地震動態(tài)觸發(fā)是指地震波傳播過程中產(chǎn)生的瞬時動態(tài)應(yīng)力擾動，促使近處或遠處已接近臨界狀態(tài)的斷層發(fā)生地震、震顫、慢滑移或其他形式的滑動(Hill and Prejean, 2015)。與靜態(tài)應(yīng)力變化相比，動態(tài)觸發(fā)具有傳播速度快、作用范圍廣、持續(xù)時間短等特點，能夠跨越數(shù)百至數(shù)千公里影響其他構(gòu)造帶(Gonzalez-Huizar et al., 2012; Velasco et al., 2008)。例如，2023 年 2 月 6 日土耳其雙震在超過1000公里之外的里海西部庫拉盆地，觸發(fā)了7 條斷層長達數(shù)十公里的無震滑移和56 座泥火山的噴發(fā)或形變(見https://igg.cas.cn/xwzx/cutting_edge/202509/t20250915_7968457.html )。因此，動態(tài)觸發(fā)不僅有助于解釋大震之后為何會出現(xiàn)遠距離地震或無震形變，也為認識斷層系統(tǒng)是否處于臨界狀態(tài)提供了重要窗口。

許多斷層在失穩(wěn)前可能已經(jīng)接近破裂或滑動條件。大地震產(chǎn)生的地震波可以對這些斷層施加動態(tài)應(yīng)力擾動。如果斷層摩擦強度較低，或者孔隙流體、溫壓條件、慢滑移活動等因素已經(jīng)使其接近失穩(wěn)狀態(tài)，即使較小的動態(tài)應(yīng)力擾動也可能觸發(fā)滑動。因此，動態(tài)觸發(fā)研究的意義不只是解釋某一次觸發(fā)事件，更在于識別哪些斷層對外部擾動敏感、哪些板塊界面可能已經(jīng)接近失穩(wěn)狀態(tài)。長期以來，動態(tài)觸發(fā)研究更多關(guān)注大振幅面波、P波和S波的作用。尤其是大地震產(chǎn)生的長周期面波，由于振幅大、傳播距離遠，被認為是遠場動態(tài)觸發(fā)的重要來源。然而，體波同樣能夠攜帶可觀能量，并在特定傳播路徑、振幅、周期和極化方向條件下，對斷層界面施加有效擾動。近日，美國、日本和法國的地震學(xué)家在《Science》發(fā)表研究，發(fā)現(xiàn)2011年日本東北9級大地震產(chǎn)生的核幔邊界反射波（ScS）動態(tài)觸發(fā)了日本地區(qū)多個俯沖板塊邊界的廣泛滑動(Park et al., 2026)。該發(fā)現(xiàn)揭示了一種此前未被充分認識的大震后動態(tài)觸發(fā)機制，也提示強震波場可能在主震結(jié)束后繼續(xù)影響板塊邊界的穩(wěn)定狀態(tài)。

ScS波是震源產(chǎn)生的S波向地球深部傳播，并在核幔邊界反射回到地表的S波（圖1）。研究團隊發(fā)現(xiàn)，2011年日本東北近海Mw9.0級大地震激發(fā)的ScS波到達日本附近時，GNSS記錄中出現(xiàn)了明顯的向東階躍式位移，最大幅度可達5-6毫米（圖1和圖2）。這一信號并非普通地震波引起的振蕩，而表現(xiàn)為一次近似永久性的地表位移。判斷這一階躍式位移來自何種物理過程，是該研究的核心。研究團隊首先檢驗了主震震源過程及其他近源機制的可能影響。如果這一階躍式位移只是主震矩釋放的延續(xù)、主震彈性響應(yīng)的一部分，或由海底滑坡、滑塌等過程造成，那么其空間分布應(yīng)主要受震源至臺站傳播路徑控制，在日本列島范圍內(nèi)應(yīng)相對平滑或近似均一。然而，觀測結(jié)果顯示，不同區(qū)域的階躍位移具有明顯差異，并呈現(xiàn)系統(tǒng)性的空間變化；上述模型均難以同時解釋觀測到的位移幅度和空間分布。在排除主震震源過程和其他近源機制之后，研究團隊提出ScS波到達時，在日本地區(qū)多個俯沖板塊邊界斷層面上觸發(fā)了一次廣泛滑動。該滑動并不局限于2011年日本東北主震破裂區(qū)，而可能是沿日本海溝和南海海槽相關(guān)板塊邊界的廣泛滑動。模型結(jié)果顯示，僅在主震破裂區(qū)的滑動，無法解釋遠離震源區(qū)域的GNSS位移；而將滑動區(qū)域擴展至日本地區(qū)多個板塊邊界后，模型能夠再現(xiàn)觀測到的向東位移空間變化特征；若進一步允許滑動量在空間上非均勻變化，模型擬合效果得到進一步改善（圖2）。

