2022年印度尼西亚爪哇岛东南部地震序列中发现的新的逆冲断层系统的证据：来自地震学分析的见解

《Journal of Asian Earth Sciences》：Evidence of a new backthrust fault system from the 2022 southeast Java, Indonesia earthquake sequence: Insights from seismological analysis

东南 Java 2022 年 Mw 5.2 地震序列通过综合地震定位与反演技术揭示新活动逆冲断层系统，位于俯冲带北缘 150 公里处，规模 20×30 公里，与 1994 年 Banyuwangi 大地震的应力积累相关，提升区域地震与海啸风险评估精度。

　　在印尼爪哇岛东南部，2022年7月9日发生了一次震级为Mw 5.2的地震，随后在五天内出现了超过200次余震，其中包括一次Mw 5.0的地震。这一地震序列不仅揭示了区域内的地震活动性，还通过多种方法的综合分析，发现了此前未被识别的活跃逆冲断层系统。研究采用了一维速度模型、基于阵列的深度确定、双差定位以及贝叶斯矩张量反演等技术手段，为理解这一断层系统的几何结构和力学特性提供了重要依据。

在复杂的板块构造环境中，俯冲带是地球最活跃的地质区域之一，海洋板块在大陆板块之下俯冲，导致全球范围内大部分大地震和海啸的发生。这些汇聚边界不仅表现出复杂的变形模式，还涉及多种次级断层结构，这些结构在吸收板块汇聚过程中发挥了关键作用。近年来，一些重大地震事件，如2020年7月0级的希腊东部萨摩斯地震和2023年土耳其东南部的 Kahramanmara? 地震双震，都表明了复杂断层网络在汇聚构造背景下的巨大破坏力。因此，理解这些次级断层系统对于地震灾害评估具有重要意义。

在俯冲带中，逆冲断层作为一类重要的断层类型，其形成机制与主断层方向相反，是俯弧变形的重要组成部分。这类断层在全球多个俯冲系统中均有记录，如著名的卡斯卡迪亚边缘、阿拉斯加半岛以及东地中海地区。在东地中海，广泛的地震学研究揭示了复杂的断层网络，这些断层通过正向和反向构造结构吸收板块汇聚的变形，为其他俯冲环境中的类似过程提供了有价值的类比。因此，研究逆冲断层不仅有助于理解地震活动的起源，也为评估地震和海啸风险提供了科学依据。

在印尼爪哇岛的俯冲带中，印度-澳大利亚板块向欧亚板块俯冲，其俯冲角度约为60-65°。这一构造环境虽然具有相对较高的板块汇聚速率，但历史地震活动性却较其他大型俯冲系统为低，这形成了一个看似矛盾的现象，可能反映出对断层网络几何结构和运动学特征理解的不足。尽管之前的研究已经识别出爪哇岛西南部外弧脊中的逆冲断层结构，但对这些断层的详细特征仍存在诸多挑战。主要原因包括海洋地震勘探的空间分辨率有限，以及这些断层在地表的表达较为微弱，使得区分浅层上板块地震与深层俯冲带地震变得困难。

在逆冲断层的识别过程中，准确的深度确定是关键环节。区分浅层俯弧变形与深层俯冲带地震需要精确的地震定位能力。这一挑战在其他地区已通过地震学方法的改进得到解决，如东地中海复杂地震序列的研究，以及对大型俯冲带地震源机制的详细分析。这些研究表明，现代地震学技术在结合全面的地震监测网络后，能够有效解析复杂的断层几何结构，并区分不同的地震生成机制。印尼国家气象、气候和地球物理局（BMKG）近年来显著增强了其地震监测网络，使得对浅层断层的识别成为可能。

此外，现代技术的进步为克服这些观测挑战提供了前所未有的机会。BMKG的地震网络覆盖能力的提升，使得数据采集的精度和可靠性得到了显著改善。同时，地震定位方法的创新，如基于阵列的深度确定、双差定位算法以及复杂的矩张量反演，极大地提高了对断层结构的解析能力。这些方法的应用，使得对地震活动性较低的地区进行详细研究成为可能，也为识别活跃的逆冲断层系统提供了技术支撑。

通过上述方法，研究团队成功识别了爪哇岛东南部的一组活跃逆冲断层。这些断层位于俯冲带上方，与主俯冲方向相反，其几何结构和运动学特征通过地震定位和源机制分析得以揭示。此外，研究还探讨了1994年7.8级的爪哇东南部地震可能通过静态应力转移，对这一逆冲断层的激活起到了一定的促进作用。这些发现不仅有助于理解爪哇岛东南部的地震活动模式，也为区域地震和海啸风险评估提供了新的视角。

