傷帶（圖2）。該斷層內(nèi)部物質(zhì)松散、速度低、幾何形態(tài)平直，使地震能量得以沿其“高速通道”集中釋放，從而維持了長距離的超剪切破裂。揭示了厚低速斷層帶在控制地震破裂過程中的重要性，強(qiáng)調(diào)了斷層幾何—厚損傷帶—破裂動力學(xué)之間的耦合關(guān)系，表明斷層長期演化所形成的先存斷層損傷帶不僅能夠深刻影響大型地震的破裂方式，并為未來地震周期模擬與抗震減災(zāi)提供了新的物理約束。
圖2 緬甸地震斷層損傷帶寬度與斷層帶結(jié)構(gòu)
研究成果發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Science（韋生吉，王新，李成龍，曾洪玉，馬張烽，施其斌，陳晗，黃一荷，呂明哲，廖江濤，楊順，白一鳴，Phyo Maung Maung,Kyawmoe Oo,Yin Myo Min Htwe，張建勇，Luca Dal Zilio，單新建，陳凌. Supershear rupture sustained through a thick fault zone in the 2025 Mw 7.8 Mandalay earthquake[J].?Science,2025. DOI:?10.1126/science.adz2101.）。研究受國家自然科學(xué)基金（NSFC92355001）等資助。