基于多学科数据融合的北亚平宁山前带三维地震构造模型构建及其在 seismic hazard assessment 中的应用

本文推荐研究人员针对北亚平宁山前带活动断层隐伏、地震风险评估难的问题，通过整合地质、地球物理与地震学数据，构建了首个涵盖8个地质单元、54条活动断层（含12条 seismogenic faults）的3D seismotectonic model。该模型为 fault-based seismic hazard assessment 提供了关键几何参数，对隐蔽活动断裂区的防灾减灾具有重要实践价值。

　　

在构造活动强烈的地区，断层相关的地震活动和地表破裂对社会基础设施和生命安全构成显著威胁。意大利作为地震风险最高的国家之一，自1980年伊尔皮尼亚地震（Irpinia earthquake）以来，逐步认识到强震可能沿同一发震结构（即 seismogenic fault）重复发生，并开始重视发震源参数化与同震变形之间的时空关联。然而，在如北亚平宁前陆（Northern Apennines front）这样的地区，活动性和发震断层被厚层沉积物覆盖，缺乏露头使得基于野外的确定性研究极为困难，甚至不可能。传统的评估指南主要适用于地表断裂暴露良好的区域，而对于隐伏断裂区，亟需创新方法填补知识空白。

针对这一挑战，研究人员在《Scientific Data》发表了题为“A new 3D seismotectonic model of the Northern Apennines Pedeapenninic margin for seismic hazard assessment”的研究，通过整合地质、地球物理和地震学数据集，构建了帕尔马至博洛尼亚之间北亚平宁山前带（Pedeapenninic margin, PAM）的三维地震构造模型。该模型首次实现了从地表至约15公里深度内8个主要地质单元的三维组装，并重建了54条活动断层，其中包括12条发震断层，为地震危险性分析提供了坚实的几何基础。

研究采用的关键技术方法主要包括：1) 多源数据收集与标准化（区域地质图、地震剖面、深钻孔、地震线、应力场指标及历史与仪器地震目录）；2) 基于Leapfrog Works软件的三维地质建模与插值（FastRBF算法）；3) 活动断层参数化与位移速率计算；4) 地震活动性与应力场数据的三维整合分析。所有输入数据均来自开放获取平台，如Vi.De.Pi数据库、CARG地质图项目及ISIDe地震目录。

数据记录与模型构建

研究人员将输入数据分为地质、地球物理与地震学三大类，通过Leapfrog Works软件进行地理配准、解释与插值，生成三维几何模型。模型简化了复杂地层，归并为8个主要单元，包括异地推覆单元（Allochthonous Units）、基底结晶岩、三叠系单元、中生代-新生代碳酸盐序列、新近纪同造山沉积及前渊沉积（Pliocene至Holocene）。活动断层的建模仅针对在至少两个相邻剖面中可明确识别的主要逆冲、正滑或走滑断层。

技术验证与不确定性分析

模型通过视觉对比与地质原理进行了验证：平面视图与二维地震构造图对比显示一致性；六个横截面与原始输入剖面对比证实了主要结构与边界准确性。模型东部数据约束较好，不确定性较低；西部因数据稀疏，插值不确定性较高，但通过地层与构造地层学原则保持了合理性。

应用示例与意义

该模型支持地震危险性评估的参数化，如断层迹长、倾角、面积、位移及滑动速率计算。以PAM的一条发震逆断层为例，通过生成垂直断层的系列剖面，可可视化沿走向的位移变化，并利用QGIS制作位移图。滑动速率通过位移与年代地层年龄比值计算，最大震级可通过断层面积或迹长与震级的经验关系估算。

研究结论强调，该三维数据库不仅为基于确定性地学输入的地震危险性研究提供起点，还可用于教育、科普及其他科学目的。模型已托管于ISPRA的Geo-IT3D查看器，支持交互式探索。这一方法为全球类似隐伏断裂区的地震风险评估提供了可推广的范例，通过多学科数据融合与先进三维建模技术，克服了露头缺乏的挑战，提升了地震危险性的预测精度与防灾减灾能力。