科研动态 | 我院博士研究生代向明在GSAB上发表文章：利用断层带陡坎面积约束地震震级

近日，我院博士生代向明与导师李志刚副教授、张培震院士等人在国际地学权威期刊《GSA Bulletin》（中科院一区Top期刊，JCR: 4.4/Q1）上发表了题为”Fault zone scarp area defines earthquake magnitude”的最新研究成果。该研究提出了一种利用断层带地表褶皱变形定量评估地震震级的新方法，为弥补现代地震观测史的不足提供了关键技术支撑。地震震级（Mw）的精准评估是防震减灾的基石。然而，人类拥有精密仪器的历史不过百余年，面对那些数千年才“露面”一次的大地震，我们该如何准确还原它们的震级？传统的震级估算主要依据地表破裂的“垂直位移”，而忽略了水平方向上的位移，导致估算的震级可能存在较大偏差。研究团队发现，断层陡坎的褶皱变形面积其实是一个更完美的记录者——它同时涵盖了垂直和水平方向的位移信息。通过对全球23组典型地震变形数据的深度挖掘，团队建立了同震褶皱陡坎面积与震级之间的幂律关系公式。

图1：全球同震地表褶皱地震事件的分布与断层几何控制模式图。（A）具有同震地表褶皱地震事件的全球分布图；（B）两种断层几何结构对同震褶皱变形区的控制作用原理示意图。

图2：两种类型断层对应地震案例的分析与矫正。（A）近地表型断层的全球案例分析及经验矫正；（B）隐伏断层地震案例的理论矫正。

研究团队将这一“标度尺”应用到了粤港澳大湾区近海区域的滨海断裂带。通过高精度浅层地震勘探数据，团队“发掘”了5次不为人知的史前强震（震级范围Mw 5.7-7.8）。这一成果不仅延长了地震目录的时间线，更直接服务于大湾区的地震和海啸灾害风险评估。

图3：南海北部海域活动断裂分布与大湾区滨海断裂带古地震事件分析（A）南海北部活动断裂分布及滨海断裂带周缘区域历史地震分布图（M>5.0）；（B）大湾区近海滨海断裂带的位置及高精度单道地震数据测线分布图；（C）单道地震反射剖面揭示的五次古地震事件及其对应累计褶皱陡坎面积；（D）单次地震褶皱陡坎面积的实测计算值。

图4：五次古地震事件的正演模拟与震级约束。（A）五次古地震事件的地震-沉积正演模拟及模拟所得单次事件的陡坎面积；（B）实测与模拟陡坎面积共同揭示的震级范围（Mw 5.7-7.8）。

该论文第一作者为我院博士生代向明，通讯作者为我院李志刚副教授和王伟涛教授，合作者包括张培震院士、邱强研究员、杨小强教授。该研究由国家重点研发计划“滨海海域活动断裂带探测与强震海啸预测关键技术”（项目编号：2023YFC3008600）、国家自然科学基金（项目编号：42172233、42572259、42302237）联合资助。

论文信息：

Xiangming Dai, Zhigang Li, Peizhen Zhang, Qiang Qiu, Weitao Wang, Xiaoqiang Yang, Yipeng Zhang, Chuang Sun, Hao Liang, Xiancan Wu, Fanchang Zeng, Weiwang Long, Jie Lin, Wen Sun; Fault zone scarp area defines earthquake magnitude. GSA Bulletin 2026; doi: https://doi.org/10.1130/B38867.1

供稿：代向明 李志刚

编辑：张耀中

初审：董晓涵  黄荣

复审：郑义  徐永怡

审核发布：孔晓慧