以空—天—地联合观测为特征的现代地球物理观测体系，正以前所未有的时空精度和分辨率，不断揭示跨越超长时空尺度的圈层耦合现象。其中影响最为深远的典型代表，便是大型火山喷发与大地震破裂过程。

以 2022 年 1 月的汤加火山喷发为例，其物质来源于俯冲板片在固体地球内部百余公里深处的脱水作用，以及地壳岩浆房的长期孕育。喷发过程中，不仅在海洋、大气和电离层中激发出多次环绕地球传播的波动（Matoza et al., 2022），还在海气界面上形成了由大气驱动、能够“穿越”大陆的异常海啸（Kubota et al., 2022）。

超长时空尺度圈层耦合作用的另一集中体现，是大地震的破裂及其后续演化过程。这些过程主要发生在固体地球圈层内。作为弹性与黏弹性应力的传递体以及机械波的高效传播介质，固体地球可通过静态应力扰动（King et al., 1994）、地震波的动态触发（Gomberg and Johnson, 2005）和黏弹性应力松弛（Freed, 2005）等物理机制，在超深（>400 公里；Gardonio et al., 2024）、超远（>1500 公里；Pollitz et al., 2012）和超长时延（>5 年；Melnick et al., 2017）的条件下，引发不同类型、数目与规模的地震，进而形成四维时空上的群集效应。

此外，不同震级的地震也会在数十至数千公里之外触发流体系统的普遍响应，如火山喷发和温泉流量变化（Wang and Manga, 2010；图 1）。例如，就在一个多月之前，7 月 29 日俄罗斯堪察加半岛近海发生 8.8 级强震，不仅造成了大范围地壳形变，还激活了七座火山的喷发，其中包括沉寂数百年的克拉申尼科夫火山，被称为近 300 年来罕见的“火山大联动”。

由此可见，大型地震不仅会在震源区附近造成直接破坏，还可能跨越遥远距离和时间尺度，触发新的地震或火山活动。这一现象对地震与火山灾害风险评估提出了严峻挑战，也凸显了深入探究地震触发机制的迫切性。

图1 不同震级与震中距下的不同类型流体系统触发的分布。黄色圆点为Bayramov et al., （2025）最新报道案例：2017 年伊朗—伊拉克7.3级地震（约 600 公里）和 2023 年土耳其7.8/7.6级双震（约 1000 公里）在里海西部触发的泥火山活动。图片改自Wang and Manga （2010）

在此背景下，《Science》最新一期刊发了法国斯特拉斯堡大学团队的一项研究（Bayramov et al., 2025），报道了 2023 年 2 月 6 日土耳其 7.8 级与 7.6 级双震在 1068 公里之外的高加索地区里海西部库拉盆地，触发了一次超远距离构造响应事件（图2）。与以往动态触发研究相比，该事件通过全球导航卫星系统（GNSS）、合成孔径雷达干涉测量（InSAR）和区域地震台网组成的现代地球物理观测体系联合观测，被前所未有地详细记录（图2），并呈现出更复杂和多样的特征：多达 56 座泥火山发生喷发或形变，同时 7 条断层发生了长达数十公里的无震滑移 （图3）。这些缓慢滑移虽未产生地震波辐射，却足以引发显著的地壳形变。

图2 高加索地区里海西缘构造背景。浅紫色为大高加索和塔雷什山脉，浅黄色为库拉盆地。红色线条表示本次InSAR结果揭示的活动断层。矩形框为SAR图像覆盖范围。黄色三角形为地形识别出的泥火山，红色三角形为研究期内活动的泥火山。灰色区域表示油气田分布。蓝色和红色的震源机制分别表示1976—2024年间浅于和深于50公里震级≥5.0的地震。蓝色和绿色方块分别为本研究使用的地震台站和GNSS台站，红点为研究期内的微震。插图显示区域构造板块及主要边界

针对这一远震触发事件，研究团队在多学科协同框架下，综合利用卫星遥感、测地学和地震学数据开展研究。通过大量、多源数据处理与对比分析，他们系统评估了触发构造活动在不同观测手段中的表现，并充分发挥了数据互补优势：InSAR 以高空间分辨率刻画断层滑动的空间分布，GNSS 以高时间分辨率揭示滑移的发生时序，而地震学资料则在局部时空范围内提供了更精细的分辨能力。结果显示，库拉盆地在土耳其地震前后出现了明显的跨断层形变跳跃（图 3），但该时段的区域地震震级均小于 6 级，其活动迁移性与土耳其地震 P 波到时高度相关（图 4）。这些证据共同表明，本次断层滑移和泥火山喷发均由远震波触发。

图3 合成孔径雷达 （SAR） 分析揭示的断层在雷达卫星视线方向位移与泥火山活动。（A） 2023 年 1 月 28 日至 2 月 9 日期间获取的 SAR 数据显示的视线位移场。灰色三角形表示未活动泥火山，红色三角形表示喷发泥火山，黄色三角形表示仅形变泥火山；（B） 断层两侧的位移与缓滑速率对比。插图为六个典型时间序列示例

