希腊Skinos与Pisia断裂带跨走向多千年滑动速率关系：基于原位36 Cl宇宙成因暴露测年的地震时序丛集机制解析

本研究通过原位36 Cl宇宙成因暴露测年技术，揭示了希腊Skinos与Pisia正断层在1-2 km跨走向间距下的多千年滑动行为。研究发现两条断裂呈现交替的非同步滑动（out-of-phase slip）与同步滑动（simultaneous slip）模式，并探讨了其与下地壳粘性剪切带（viscous shear-zone）流变波动及应力相互作用的关联，为理解紧密间距断裂的协同变形机制及地震灾害评估提供了新见解。

　　

论文解读
在地球活跃构造区，紧密间距的跨走向断裂如何协调变形一直是地质学的未解之谜。希腊科林斯湾东部的Skinos与Pisia正断层仅相距1-2 km，1981年曾发生间隔数小时的双断层破裂事件，但其长期滑动关系尚不明确。传统观点认为，跨走向断裂的相互作用机制在百米至千米尺度（如Los Angeles断裂带）或十公里尺度（如意大利Apennines断裂）已有研究，但1-2 km间距下的断层行为缺乏直接证据。更关键的是，这类断裂可能共享同一剪切带，其滑动模式对理解多断层破裂风险至关重要。

为解答这一问题，由英国伦敦大学学院（UCL）领衔的国际团队在《Journal of Structural Geology》发表研究，首次通过原位³⁶
Cl宇宙成因暴露测年（³⁶
Cl cosmogenic exposure dating）重建了两条断层过去2万年的滑动历史。研究结合Skinos断层的新数据与已发表的Pisia断层数据，采用贝叶斯马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）模型反演滑动速率变化，并探讨了其动力学机制。

关键技术方法
研究选取两断层重叠带内的石灰岩断层面采样，沿滑动矢量方向以23-60 cm间距采集系列样品，并开挖80 cm深沟获取地下样本。通过加速器质谱（AMS）测量³⁶
Cl浓度，利用Beck等开发的代码迭代模拟滑动历史，考虑宇宙射线产生率、地形屏蔽及断层几何参数的不确定性。模型整合了布朗通道时间（BPT）地震复发规律，通过最小二乘解、集成解及后验分布解析滑动速率波动。

研究结果

1. 滑动速率波动特征
   Pisia断层呈现三段式变化：20-9.6 ka期间低速滑动（0.5-0.75 mm/yr），9.6-5.2 ka加速至1.25 mm/yr，5.2-2.0 ka降至≤0.25 mm/yr，2.0 ka至今恢复至1.25-1.5 mm/yr。Skinos断层则在20-6.4 ka保持≤0.25 mm/yr的低速，6.4 ka至今骤增至2.0-3.0 mm/yr。

2. 交替滑动模式
   两断层在9.6-6.4 ka与5.2-2.0 ka呈现非同步滑动（一断层高速滑动时另一断层停滞），而在6.4-5.2 ka与2.0 ka至今存在同步滑动期。同步期两断层速率变化方向相反，如6.4-5.2 ka Pisia减速而Skinos加速，反映应变分配的动态调整。

3. 构造协同性证据
   尽管滑动模式交替，两断层百万年尺度的逆冲板片位移量（均约450 m）与冰后期断崖位移量（均14.6 m）高度一致。1981年地震的沿走向位移剖面显示空间反相关性（anti-correlated），表明单次事件中滑动量也存在互补分配。

结论与意义
研究首次证实1-2 km间距断裂可通过共享剪切带实现应变分配，其多千年滑动波动可能源于上地壳断层网络（anastomosing network）的摩擦阻力变化或剪切带局部位错蠕变（dislocation creep）差异。该发现挑战了传统断层分段理论，指出紧密间距断裂可能交替扮演“独立破裂”与“协同破裂”角色，显著影响地震灾害模型。例如，同步滑动期可能触发更高震级的双断层破裂，而非同步期则降低连锁反应风险。未来研究需结合显微构造分析与流变实验，以揭示滑动波动的微观物理机制。

这项成果为理解全球类似断裂系统（如美国盆岭省Dixie Valley断裂）的复杂行为提供了范式，也为地震危险性评估中“断层相互作用概率”参数的量化奠定了理论基础。