近日，南方科技大学地球与空间科学系副教授陈克杰、孟浩然和张振国团队联合合作者，在2025年缅甸曼德勒7.7级地震破裂过程研究中取得新进展。研究综合全球导航卫星系统（GNSS）高频位移记录、卫星遥感、地震台阵、强震和远震记录以及近断层监控视频，将数百公里尺度的整体破裂传播与局部数秒内的地表运动联系起来，为理解同一断层上不同深度的破裂行为提供了新路径。相关成果以“On-fault and remote observations of exceptionally long, supershear rupture in the 2025 M7.7 Mandalay earthquake”为题，发表于国际学术期刊Science Advances。

2025年3月28日，缅甸曼德勒发生7.7级地震，沿实皆断裂形成长度约为510公里的破裂（图1），显著超出此前识别长度约260公里的地震空区。多项研究表明，此次地震的部分破裂以“超剪切”速度传播，即断层破裂前缘的推进速度超过当地剪切波速度。

地震破裂并非整条断层同时滑动，而是随着破裂前缘推进，不同位置先后开始或停止滑动。对于这一超长破裂事件，研究者不仅关注断层最终的错动量，也希望了解破裂到达各处的时间、局部滑动持续时长，以及地下与地表破裂的差异。此次地震中，专业台网记录了整体传播过程、断层附近的监控摄像机记录了局地滑动过程，使这两个尺度的破裂过程能够相互对照。

图1.2025年曼德勒地震的构造背景与地表形变（a、b）实皆断裂及历史地震；（c）光学影像相关获得的南北向同震位移，菱形和三角形分别标示TSF摄像机和NPW强震台站；（d）沿断层的地表错动分布

研究团队首先利用广东和澳大利亚地震台阵记录的高频地震波追踪辐射源沿断层的迁移，并结合瑞利波相干分析约束破裂速度。结果显示，破裂从震中向南北两侧扩展，南向破裂由较慢的亚剪切传播转为持续的超剪切传播，在较长距离上达到约4.8—5.3公里/秒（图2）。

与此同时，高频GNSS记录地表位移随时间的变化，强震和远震波形提供滑动的时间信息，光学与雷达遥感描绘断层几何及地表形变。团队将上述资料用于联合有限断层反演，重建破裂的时空演化，发现主要滑动集中在深度15公里以上。

图2.区域台阵与联合反演约束的整体破裂（a、b）高频辐射源的位置及时间演化，圆点和方块分别来自广东与澳大利亚台阵；（c）联合反演得到的滑移分布

在Thazi太阳能电站，距地表断层约15米的一台监控摄像机记录了破裂经过时的地面运动。研究团队对视频进行了稳像处理和镜头畸变校正，结合现场测量完成尺度标定，并利用现场照片的拍摄时间校正视频时钟，使局地运动能够与专业台网确定的破裂时序进行对照。

视频分析显示（图3），当地断层两侧约2.8米的相对错动主要在约2秒内完成。通过分析滑动门的运动，团队还估计了垂直于断层走向的地面位移。在主要的沿断层滑动开始前，地面已出现明显的断层法向位移，运动特征与局地亚剪切脉冲式破裂的理论预期相符。

图3.Thazi太阳能电站视频及局地运动（a）破裂到达前及到达时的画面；（b）根据滑动门运动估计的断层法向运动，虚线段可靠性较低；（c）断层滑移及滑移速率，约2.8米滑移主要在约2秒内完成

经稳像处理和镜头畸变校正后的近断层监控视频

区域台阵分析显示，破裂前缘在Thazi附近以超剪切速度传播，而摄像机记录的浅表运动却具有亚剪切破裂特征。

团队将视频中的滑移和地面运动与专业观测约束的破裂时序、滑移分布相结合，利用三维破裂动力学模拟考察深浅部摩擦弱化差异的影响。断层开始滑动后，其强度会随滑移逐渐下降。模型中较深部的滑移弱化距离为0.18—0.40米，经历较小滑移即可完成主要强度下降，有利于超剪切破裂的形成与持续传播。浅部则根据视频估计采用约1.24米的弱化距离，需要更大的滑移才能完成弱化。