本研究的结构如下：第二部分详细介绍了研究的方法；第三部分展示了研究结果，包括更新的一维速度模型、重新定位的地震活动、矩张量解以及静态库仑失效应力变化；第四部分讨论了研究结果对理解爪哇岛东南部逆冲断层系统的影响，并将其置于全球俯冲带变形的背景下进行分析；最后，第五部分总结了研究的主要结论及其对区域地震风险评估的意义。

研究团队在分析过程中采用了多种数据和方法，包括从2021年1月至2022年12月期间的地震数据，收集了分布在爪哇岛及其周边的90个地震台站的P波和S波到达时间。研究共整理了347次地震事件，包括5115次P波到达和3211次S波到达，Vp/Vs比值约为1.78。通过对地震频率-震级分布的计算，研究团队进一步分析了地震活动的特征。

研究团队还通过更新的一维速度模型对地震序列进行了深入分析。通过同时反演100个初始模型，研究团队对速度模型进行了优化。这一模型的改进有助于更准确地定位地震活动，并分析其深度特征。模型结果显示，在上部20公里范围内，P波和S波的速度与IASP91参考模型存在显著差异，而更深层的速度变化则相对较小。

在分析地震活动和源机制的过程中，研究团队发现，2022年的地震序列提供了关于爪哇岛东南部活跃逆冲断层系统的有力证据。这些证据来源于重新定位的震中、地震源机制以及自由空气重力异常。通过这些数据，研究团队能够对断层的几何结构进行约束。例如，垂直剖面A-A'（与海沟线垂直）提供了关于逆冲断层系统的主要证据，清晰地显示出断层的特征。

此外，研究团队还探讨了1994年7.8级爪哇东南部地震对当前断层系统的影响。通过静态库仑应力模型，研究团队发现该地震可能通过一定的应力增加，使得逆冲断层系统更容易发生活动。这一发现表明，历史地震活动可能对当前的地震风险产生深远影响，需要在地震灾害评估中加以考虑。

本研究的成果不仅有助于理解爪哇岛东南部的地震活动模式，也为区域地震和海啸风险评估提供了重要信息。研究团队利用了多种分析方法，包括一维速度模型的优化、地震定位和重新定位、自由空气重力异常以及地震源机制分析，从而对这一活跃的逆冲断层系统进行了全面解析。这些方法的应用，使得对地震活动性较低的地区进行详细研究成为可能，并为识别和评估潜在的地震风险提供了科学依据。

研究团队在分析过程中还得到了多个机构的支持，包括印尼国家气象、气候和地球物理局（BMKG）提供的地震到达时间和波形数据，以及地调中心提供的地震剖面数据。这些数据的获取和分析，为研究提供了坚实的基础。此外，研究团队还使用了GMT v.6软件进行图表的制作，并利用Inkscape对部分图表进行了修改，以提高图表的清晰度和可读性。

通过本研究，团队不仅揭示了爪哇岛东南部活跃逆冲断层系统的存在，还为理解俯冲带内的复杂变形模式提供了新的视角。这些发现对于评估区域内的地震和海啸风险具有重要意义，特别是在人口密集的沿海地区，准确的断层识别和分析是制定灾害预防措施的关键。此外，研究团队还强调了现代地震学技术在识别和分析断层系统中的重要性，认为这些技术的应用能够显著提高对地震活动的理解，为地震灾害评估提供更加全面和科学的依据。

本研究的成果将有助于推动对全球俯冲带内次级断层系统的进一步研究。通过结合多种先进的地震学方法，研究团队为识别和分析这些断层系统提供了新的思路和工具。这些方法的应用，使得对地震活动性较低的地区进行详细研究成为可能，并为理解复杂的地震生成机制提供了重要支持。此外，研究团队还指出，对这些断层系统的深入研究，不仅有助于提高地震灾害评估的准确性，也为地震学研究提供了新的方向。

总之，本研究通过综合分析2022年爪哇岛东南部的地震序列，揭示了此前未被识别的活跃逆冲断层系统的存在。这一发现不仅有助于理解该地区的地震活动模式，也为区域地震和海啸风险评估提供了新的科学依据。研究团队采用了一系列先进的地震学方法，包括一维速度模型的优化、地震定位和重新定位、自由空气重力异常以及地震源机制分析，从而对这一断层系统进行了全面解析。这些方法的应用，使得对地震活动性较低的地区进行详细研究成为可能，并为识别和评估潜在的地震风险提供了重要的支持。