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张喆

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导语：2023年2月6日，土耳其东南部地区连续发生2次强烈地震，两次强震时间差约9小时，震中相距约96千米，震级接近。震源特征分析表明，两次地震均为高倾角走滑事件，第一次地震持续时间长，至少80秒，且包含3次子事件；第二次地震持续时间短，不超过30秒，包含2次子事件。两次强震的破裂过程演化模拟显示，第一次强震的最大滑移为3.71米，第二次强震的最大滑移高达13.42米。由此可知，第一次地震影响范围更大，而第二次地震的局部影响更强。

根据中国地震台网测定，2023年2月6日土耳其连续发生两次7.8级地震，如图1所示，两次地震均发生在东安纳托利亚断裂带（East Anatolia Fault Zone：EAFZ），第一次位于南侧分支，第二次位于北侧分支，两次强震后3日内累计发生4.0级以上的余震近150次。强震造成土耳其和叙利亚两国总计超过2万余人遇难。

地震灾害的形成、分布特征和发震机制、破裂过程等震源特征密切相关。地震的发生可简单视作断层面的两侧发生相对位移和错动，表征地震发震特征的震源机制可直观地反映发震断层的几何形态和运动方式；同时，大地震的发生通常不仅具有较长的持续时间，而且具有较大的破裂尺度，地震破裂过程与时空演化特征正是反映和再现地震破裂在时间和空间上的动态持续变化。因此，对2023年2月6日土耳其两次7.8级强震的震源特征研究，有助于认识两次强震造成的灾害分布特征，对地震灾害认识和震后救援工作具有指导意义。

图1 2023年2月6日土耳其强震的构造背景

（a）发震区域周边构造与余震分布。黑色线条表示主要断层，黄色箭头表示断层两侧运动方向，红色六角星表示两次强震震中，红色沙滩球为两次强震矩张量解，灰色沙滩球为历史地震的矩心矩张量解，彩色圆圈表示余震及其深度；（b）发震断裂带周边背景构造，黄色虚线表示图（a）的展示范围。

1.震源机制解

「地震通常可以简单地视作断层面的两侧发生相对位错，但是断层面的形态是什么？位错方向是什么？这些问题都对地震学研究与震后救灾工作有十分重要的意义；通过矩张量反演得到的震源机制解可以很好地用一个点源近似地震发生时的力学过程，震源机制解中包含的走向与倾角这两个参数可以很直观地反映发震断层的几何形态，而滑动角则可以用一个角度近似整个断层面上下盘相对运动方式」

基于时空网格搜索和同步源约束反演确定了矩心位置、矩张量解以及相应的震源时间函数。如图2所示，第一次强震的矩震级Mw为7.82，矩心坐标为北纬37.29度、东经37.09度、矩心深度23.0 km，矩率函数峰值时刻为第26秒；断层面解为节面I：走向151°/倾角88°/滑动角175°，节面II：走向241°/倾角85°/滑动角2°，表明此次强震是一次高倾角走滑事件。第二次强震的矩震级Mw为7.62，矩心坐标为北纬38.05度、东经37.26度、矩心深度15.0 km，矩率函数峰值时刻为第8秒；断层面解为节面I：走向278°/倾角70°/滑动角-9°，节面II：走向12°/倾角81°/滑动角-160°，表明此次强震同样是一次走滑事件。两次地震矩震级差别不大，但持续时间和复杂性明显不同。第一次持续时间至少80秒，且包含3次子事件；第二次持续时间不超过30秒，包含2次子事件。

图2 土耳其两次强震的矩心矩张量解

（a）展示了第一次强震矩张量反演相关的台站分布、震源机制解、震源时间函数以及反演确定的参数；（b）展示了第二次强震矩张量反演相关的台站分布、震源机制解、震源时间函数以及反演确定的参数。

2.高频辐射源

「由于地震破裂前锋加速度变化较大，可以激发显著的高频（0.1~5.0赫兹）地震波信号，追踪这些高频信号可以了解地震破裂的时空演化过程，告诉我们地震破裂前锋在什么时刻到达了什么位置，得到这些数据后就可以很快地估计出破裂方向、破裂尺度与破裂速度等参数」

针对地震破裂尺度较大的第一次强震，基于宽频带地震台记录的垂直分量数据，利用反投影技术得到了高频辐射源的时空演化过程。如图3所示，第一次强震具有明显的双侧破裂特征，两侧累计破裂长度超过300 km，地震在84秒内释放了超过95%的高频能量（频率范围:0.4~2.0Hz），而辐射极值点对应的时刻在第25秒左右。东北向的辐射源占主导地位，分布在东北62°方位近128 km范围，时间段为0~41秒左右,破裂速度约3.1 km/s；南西向辐射源较弱，分布在218°左右的方向近187 km的范围，相应的时间段为42秒之后，平均破裂速度约2.2 km/s。

图3 第一次强震的高频辐射源时空演化过程

彩色填充的圆圈表示随时空变化的高频辐射源，红色六角星破裂起始点（仪器震中），黄色方块表示矩心位置；左上角插图展示了台阵相对震中的位置，右下角插图展示了归一化辐射能随时间的变化

3.地震破裂过程

「科研人员通过设置一个或者多个人造的“断层”作为真实发震断层的近似，计算人造断层上每一个时空位置处断层面滑移的大小与滑动角度，就可以得到人工合成地震波数据。通过比较合成数据与真实数据的相似程度，就可以大致估计出真实地震中断层面各处的动态时空过程，区别于震源机制的点源模型，破裂过程一般用发震平面来近似震源，更接近自然界中的实际情况」

为获得第一次强震更为详细的时空破裂特征，考虑到断层尺度和破裂方向以及震源机制，构建2个长度分别为220 km和180 km、宽度为50 km的断层平面，并将其离散为10 km × 10 km的网格；由于第二次强震持续时间较短，仅简单构建1个100 km × 30 km的断层平面，并将其离散为5 km × 5 km的网格。通过反演得到两次强震的有限断层模型，如图4所示。可以看出，第一次强震的最大滑移为3.71米；第二次强震的最大滑移高达13.42米。土耳其两次强震震级接近，第一次地震持续时间长，最大位错相对较。欢诙次地震持续时间短，破裂面积较。喜忝婊品逯到洗。可以预见，第一次地震影响范围更大，而第二次地震的局部影响更强。

图4 土耳其两次强震的有限断层反演

（a）第一次强震的有限断层模型与震源时间函数；（b）第二次强震的有限断层模型与震源时间函数。

致谢：

牛竞技电竞官网地震科学数据中心、地震学联合研究会（IRIS）提供了相关数据，王红强、杨家英等人对本文科普表述提出了有益建议和补充说明，徐伟民等人对本文整体架构、图文表述进行了重组修订和润色编辑，一并致谢。