【研究亮点】陈鹏、李海兵等—JSG: 粘滑与蠕滑断裂的构造地貌和位移分布差异——来自海原断裂带的宏观证据

　　粘滑和蠕滑是大陆断裂带两种主要的滑动方式，其中，粘滑表现为突然的断层滑动，引发强震并可能产生地表破裂；而蠕滑则表现为长期缓慢的无震滑动。目前，区分这两种滑动行为主要依赖两类方法：一是大地测量（GNSS或In SAR）的短期（几年至几十年）地表位移观测，二是断层岩微观结构的长期（百万年尺度）变形分析。然而，介于两者之间的千年至万年宏观尺度上，粘滑与蠕滑断裂是否具有可识别的构造地貌和位移分布差异？这一问题长期以来缺乏系统研究，形成了认知上的“尺度空白”，制约了我们对不同滑动行为近地表响应的理解，也为快速辨识断裂滑动行为带来了挑战。

　　针对上述科学问题，中国地质科学院地质研究所李海兵研究员团队选取了同时兼具粘滑与蠕滑两种断裂行为的海原断裂作为研究对象（图1），通过对海原断裂带老虎山蠕滑段野外调查、无人机高分辨率地形测量和放射性碳测年研究，结合前人关于海原断裂带粘滑段（即1920年海原M 8.5地震地表破裂段）的研究成果，实现了同一断裂带上两种滑移行为的对比分析，取得了以下核心认识：

图1 目标断层的构造背景及无人机数据覆盖范围。（a）青藏高原构造格架；（b）海原断裂带的几何展布和基本地貌特征；（c）老虎山段的空间展布和无人机数据覆盖范围（S1-S5）。

（1）蠕滑断裂同样具备发生地表破裂型强震的能力，地震风险不容忽视。

　　尽管老虎山段目前表现为浅部蠕滑，但野外调查和放射性碳定年结果揭示，老虎山段在467-306 cal BP和1007-926 cal BP至少发生了两期地表破裂型强震，这些结果与前人探槽研究基本一致（图2）。表明老虎山断裂在历史上曾多次发生地表破裂型强震。

图2 老虎山断裂的古地震历史重建结果。本研究揭示老虎山段在467-306 cal BP和1007-926 cal BP至少发生了两期地表破裂型强震，与前人探槽研究基本一致。

（2）在构造地貌特征上，蠕滑断裂往往表现为更宽的断层谷地，反映宽阔的断层破碎带。

　　沿老虎山断裂走向的追踪调查，发现其在不同位置经常发育宽度可达百米以上的断层谷地（图3），反映出宽阔的断层破碎带特征，这可能与蠕滑断裂长期的缓慢变形行为密切相关。同时，具有不同位移规模的断错冲沟和山脊等地貌标志连续分布，说明蠕滑断裂同样能够长期累积同震位移记录。

图3 老虎山断裂沿线的构造地貌特征。（a-d）蠕滑型断裂常常发育宽阔的断层谷地，并长期累积断层坎等同震位移记录。

（3）在位移分布特征上，蠕滑断裂的累积位移概率密度（COPD）曲线呈现宽而平坦的峰带，而粘滑断裂则表现为窄而尖锐的峰。

　　由于两种滑移行为在物理机制上的差异，粘滑断裂的位移累积主要来自于多次相近规模的同震事件，因此位移量呈倍数聚类。而蠕滑断裂的累积位移则是同震位移与震间蠕滑增量叠加的结果，后者填补了不同规模同震位移之间的数值空白，导致位移分布趋于连续，形成宽峰带和连续谱分布（图4）。这一发现为在千年至万年尺度上识别断裂滑动行为提供了新的宏观诊断指标，填补了介于短期大地测量与长期微观结构分析之间的方法空白。

图4 蠕滑断裂与粘滑断裂位移分布与COPD曲线的对比分析。（a-b）老虎山断裂的累积位移分布与相应COPD曲线；（c-d）狭义的海原断裂（1920年海原M 8.5地震同震地表破裂带西段）的累积位移分布与相应COPD曲线。

　　本研究首次基于同一断裂带内蠕滑与粘滑段的系统对比，从宏观构造地貌和位移分布角度揭示了两者的显著差异，并提出COPD曲线形态作为区分断裂行为的新地貌指标。这一方法不依赖于长期的大地测量观测（几十年尺度），也无需复杂的微观结构分析（百万年尺度），而是通过高分辨率地形数据和位移统计分析，在人类历史至全新世时间尺度上即可有效识别断裂的滑动行为特征。该研究为全球蠕滑断裂的地震风险评估提供了重要参考，同时，呼吁未来应在全球更多蠕滑断裂上检验这一方法的普适性，并结合摩擦实验与数值模拟深入理解其形成机制。

　　本研究得到了国家自然科学基金项目（42572286）和深地国家科技重大专项（2024ZD1000500）的共同资助。相关成果发表在国际构造地质学知名期刊《Journal of Structural Geology》上。

　　论文信息：Peng Chen (陈鹏), Haibing Li* (李海兵), Jiawei Pan (潘家伟), Chuirui Li (李春锐). 2026. Active tectonic deformation and geomorphic features along the creeping Laohushan segment of the Haiyuan fault zone, northeastern Tibetan Plateau. Journal of Structural Geology. 105687.

　　原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jsg.2026.105687.