2019 年 7 月 4 日上午，加利福尼亚州莫哈韦沙漠的塞尔斯谷发生 6.4 级地震，整个南加州都有震感。大约 34 小时后的 7 月 5 日，附近的里奇克莱斯特市发生了 7.1 级地震，整个加利福尼亚州以及亚利桑那州、内华达州甚至墨西哥下加利福尼亚州的邻近社区都有数百万人感受到地震。

被称为 Ridgecrest 地震——20 多年来袭击加利福尼亚的最大地震——这些地震事件导致了广泛的结构损坏、停电和受伤。Searles Valley 的 M6.4 事件后来被认为是 Ridgecrest 的 M7.1 事件的前震，后者现在被认为是主震。两次地震之后都发生了多次余震。

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研究人员对地震活动的顺序感到困惑。为什么前震触发主震需要34小时?这些地震是如何从地质断层系统的一个部分“跳跃”到另一个部分的?地震可以在动态意义上相互“交谈”吗?

为了解决这些问题，加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所和慕尼黑路德维希马克西米利安大学 (LMU) 的一组地震学家领导了一项新研究，重点研究沿着多断层系统发生的两次大地震之间的关系。该团队使用了一台功能强大的超级计算机，该计算机结合了数据注入和基于物理的模型来识别地震之间的联系。

曾在 LMU 工作过的斯克里普斯海洋学地震学家 Alice Gabriel 与她在 LMU 的前博士生 Taufiq Taufiqurrahman 以及几位合著者一起领导了这项研究。他们的发现于 5 月 24 日在线发表在《自然》杂志上，并将于 6 月 8 日出版印刷版。

“我们使用了现有最大的计算机和也许是最先进的算法来尝试和理解 2019 年加利福尼亚州发生的这一真正令人费解的地震序列，”加布里埃尔说，他目前是斯克里普斯大学地球物理和行星物理研究所的副教授海洋学。“高性能计算使我们能够了解这些大型事件的驱动因素，这有助于为地震灾害评估和准备工作提供信息。”

加布里埃尔说，了解多断层破裂的动力学很重要，因为这些类型的地震通常比发生在单个断层上的地震更强大。例如，2023 年 2 月 6 日发生的土耳其-叙利亚双重地震导致重大人员伤亡和广泛破坏。这一事件的特点是发生了两次单独的地震，仅相隔 9 小时，两次地震都跨越了多个断层。

2019年Ridgecrest地震发源于东加州剪切带沿走滑断层系统，每条断层两侧主要在水平方向运动，没有垂直运动。地震序列级联穿过交错的和以前未知的“对立”断层，即与主要断层成大角度(接近 90 度)移动的次要或次要断层。在地震学界，关于哪些断层主动滑动，以及什么条件促进了级联地震的发生，仍在争论不休。

这项新研究提出了第一个将地震图、构造数据、野外测绘、卫星数据和其他天基大地测量数据集与地震物理学相结合的多断层模型，而以前的此类地震模型完全是数据驱动的。

“通过超级计算能力增强的数据注入建模，我们揭示了多断层共轭地震的复杂性，揭示了控制级联破裂动力学的物理学，”Taufiqurrahman 说。

研究人员使用德国莱布尼茨超级计算中心 (LRZ) 的超级计算机 SuperMUC-NG，揭示了塞尔谷事件和里奇克莱斯特事件确实存在关联。地震在由复杂的断层几何形状和低动摩擦驱动的静态强但动态弱的断层系统中相互作用。

该团队的 3-D 破裂模拟说明了在地震发生前被认为是强大的断层如何在发生快速地震运动时变得非常脆弱，并解释了多个断层如何一起破裂的动力学。