中国地震局地球物理研究所  张旭

长期以来人们认为地震破裂传播的速度应低于区域介质中剪切波传播的速度，但随着观测、岩石物理实验以及理论研究的发展，发现还存在一类超剪切破裂现象。相比于地震发生的超剪切破裂现象，大家可能更为熟悉的是飞机等飞行器在快速飞行过程中发生的超音速（超过介质中声音传播的速度）飞行现象。与超音速现象相类似，超剪切破裂是指地震破裂过程中，破裂传播的速度超过了介质中剪切波传播的速度。21世纪之前，地震学界对于地震发生过程中是否能产生超剪切破裂存在较大争议。打破这一争议的是1999年8月17日于土耳其的伊兹米特地区发生的7.4级大地震。随着深入的研究和分析，发现此次大地震确实发生了超剪切破裂。并且，之后的岩石物理实验研究也表明了超剪切破裂的存在。与亚剪切破裂（破裂速度低于介质中剪切波传播的速度）地震相比，超剪切破裂地震有许多不同的物理特征；而且，超剪切破裂往往会加剧震区的灾害程度。目前，得到大家普遍认可的超剪切破裂大地震的个数要远远少于亚剪切破裂大地震。一个可能的原因是发生超剪切破裂地震的条件较为苛刻，不利于其发生；另一个可能的原因是超剪切破裂地震的确认存在较大困难，有可能会误判为亚剪切破裂地震。如何较为可信地确认超剪切破裂地震，目前仍是地震学界一个富有挑战性的难题。

中国大陆首次被观测到并被可靠确认的超剪切破裂大地震是2001年发生的昆仑山口西8.1级大地震，随后有学者认为2010年玉树7.1级大地震也发生了超剪切破裂现象。2021年于青海玛多发生的7.4级大地震是中国大陆自2000年以来发生的第三大地震，我们通过对其详尽的研究，发现的多种证据均一致表明此次大地震为中国又一次超剪切破裂大地震。受限于不同方法各自的局限性，单一结果往往具有一定的不确定度，从而导致仅利用单一结果得到的证据来确认超剪切破裂现象，其可靠性可能会受到较大的争议；但如果利用多种不同方法得到的不同类型结果都能证实超剪切破裂现象存在的话，那就有足够的可信度来做实大地震破裂过程中发生了超剪切破裂现象。如下内容将详述在确认2021年玛多7.4级大地震发生超剪切破裂这一现象时所发现的诸多不同类型的证据。

首先，我们利用台阵反投影方法去追踪地震破裂的时空位置变化，测量结果表明最大破裂传播速度超过了介质中的剪切波传播速度。另外，一些学者对先前发生的超剪切破裂大地震的研究结果表明，发生超剪切破裂的区域往往缺少余震的发生；我们同样发现2021年玛多7.4级大地震也存在这一特征。此外，对于此次大地震而言，我们还观测到了马赫波，这也与超剪切破裂地震的理论研究得到的结果较为一致。不仅如此，通过对全球大地震进行系统性的分析，我们发现，与亚剪切破裂大地震相比，2021年玛多7.4级大地震以及其他发震断层几何结构相对简单的超剪切破裂地震释放的辐射能（ER）与标量地震矩（M0）的比值（ER/ M0）普遍偏小。这一新的发现可以为将来可能的超剪切破裂大地震的确认提供额外的证据。

超剪切破裂地震的可靠确认，给我们提供了宝贵的机会和可能性去探讨什么样的孕震环境和条件造成了地震破裂过程中超剪切破裂现象的发生，是否与发震断层强度、力学状态、成熟度等等因素有关系。不仅如此，通过对超剪切破裂地震造成的灾害进行研究，定量分析超剪切破裂会在多大程度上加剧震区灾害，从而为将来超剪切破裂地震灾害的评估提供重要的基础信息。

【作者简介】

张旭，男，中国地震局地球物理研究所地震学研究室，副研究员，主要研究方向：震源物理。

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