圖1 ScS波到達前后日本列島的地表運動觀測。（A）日本及周邊構(gòu)造背景，展示了2011年日本東北近海Mw 9.0主震、兩次強余震、GNSS臺站（黑色圓點）和F-net寬頻帶地震臺站（藍色三角）的分布；（B）近源ScS波傳播路徑示意圖；（C）GNSS和地震臺站記錄到的東西向地表運動。高亮?xí)r間窗為ScS波到達及本文分析時段；藍色曲線為地震臺站記錄，黑色曲線為GNSS臺站記錄；（D）所有GNSS臺站東西向位移的疊加結(jié)果。黑線為觀測記錄，綠線為主震模型模擬結(jié)果

圖2 GNSS向東階躍式位移的觀測與模擬對比。（A）ScS波到達前后，日本5個不同區(qū)域的東西向地表GNSS運動記錄。黑色和灰色為觀測記錄，紅線為線性擬合結(jié)果，用于估算階躍式位移幅度；綠線為主震模型模擬結(jié)果；（B）各GNSS臺站估算得到的階躍式位移幅度；（C）日本東北至西南方向上各GNSS臺站階躍式位移的估算結(jié)果及95%置信區(qū)間?；疑珗A點為觀測結(jié)果，不同顏色圓點為三種滑動模型（D-F）預(yù)測結(jié)果：僅限于主震破裂區(qū)的滑動（D，橙色）、跨兩個板塊邊界的均勻滑動（E，深藍色），以及跨兩個板塊邊界的非均勻滑動（F，淺藍色）

研究進一步估算，這次觸發(fā)滑動事件的矩震級約為Mw7.5，但其滑動范圍極廣、平均滑動量較小，估計其應(yīng)力降僅約數(shù)千帕，遠低于典型地震的應(yīng)力降水平。這表明該事件更可能是一種緩慢、低應(yīng)力降、近乎無震的板塊邊界滑動過程，而不是一次會產(chǎn)生清晰地震波的普通地震。正因如此，它在傳統(tǒng)地震記錄中并不容易被直接識別，而高密度高頻GNSS觀測為捕捉這類滑動事件提供了關(guān)鍵證據(jù)。

從動態(tài)觸發(fā)機制看，ScS波之所以能夠觸發(fā)如此大范圍的板塊邊界滑動，可能與以下幾個因素有關(guān)（圖3）。首先，2011年日本東北近海大地震規(guī)模巨大，產(chǎn)生的ScS波振幅較大，可對應(yīng)約4-6千帕的動態(tài)應(yīng)力擾動，這一量級已接近或達到許多動態(tài)觸發(fā)研究中認為可能促發(fā)斷層滑動的應(yīng)力水平。其次，ScS波以近似垂直的路徑返回日本列島，波前近似水平，因此在日本范圍內(nèi)幾乎同步到達。這意味著它能夠在大范圍板塊邊界上同時施加動態(tài)應(yīng)力擾動，而不是僅局限于某一小區(qū)域。第三，ScS波的偏振運動方向與日本附近板塊相對匯聚方向較為一致，這種有利的極化方向可能提高了動態(tài)觸發(fā)效率。最后，主震及其強烈面波可能已經(jīng)降低了部分板塊邊界斷層的摩擦強度，使這些斷層在ScS波到達時更容易發(fā)生緩慢滑動?？傮w而言，該研究利用日本高密度GNSS和寬頻帶地震觀測資料，識別出2011年日本東北9級大地震后一次與ScS波到達同步的階躍式地表位移，并將其解釋為跨多個俯沖板塊邊界巨型逆沖斷層的廣泛動態(tài)觸發(fā)滑動。這一結(jié)果表明，地震波即使經(jīng)歷了穿過整個地幔并反射回到地表的長距離傳播，仍可能對處于臨界狀態(tài)的板塊邊界產(chǎn)生動態(tài)觸發(fā)作用。

