马尔马拉地区GPS速度场新发现：揭示北安纳托利亚断裂带(North Anatolian Fault Zone)的动力学机制与地震风险

本研究针对北安纳托利亚断裂带(NAFZ)马尔马拉海域段长期存在的断层耦合与滑动行为争议，通过建立高分辨率GPS网络（含54个基准点和58个永久站），结合块体模型反演技术，首次精确量化了断层滑动速率（10-15 mm/yr）和耦合比率，证实普林塞斯群岛段(PIS)和昆布尔加兹段(KS)处于完全闭锁状态，为伊斯坦布尔大都会区M>7地震风险评估提供了关键地球动力学依据。

　　

【研究背景】
土耳其的北安纳托利亚断裂带(NAFZ)如同一条潜伏的巨龙，横贯欧亚板块与安纳托利亚板块边界，其马尔马拉海域段自1766年双地震后已沉寂250余年。这条长约160公里的"地震空区"，东接199年伊兹米特地震(M 7.4)破裂区，西邻1912年加诺斯地震(Ms 7.4)断层，被学界公认为可能孕育下一次M>7强震的"定时炸弹"。然而，海底断层监测的先天不足导致关键科学问题悬而未决：断层各段究竟处于能量积累的闭锁状态(locked)还是应力释放的蠕滑状态(creeping)？不同段落滑动速率如何分配？这些谜题直接关系到伊斯坦布尔这座1500万人口超大城市的地震应急预案制定。

【研究方法】
由Hitit大学Hasan Hakan Yava?o?lu团队牵头，联合法国国家科研中心等机构，构建了包含112个观测点（58个连续GPS站+54个流动站）的高密度监测网络，通过7年观测数据获取毫米级精度速度场。采用三维均质弹性半空间块体模型，结合棋盘格检验法验证反演结果可靠性，重点解析了伊兹米特湾至特基尔达盆地6个海底断层段（PIS、KS、CMS等）的滑动速率与耦合比率。

【研究结果】

1. 断层几何特征
   通过高密度GPS网络首次揭示NAFZ北支在马尔马拉海域呈现分段差异性构造：东部PIS和KS表现为典型走滑特征，而西部CMS和TS受希腊俯冲带影响转为斜张性构造。

2. 滑动速率分布
   块体模型反演显示长期滑动速率自东向西递减：PIS段达15.2±0.8 mm/yr，KS段12.7±1.1 mm/yr，至TS段降至9.3±1.3 mm/yr，与地质滑动速率高度吻合。

3. 耦合状态解析
   • PIS和KS显示10-15 km深度完全耦合（耦合比>0.9），符合"地震空区"理论
   • CMS中段存在部分蠕滑（耦合比0.4-0.6），可能与1912年地震后应力调整有关
   • 海底声学测距数据证实KS段3-5.5 km浅部无蠕滑迹象

4. 应变积累评估
   弹性位错模型计算显示PIS段累积应变相当于M 7.3-7.5地震能量，闭锁深度10 km处剪应力达3.5 MPa/yr。

【结论与意义】
该研究通过创新性GPS观测网络，首次系统量化了NAFZ马尔马拉海域段的运动学参数：
1）确认PIS-KS段落构成最危险闭锁区，未来可能以单次M 7.3或串联式破裂释放能量；
2）揭示西部段落存在蠕滑调节机制，可能延缓大地震复发周期；
3）建立的毫米级速度场为后续地震前兆监测设立新基准。论文发表于《Tectonophysics》的发现，不仅为理解走滑断层系统分段破裂机制提供范例，更使伊斯坦布尔的地震预警精度从"十年尺度"提升至"年际尺度"，对全球板块边界地震研究具有里程碑意义。