近日，南方科技大学地球与空间科学系副教授陈克杰团队及其合作者在学术期刊 Geology 发表题为“Buckling contributes to both coseismic uplift and long-term fold growth in active fold-thrust belts”的研究论文，剖析了活动褶皱冲断带长期褶皱生长和瞬时同震变形之间的关系和协调机制，为理解突发、剧烈的地震如何影响到数百万年的慢速、渐进的褶皱变形、地形塑造提供了新视角。

活动褶皱冲断带分布在亚平宁山脉、扎格罗斯山脉、喜马拉雅山脉、洛基山脉和安第斯山脉等变形剧烈的造山带山前。这里人口众多、工业聚集，是世界范围内对人类文明影响较大的重要潜在地震危险区。了解断层滑动、褶皱生长和地震之间的复杂关系将有助于这些地区的地震风险评估，并揭示长期地形生长和短期同震隆升之间复杂的相互作用，对人们理解突发、剧烈的地震如何影响到数百万年的慢速、渐进的褶皱变形、地形塑造至关重要。

此前，相关研究常强调下伏断层在形成褶皱和引发周期性地震中形成的主要作用。因此，科学家应用断层相关褶皱模型（Fault-related model）将长期褶皱生长与同震变形联系起来，并估计隐伏断层的滑动速率和地震风险。然而，纵弯褶皱作用（岩层在受到顺层挤压力的作用后发生弯曲的褶皱作用）在褶皱发育和地震活动中也起着至关重要的作用。尽管该理论早于断层相关褶皱理论的提出，最近也在数值和物理模拟实验中受到关注，但在不断发展的文献中，纵弯褶皱作用及与之相关的地震仍被低估。地震相关研究往往优先考虑同震地表变形的分析，但地下发震构造的精确几何形状和运动学特征很难量化，这对提高人们对纵弯褶皱作用的认识造成重大阻碍，特别是在以复杂发震构造为特征的地区。

陈克杰团队以2019年发生在青藏高原柴达木盆地西部活动褶皱冲断带内的茫崖5.0级地震为对象进行了研究。英雄岭背斜带是青藏高原北部柴达木盆地内最高、最宽的背斜带，同时也是最活跃的地震带，发生过多次5级以上的地震（图1）。

图1 柴达木盆地西南部及邻区地质图，指示英雄岭背斜带位置、地表地质特征与历史地震发生情况

2019年3月28日，英雄岭背斜带南侧狮子沟背斜处发生了5.0级地震。团队利用合成孔径干涉雷达干涉技术（In-SAR）对其同震变形进行了分析，发现地震导致的最大抬升区不在背斜核部，而是在背斜的翼部，与断层相关褶皱模型预测不太一致（图2）。

图 2 升轨和降轨的同震差分结果，相位未解缠

地表地质和地震剖面显示，狮子沟地区有深浅两套潜在的发震构造，由膏盐层隔开。在钻杆被错断数据约束下的贝叶斯反演断层参数特征表明，并非深部断层，或浅部控制狮子沟背斜的断层导致此次地震，而是由刚性层（上干柴沟组）和软弱层（下干柴沟组上段）之间的层间滑动引起。此次地震发生在地下2 km深处（图3），深度极浅。根据纵弯褶皱的定义，团队认为2019年的茫崖地震是由于纵弯褶皱作用而导致的层间滑动引起的。这种褶皱作用不仅可以引起中等震级的地震，同时，通过层间滑动对褶皱的长期生长亦有重要贡献。

图3 地下发震构造与长期褶皱生长、同震地表隆升的关系

本研究表明，在活动褶皱冲断带，主震不一定发生在控制褶皱长期生长和形态的隐伏断层上，纵弯褶皱作用导致的层间滑动也能独立产生至少中等震级的地震。此种类型的地震可能广泛分布于挤压机制形成的沉积盆地内，且纵弯褶皱作用造成的地震震源深度极浅。这些地区存在大量工业区和人口，必须加以防范。

南方科技大学博士后黄凯为论文第一作者，陈克杰为第二作者和通讯作者，浙江大学吴磊为论文第三作者和共同通讯作者，合作者还包括南方科技大学张伟、魏国光、温贵森，浙江大学石许华、林秀斌、肖安成、陈汉林，东方地球物理公司张军勇、李艳明，青海油田张永庶、王波，中国地震台网姚琪。南方科技大学为论文第一单位。以上研究得到了国家自然科学基金、广东省高精度成像实验室等基金的支持。

论文链接： https://doi.org/10.1130/G52422.1