大地震往往发生在板块或块体边界的断裂带上，但究竟是什么因素决定了地震在哪里成核、如何破裂，甚至形成罕见的“双震”序列？长期以来，科学家主要关注浅层断层的几何形态与力学性质。然而，越来越多的证据表明，深至中下地壳和岩石圈地幔的非均质性，包括地壳厚度、流变强度及流体分布差异，也可能对地震的孕育、成核与破裂过程产生重要影响。

 2023年2月6日，土耳其东安纳托利亚断裂带接连发生7.8级和7.7级两次强震（图1），成为该地区现代史上破坏最严重的地震事件。震后大量研究揭示了这两次地震复杂的破裂成核、传播与分段过程的差异性。然而，这些研究大多基于震源观测和地表断层填图，对于深部岩石圈结构如何影响双震的成核、级联触发与破裂传播过程，认识仍然有限。

 地震成像主要揭示地球内部力学分层和温度特征，而大地电磁测深对流体、部分熔融尤为敏感。联合两类地球物理数据，可为连接岩石圈结构与地震力学机制提供有力手段。然而，针对大地震发震区开展的此类综合研究至今仍非常稀缺。

 在本研究中，中国科学院广州地球化学研究所邓阳凡研究员课题组联合土耳其、美国等国际团队，在国际合作项目支持下，针对2023土耳其双震区开展了大地电磁以及密集地震观测。利用震前和震后的固定台站地震波形数据，以及新布设的密集地震节点和大地电磁数据，通过自主开发的接收函数分析和大地电磁三维反演方法，对双震区下方的莫霍面、岩石圈界面和电导率进行了高分辨率成像。

 成像结果显示，两次主震下方呈现出截然不同的深部结构（图2，图3）：第一次地震位于高电阻率区，莫霍面较尖锐且埋深较浅，并对应较薄的岩石圈；而第二次地震则位于电阻率边界附近，莫霍面更宽、更深，显示出更厚的岩石圈，并伴有贯穿下地壳至上地幔的导电异常，可能与流体运移有关。

 研究团队认为，第一次7.8级地震成核于阿拉伯板块一侧的高强度岩石圈域。该区域地壳和岩石圈地幔表现出高电阻率、高地震波速和低衰减特征，代表一个冷、坚硬且能够长期积累应力的凹凸体（asperity）。当应力积累超过其强度极限时，该区域发生失稳破裂，从而引发第一次7.8强震。而第二次7.7级地震则发生在安纳托利亚地块一侧的流体边界带，第一次地震产生的应力扰动，可能促进了先存流体富集软弱带的失稳与破裂，并最终诱发第二次强震（图4）。

 对比全球其他已开展岩石圈结构研究的双震区，本研究揭示的强弱相间岩石圈结构与既有观测具有相似特征。除了前人揭示的断裂带几何形态和性质，岩石圈尺度的非均质性可能也是控制应力积累、破裂传播及级联地震发生过程中的重要因素。

 该研究首次利用地震学与大地电磁学联合成像，揭示了2023年土耳其双震下方截然不同的岩石圈结构特征。研究表明，岩石圈尺度的强弱分区及其伴生的流体富集现象可能在应力积累、地震孕育、级联触发与破裂传播过程中发挥重要作用。该成果不仅为理解土耳其双震的深部动力学机制提供了新的地球物理证据，也进一步凸显了深部岩石圈结构在控制大陆强震孕育与演化过程中的关键作用，为未来活动断裂带地震危险性评估提供了新的研究视角。

 相关成果发表于国际知名地学期刊 Earth and Planetary Science Letters ，研究受国家自然科学基金（42322401）和中国科学院国际合作项目（164GJHZ2023006MI）等联合资助。

论文信息

Deng, Y.*(邓阳凡), Özyıldırım, Ö., Li, X.(李鑫), Zhang, Z.(张周), Yildiz, A., Avşar, Ü., Bağci, M., Karcioğlu, G., Varilsüha, D., Peng, Z.(彭志刚), Sandvol, E. (2026). Contrasting lithospheric structure beneath the 2023 earthquake doublet in southeastern Türkiye. Earth and Planetary Science Letters, 690, 120181, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120181.

全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X26003626

图1. (a) 安纳托利亚块体的构造背景与地形；(b) 研究所使用的地震和大地电磁台站（红色为新布设的大地电磁台站，绿色为新布设的地震台站）；(c) 余震与两次主震造成的滑移分布；(d) 震源机制与应力场分布。

图2. (a-c) 不同深度的水平电导率分布；(d-e) 沿着两条剖面的垂直电导率分布。

图3. (a,c) P波接收函数；(b,d) S波接收函数。绿色线标出莫霍面，青色线标出地壳以下可能的界面。

图4. 2023年土耳其双震区的岩石圈结构与可能的发震机制示意图。安纳托利亚地块显示出比邻近阿拉伯板块更宽、更深的莫霍面以及更厚的岩石圈。紫色箭头表示可能的深部流体运移通道。第一次地震（E1）成核于高强度岩石圈中的凹凸体（asperity），长期积累的应力最终导致其失稳破裂；第二次地震（E2）则发生于流体富集通道附近，可能受到第一次地震的应力扰动而触发。