模型还在摄像机附近的浅部设置了较高的黏聚强度，用以近似考虑断层周围损伤变形的耗能作用。较大的弱化距离与较高的局部强度共同限制了浅部破裂的加速，使深部超剪切传播与浅部亚剪切破裂能够在模拟中共存。这种深度差异为台阵和视频记录差异提供了一种合理解释。

视频也为检验震源模型提供了参照。当地约2秒的滑动持续时间，明显短于有限断层模型中相应的10—20秒。受数据频带和子断层尺度限制，反演恢复的滑移时间函数往往包含时空平均效应，短促的局地滑动会被平滑为持续时间更长的过程，近断层视频使这一差异能够在真实震例中得到检验。

对于约510公里的超长破裂，动力学模拟显示，较高初始应力、动态弱化及平直断层几何共同有利于破裂长距离传播。结合NPW近断层强震记录和区域台阵结果，团队还提出了P波引起的应力扰动触发次级反向破裂的可能情景。

图4.破裂动力学模拟与观测对比（a）滑移弱化距离；（b）破裂速度分布，视频点附近浅部为亚剪切、较深部为超剪切；（c、d）模型应力参数及破裂演化；（e）视频观测与模拟结果对比；（f）有、无动态触发两种情景下的NPW波形对比，模拟波形按原文平移8秒后比较。动态触发并非唯一解释

地震台、GNSS和卫星遥感构成了现代大地震研究的主要观测基础（“专业观测”）。与此同时，安防摄像机、手机、行车记录仪和无人机等（“泛在感知”），也越来越多地记录下自然灾害发生的过程。这些日常设备可能恰好位于专业台网覆盖不足的地点，保留关键的局地运动信息。此次研究将数百公里尺度的破裂传播与断层旁数秒内的地面运动联系起来，为专业观测与泛在视频协同研究大地震提供了新的途径。

论文共同作者、中国科学院院士陈晓非认为，专业观测与泛在感知的融合，为深入认识地震机理拓展了观测基础。利用日常设备分布广泛的特点，将经过校准的影像记录与地震台、GNSS和卫星遥感资料结合，可以把整体破裂传播与局地断层运动联系起来，推动断层摩擦弱化、能量耗散等地震机理研究的不断深入。

论文共同作者、中国地震局工程力学研究所副所长、国家地震烈度速报与预警工程总工程师马强研究员认为，利用数量众多、分布广泛的既有设备，可以较低的新增布设成本补充观测覆盖。经过校准和检验的影像可为震后地面运动分析和灾情研判补充现场资料，积累的震例也可用于检验地震预警中的地震动估计方法。未来还需完善数据获取、共享和快速处理，使这些记录及时服务于震后应急。

随着专业观测与社会感知资源的进一步融合，日常生产生活中的影像记录，有望在揭示地震物理过程和服务防灾减灾中发挥更大作用。

陈克杰为论文第一作者，孟浩然和张振国为共同通讯作者。南方科技大学为论文第一单位。合作者还包括中国科学院院士陈晓非、南方科技大学博士研究生刘在旺、周敏，博士后王子加、何仲秋，研究助理教授黄凯、副教授罗海澎，麦吉尔大学博士研究生郑涪化，西南交通大学助理教授魏国光，中国地震局工程力学研究所研究员宋晋东、马强，美国加州理工学院研究科学家Chris Milliner和博士后Solene L.Antoine，美国国家科学院院士、加州理工学院教授、法国巴黎地球物理研究所所长Jean-Philippe Avouac，以及美国佛罗里达大学助理教授王超峰、博士研究生高健皓。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省科技厅项目、深圳市重点基金以及美国国家科学基金等项目支持。

论文链接：https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.aee5191

供稿：地球与空间科学系

通讯员：黄惠婧

编辑：任奕霏