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2024年1月1日，日本能登半岛发生7.5级地震，这是能登半岛地区自1885年有数据以来记录到的最强烈的地震。中国科学院空天信息创新研究院（空天院）张云俊研究员团队与美国、法国、日本等多国科学家合作，利用星载合成孔径雷达与地震波数据，共同探究此次地震发生机制。地震由地壳的裂缝（断层）两侧的岩石相互移动而产生，这种运动发生在局部且不连续。断层屏障是其中的粗糙区域，它将断层两侧锁定，吸收断层运动的能量，使其减速或者完全停止。但断层屏障可吸收的能量有限，在适当的条件下，其集聚的能量会导致其剧烈破裂，同时伴随强烈的震动。自2020年以来，能登半岛地下的断层一直发生众多小地震序列，但均未打破断层屏障。而2024年的这次地震包含两个相距16公里、相差10秒的破裂起始点，这个双重起始破裂突破断层屏障区域，导致能量的强力释放和地面的剧烈震动（图1），从而带来大量房屋倒塌、人员伤亡。图1 能登半岛地震的后向投影、断层滑移分布与双重起始破裂传播机制示意图能登半岛的这次地震中，由于该地区具备优良、密集的地震台网，并及时采集合成孔径雷达卫星影像，研究人员得以通过多源数据联合反演，获取精细的断层滑移分布和地震断层破裂过程，进而发现这种罕见的围绕断层凹凸体的“双重起始”破裂传播机制。这种破裂传播机制虽然在模拟实验中见过，但在自然环境中观察非常困难，因此这次地震也为探索地震破裂传播中的这些动态过程，提供难得的研究契机，对于研究断层屏障在地震破裂传播中的角色，以及地震灾害评估与减灾至关重要。该项研究成果以“Dual-initiation
ruptures in the 2024 Noto earthquake encircling a fault asperity at a swarm
edge”为题发表在《科学》杂志，并被选为当期封面。第一作者为美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）博士研究生徐浏威，通讯作者为美国加州大学圣芭芭拉分校纪晨教授和UCLA孟令森教授，合作者包括法国蔚蓝海岸大学让-保罗·安普埃罗教授，空天院张云俊研究员，UCLA博士研究生Saeed Mohanna，以及日本东京大学青木陽介教授。![]()
近年来，该国际化研究团队在地震震源方面取得一系列进展，包括利用我国陆探一号卫星在内的多源合成孔径雷达影像和地震波数据，研究2023年的7.8级土耳其地震（图2）和2021年的7.4级青海玛多地震（图3），成果分别发表于《通讯-地球与环境》和《地球物理研究期刊：固体地球》。其中，研究团队利用高空间分辨率、高相干性的陆探一号影像成功获取了土耳其地震的近场形变观测（图2a-b），为后续的断层滑移反演和解译提供关键支撑。![]()
图2 土耳其地震同震形变场
(a-b)：雷达视线方向形变场（陆探一号），(c)：三维形变场（结合陆探一号、哨兵一号、ALOS-2）
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图3 2021年青海玛多地震
（a-c）地震破裂过程与能量分布；（d-e）三维同震形变场
Xu, L., Ji, C., Meng, L., Ampuero, J.P., Yunjun, Z.,
Mohanna, S., Aoki, Y. (2024).Dual-initiation ruptures in the 2024 Noto
earthquake encircling a fault asperity at a swarm edge, Science, 385(6711),
871-876.
https://doi.org/10.1126/science.adp0493
Xu, L., Mohanna, S., Meng, L., Ji C, Ampuero, J.P., Yunjun, Z., Hasnain, M., Chu, R., Liang, C.(2023). The overall-subshear and multi-segment rupture of the 2023 Mw7.8 Kahramanmaraş, Turkey earthquake in millennia supercycle, Communications Earth & Environment, 4(1), 379.
https://doi.org/10.1038/s43247-023-01030-x
Xu, L., Yunjun, Z., Ji, C., Meng, L., Fielding, E. J., Zinke, R., & Bao, H. (2023). Understanding the Rupture Kinematics and Slip Model of the 2021 Mw 7.4 Maduo Earthquake: A Bilateral Event on Bifurcating Faults. Journal of Geophysical Research: Solid Earth,128(4),e2022JB025936.
https://doi.org/10.1029/2022JB025936