图4 土耳其地震震后一天内局部地震事件。圆点代表地震位置，其颜色代表P波到时，黑线代表水平不确定性，结果显示地震活动向里海南部迁移

库拉盆地油气田中蕴含大量流体，这些流体沿孔隙和裂隙系统迁移，受压力扰动易加剧断层滑动。远震波作用下，孔隙流体压力变化增加断层剪应力或减小正应力，从而触发无震滑移。数值建模进一步显示，无震滑移相当于释放一次矩震级约6.1 地震的能量，且主要集中在7 公里以浅 （图5）。这揭示浅部流体丰富的断层处于临界应力状态，且动态触发机制与流体活动密切相关。

图5 基于InSAR数据反演的断层滑动分布（三角形网格）与膨胀源（圆点）压力变化。颜色代表走滑分量和压力变化，正值分别表示右旋走滑与压力增大。深灰色三角形为区域内活跃泥火山

同时，库拉盆地广布的泥火山系统也对远震波触发的流体动力学扰动高度敏感。泥火山喷发往往与深部油气系统的压力变化相关，尤其在过压条件下，远震波可促使流体快速迁移，从而激活泥火山。在本次事件中，56 座泥火山喷发或形变，正是区域流体系统，尤其是油气田流体压力变化的直接表现。研究进一步指出，泥火山与油气田联系紧密，其活动不仅影响火山本身，也可能对油气田生产安全带来风险。

除了本次触发事件本身，研究团队还利用既有 InSAR 数据对事件前 7 年的断层活动进行回溯，发现类似的远震触发现象在该区并非孤例：2017 年伊朗—伊拉克 7.3 级地震 （距研究区约 625 公里；Barnhart et al., 2018） 也曾触发库拉盆地的无震滑移与泥火山活动 （图 1）。这表明此类触发事件在库拉盆地及全球可能相当普遍，需要依托现代观测体系的联合约束才能被充分捕捉。更关键的是，研究发现多数断层的长期滑动速率仅约每年 0.7 毫米，而单次触发事件的滑动量却接近 40 毫米 （图 5）。这一结果揭示断层在长时间尺度上的能量积累和释放具有明显的幕式特征，提示无震与有震滑移可能是区域及板块边界断层调节地球板块构造运动的基本方式 （Zhang et al., 2025），对地震危险性评估和板块动力学认识具有重要意义。

总体而言，该研究不仅展现了多学科交叉方法的优势，也凭借翔实的数据和分析，提供了理解远震触发物理机制的全新案例证据，并为区域与板块尺度的构造活动研究带来了新的启示。

主要参考文献

Barnhart W D, Brengman C M J, Li S, et al. Ramp-flat basement structures of the Zagros Mountains inferred from co-seismic slip and afterslip of the 2017 Mw7. 3 Darbandikhan, Iran/Iraq earthquake[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2018, 496: 96-107.

Bayramov Z, Viltres R, Doubre C, et al. Very-long-range dynamic triggering of mud volcano unrest and silent magnitude-6 fault slip[J]. Science, 2025, 389(6764): 996-1002. （原文链接）

Freed A M. Earthquake triggering by static, dynamic, and postseismic stress transfer[J]. Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 2005, 33(1): 335-367.

Gardonio B, Marsan D, Bodin T, et al. Change of deep subduction seismicity after a large megathrust earthquake[J]. Nature Communications, 2024, 15(1): 60.

Gomberg J, Johnson P. Dynamic triggering of earthquakes[J]. Nature, 2005, 437(7060): 830-830.

King G C P, Stein R S, Lin J. Static stress changes and the triggering of earthquakes[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1994, 84(3): 935-953.

Kubota T, Saito T, Nishida K. Global fast-traveling tsunamis driven by atmospheric Lamb waves on the 2022 Tonga eruption[J]. Science, 2022, 377(6601): 91-94.

Matoza R S, Fee D, Assink J D, et al. Atmospheric waves and global seismoacoustic observations of the January 2022 Hunga eruption, Tonga[J]. Science, 2022, 377(6601): 95-100.

Melnick D, Moreno M, Quinteros J, et al. The super‐interseismic phase of the megathrust earthquake cycle in Chile[J]. Geophysical Research Letters, 2017, 44(2): 784-791.

Pollitz F F, Stein R S, Sevilgen V, et al. The 11 April 2012 east Indian Ocean earthquake triggered large aftershocks worldwide[J]. Nature, 2012, 490(7419): 250-253.

Wang C Y, Manga M. Hydrologic responses to earthquakes and a general metric[J]. Geofluids, 2010, 10(1‐2): 206-216.

Zhang X, Li S, Chen L. Unexpected megathrust slip evolution revealed by the 2024 Mw 7.1 and the 2025 Mw 6.8 Hyuga-nada earthquakes in southwest Japan[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2025, 662: 119384.（报道链接）

（撰稿：李绍阳，陈凌/岩石圈演化学科中心）