💡这项突破是什么?
全球约20 %的7.5级以上强震为双重或多重地震，如2016年新西兰MW7.8 Kaikoura级联地震和2023年土耳其MW7.8和MW7.6双重地震。流体在触发构造地震或诱发地震中可能起到关键作用。然而，受限于地震台站稀疏、地质构造不确定以及地下流体的分布未知等因素，流体如何在多断层系统的破裂过程中发挥作用仍有待探索。2023年5月，中国四川盆地南部长宁页岩气田发生了4个M4+级联地震序列，该序列被区域密集台阵完整捕捉，其发震过程为深入研究流体如何影响整个级联破裂过程提供了独特视角。
针对这一情况，中国地震局地质研究所地震动力学与强震预测全国重点实验室，及川渝地震科学研究中心的鲁人齐研究团队（叶亚培，鲁人齐），携手中国科学技术大学李俊伦研究团队（杨文、徐健、李俊伦），与浙江大学俞红玉教授、武汉大学赵英文博士、中国科学技术大学张海江教授和苏黎世联邦理工大学Ryan Schultz博士合作，综合利用局部密集地震台网、高分辨率三维地震反射资料、差分InSAR数据和地质力学模拟，对该序列开展了综合地球物理研究，详细揭示其发震过程和机制。本项研究打破了以往认为“注入流体仅引发首个主震，后续破裂由同震库仑应力加载主导”的传统认知，获得了以下主要认识：
1. 精细刻画反“Y”字型共轭发震断层
综合地震学数据和高分辨率三维地震反射资料，精细识别并刻画了长宁地震序列的精细三维发震断层模型。同时对刻画的断层模型进行了地表形变模拟，验证了其准确性。M4.0#1地震首先发生在走滑分支断层上，后续三个M4+地震发生在同一逆冲断层上（图1），其中M4.5#2和M4.9#3为重复地震，断层几何学与震源机制解高度一致。
2. 揭示流体的“三重身份”：触发、孕育与维持
研究表明，流体的物理过程远比想象中复杂，在数小时至数月的时间尺度上，流体分别扮演了三种截然不同的角色：
直接触发（数小时）：正在作业的H67平台压裂液向下迁移，直接诱发了首个M4.0#1主震；
远距离孕育（长达六个月）：约六个月前，与H67平台邻近的H69平台压裂液通过渗流通道向下远距离迁移（图2），通过升高孔隙压力，为第二个主震（M4.5#2）的级联触发创造了条件；
断层阀维持（约20小时）：来自第二个主震破裂区的同震及震后迁移流体，可能通过断层阀机制，在大约20小时后促进了第三个主震的发生M4.9#3（图3）；在约40个小时后，库伦应力触发了第四个M4.3#4地震（图4）。
3. 风险警示：注液停止 ≠ 风险解除
在M4.0#1地震发生后，H67平台的水力压裂作业立即停止。然而多断层级联破裂仍继续发生，并造成了更严重的地震危害。这一发现对现有的诱发地震风险防范模式提出了严峻挑战：未返排滞后的流体迁移完全可以通过级联破裂进一步升级地震风险。研究认为，在防范措施中须充分考虑长期注液带来可能的促进级联破裂风险，并建议采用更精细的动态破裂分析工作流程来指导工程实践。
上述研究成果于2026年5月在线发表在国际地球科学领域权威期刊Earth and Planetary Science Letters。本研究得到了国家自然科学基金（U2139204和42488301）、中国地震局地质研究所基本科研业务重点项目(IGCEA2406）、国家重点研发计划（2021YFC3000600）和瑞士国家科学基金项目（TMPFP2_224393）的联合资助。
文章信息：Yapei Ye#, Wen Yang#, Jian Xu, Junlun Li*, Renqi Lu*, Hongyu Yu, Chang Guo, Yingwen Zhao, Haijiang Zhang, Ryan Schultz. (2026). Injected fluids both trigger and facilitate a cascade of larger earthquake ruptures. Earth and Planetary Science Letters, 687. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120092
图1 2023年长宁地震序列及发震断层。a 研究区平面图，显示了前震、四个主震和余震的分布。b 平行于A–A’方向的研究区剖面图。c 过M4.5#2和M4.9#3震中的AA’反射剖面及相应岩性。d 过M4.0#1和M4.3#4震中的B–B’反射剖面。
图2 垂向流体通道及其对M4.5#2事件的影响。a H69平台水力压裂作业期间研究区内的地震分布。圆点颜色表示事件深度。b 图a中紫色框内地震事件的三维透视图，表征了一条流体通道，该通道连接了M4.5#2地震的发震断层F1与H69平台的一口水平井。c 图a所示流体通道区域的C–C’地震反射剖面。d Comsol模型2设置。e 模型2中H69平台水力压裂在#2和#3主震所在断层段上引起的孔隙压力和孔弹性应力扰动值。
图3. M4.5#2与M4.9#3主震之间地震活动的时空特征。a 发生于M4.5#2与M4.9#3主震之间的地震活动分布。阴影平面表示b图所示视图的投影范围和投影方向。绿色菱形表示可能由同震或震后库仑应力变化触发的事件，蓝色圆点表示可能由孔隙压力扩散触发的事件。b M4.5#2与M4.9#3事件之间地震活动的平面投影。橙色椭圆表示M4.5#2事件的破裂区。c M4.5#2与M4.9#3事件之间地震活动的时间迁移特征。
图4 2023年长宁地震序列级联破裂模式图。ΔCFS：库仑应力变化；Pp：孔隙压力。流体可能在地震级联破裂过程中发挥三种不同作用：其中，I表示正在进行水力压裂作业的H67平台的流体向下迁移直接诱发了M4.0#1事件；II表示6个月前H69平台水力压裂作业中发生长距离向下迁移的流体，为M4.5#2事件的级联触发创造了条件；III表示M4.5#2地震破裂区域中震后迁移的流体通过断层阀机制触发了M4.9#3事件。