圖3 S波觸發(fā)俯沖板塊邊界斷層廣泛滑動的示意圖。黑色線條為海岸線，陰影區(qū)域表示日本列島下方的俯沖板塊邊界斷層，陰影深淺代表反演得到的觸發(fā)滑動強度。2011年日本東北Mw9.0主震產(chǎn)生的近源ScS波以黑色波形箭頭表示。ScS波近垂直傳播路徑和近似平面的波前，可在日本列島及附近海域近乎同步到達；同時，其偏振運動方向與板塊匯聚方向較為一致。這些特征共同促進了多個板塊邊界上的滑動觸發(fā)。

過去，人們更多關(guān)注主震、余震、余滑和靜態(tài)庫侖應(yīng)力變化對大震后危險性的影響。而該研究表明，強震產(chǎn)生的復(fù)雜波場本身也可能在主震后數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘內(nèi)持續(xù)影響其他斷層或板塊邊界。換言之，大地震后的危險性并不一定隨著主震強震動結(jié)束而迅速消退，來自地球深部反射返回的地震波仍可能改變斷層應(yīng)力狀態(tài)，觸發(fā)新的斷層滑動。從慢滑移和無震形變研究角度看，并非所有被動態(tài)觸發(fā)的斷層運動都會表現(xiàn)為普通地震。有些觸發(fā)事件可能是低應(yīng)力降、低頻、緩慢或近乎無震的滑動，傳統(tǒng)地震臺網(wǎng)難以識別。高頻GNSS等新型觀測手段，為捕捉這些隱蔽形變過程提供了可能。因此，動態(tài)觸發(fā)研究不僅有助于理解地震之間的相互作用，也為認識慢地震、深部震顫和板塊邊界摩擦性質(zhì)提供了重要途徑。從地震危險性評估角度看，這一發(fā)現(xiàn)提示我們，需要更加重視大震后復(fù)雜波場與斷層系統(tǒng)之間的相互作用。對于俯沖帶巨震而言，震源區(qū)及鄰近區(qū)域通常存在多個應(yīng)力接近失穩(wěn)狀態(tài)的板塊邊界、慢滑移區(qū)和震顫活動區(qū)。大地震產(chǎn)生的強震波場，尤其是具有合適傳播路徑、振幅、周期和極化方向的深部反射波，可能成為觸發(fā)這些區(qū)域滑動的重要外部擾動。俯沖帶也是流體系統(tǒng)極為發(fā)育的地區(qū)，地震波場在廣闊空間范圍也會觸發(fā)流體系統(tǒng)的普遍響應(yīng)，甚至直接導(dǎo)致(泥)火山噴發(fā)。因此，未來大震后危險性評估不僅需要關(guān)注余震序列、靜態(tài)應(yīng)力變化和余滑過程，也需要考慮強震波場在不同時空尺度上對俯沖帶區(qū)域的多類型動態(tài)擾動作用。

主要參考文獻

Gonzalez‐Huizar H, Velasco A A, Peng Z, et al. Remote triggered seismicity caused by the 2011, M9. 0 Tohoku‐Oki, Japan earthquake[J]. Geophysical research letters, 2012, 39(10).

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Park S, Kanamori H, Rivera L. ScS-triggered slip on megathrust interfaces after the 2011 MW 9.0 Tohoku-Oki earthquake[J]. Science, 2026, 392(6804): 1297-1301.（）

Velasco A A, Hernandez S, Parsons T O M, et al. Global ubiquity of dynamic earthquake triggering[J]. Nature Geoscience, 2008, 1(6): 375-379.

(撰稿：王新/地球與行星物理學(xué)科中心； 陳凌/巖石圈演化學(xué)科中心)