科学家利用断层几何数据模拟了能登半岛地震，并解释了为什么不同地区的隆起幅度会有如此大的差异。

2024年元旦，日本中北部能登半岛发生7.5级强烈地震，由于地壳隆起（即地壳板块运动导致的地表上升）而造成了大范围破坏。

该地区的隆起程度差异很大，部分地区甚至隆起了5米（16.4英尺）。为了更深入地了解断层特性对地震活动的影响，日本的研究人员利用新开发的模拟技术创建了断层的详细模型。他们的发现可能有助于创建更准确的地震情景模拟，并为未来的防灾减灾作出贡献。

研究成果已在《地球、行星与空间》前沿快报上发表。

构建现实故障模型

“在能登半岛地震期间，我们发现某些地区的地表隆起情况相较于其他地区更为严重。在本研究中，我们着手了解控制断层滑动幅度及其空间和时间变化以及由此产生的地表隆起的机制，”东京大学理学系研究科副教授安藤良介说道，他也是该研究的主要作者。

研究人员旨在基于先前的研究和事件前收集的数据，开发一个2024年地震的模拟模型。这包括断层特征和地震前地震活动的记录。他们希望通过基于真实断层特征的模型准确再现地震，从而揭示断层几何形状（包括断层的形状、方向、角度（倾角和走向）以及运动方向（滑动））是如何影响地震动力学的。

断层几何学与地震活动

2024年能登半岛地震涉及三条主要断层，即所谓的共轭断层，即具有相反侧移方向的断层。其中两条断层（门前断层，如图中第1段所示，以及能登半岛北端断层带，包括第2-4段）向东南倾斜，而第三条断层（富山盆地清水断层，第5段）向西北倾斜。

倾斜指的是断层倾斜的方向。研究利用断层迹线（断层与地球表面相交的地方）的观测数据和断层倾角数据建立了断层三维几何模型。研究利用先前地震活动的数据建立了应力条件模型。在2024年地震发生前的几年里，该地区发生了局部集中型地震群活动，特点是地震震级较小、震源较浅。

该模拟结合断层几何形状观测数据，能够重现2024年能登半岛地震期间发生的隆起变化。在某些地区，隆起造成了严重破坏，而在另一些地区，由于隆起不那么明显，因此影响并不严重。

基于“鸟取地震”模型，垂直位移集中在断层迹线附近，该断层迹线局部偏离其整体水平方向。这表明断层几何形状是地震影响陆地方式的关键。

为了更好的地震预测

安藤（Ando）说：“我们使用超级计算机进行的模拟能够对形状不规则的断层三维几何结构进行分析。我们发现，该断层几何结构通过相对于该区域构造板块所受挤压力的断层方向控制着整个过程。”

展望未来，研究人员正在考虑如何利用该模型来开发未来地震中更为精准的动态破裂场景。“我们通过详细模拟断层几何形状的潜力进行演示，展示了如何在大地震发生前确定断层滑动模式的特征。我们期望这一发现能为建立一种评估未来大地震引发灾害特征的方法奠定基础，”安藤说道。

参考文献：安藤良介、福岛洋、吉田佳介和今西和敏的“非平面三维断层几何结构控制滑移和隆起的时空分布：以2024年日本能登半岛Mw 7.5级地震为例”，载于《地球、行星与空间》2025年4月29日。DOI：10.1186/s40623-025-02187-9

资助方：日本学术振兴会；日本文部科学省；日本海洋研究开发机构

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