1、贾科，周仕勇.2023.断层相互作用与地震触发机制研究回顾与展望.地球与行星物理论评（中英文），54（5）：477-497.doi：10.19975/j.dqyxx.2022-071.JiaK,ZhouSY.2023.Faultinteractionandearthquaketriggeringmechanisms:Progressandprospects.ReviewsofGeophysicsandPlanetaryPhysics,54(5):477-497(inChinese).doi:10.19975/j.dqyxx.2022-071.断层相互作用与地震触发机制研究回顾与展望贾科1,2，
2、周仕勇3*1西北工业大学自动化学院，西安7101292上海佘山地球物理国家野外科学观测研究站，上海2016023北京大学地球与空间科学学院，北京100871摘要：断层相互作用与地震触发关系研究是震源物理学领域的热点问题，能够帮助认识强震的孕育过程与物理机理，在地震危险性分析与预测研究中也有良好的应用前景.前人的综述文章从应力触发的基本原理、方法、适用性及多个震例研究的角度，提供了详细的阐述，然而从地震活动性分析这一角度对地震触发的介绍并不详尽，也未对这两个角度的结合和互补提供进一步的探讨.本文从物理模型和统计模型两个角度，综述了过去几十年针对断层相互作用和地震触发机制研究的成果与进展；通过介绍
3、速率-状态摩擦律，展现这一科学问题的内在统一性，并对目前存在的问题和未来的可能研究方向进行了梳理和展望.从物理模型角度,着重分析了断层相互作用来源的几个重要机制：静态应力触发、动态应力触发和黏弹性应力触发，以及计算的基本原理和方法.在统计模型方面，介绍了地震活动性分析的基本原理和方法，重点分析了 ETAS 模型和 b值在断层相互作用和地震触发机制中的应用.从两个模型结合的角度，指出两者互相验证的统一内涵以及速率-状态摩擦律的基本原理和方法.分析指出通过库仑应力计算和 ETAS 模型这两种不同的角度，可以综合研究多断层或地震之间的应力相互作用，并提供交叉验证，增加结果的可靠性；应用速率-状态摩擦
4、律可以回溯性地研究地震序列的发生过程，为认识地震触发关系和断层相互作用提供了新的视角.关键词：断层相互作用；地震触发关系；库仑应力变化；ETAS 模型；速率-状态摩擦律doi：10.19975/j.dqyxx.2022-071中图分类号：P315文献标识码：AFault interaction and earthquake triggering mechanisms:Progress and prospectsJiaKe1,2,ZhouShiyong3*1SchoolofAutomation,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xian710129,Chin
5、a2ShanghaiSheshanNationalGeophysicalObservatory,Shanghai201602,China3SchoolofEarthandSpaceScience,PekingUniversity,Beijing100871,ChinaAbstract:Researchonfaultinteractionandearthquaketriggering,whichisahotissueinthefieldofsourcephysics,canfacilitateunderstandingoftheunderlyingmechanismsofstrongearthq
6、uakesandalsohasgoodapplica-tionprospectsinearthquakeriskanalysisandpredictionresearch.Previousreviewarticlesprovideddetailedex-planationsfromtheperspectivesofbasicprinciples,methods,andapplicability,aswellasmultipleearthquakecasestudiesofstresstriggering.However,theintroductiontoearthquaketriggering
7、fromtheperspectiveofseismicityanalysisisnotexhaustive,andthecombinationandcomplementarityofthesetwoperspectivesarenotprovidedindetail.Thispapersummarizestheachievementsandprogressofresearchonfaultinteractionandearthquaketrig-收稿日期：20221029；录用日期：20221125基金项目：国家自然科学基金资助项目（42274068，U2039204）；上海佘山地球物理国家野
8、外科学观测研究站开放基金（SSOP202207）SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(GrantNos.42274068,U2039204)andShanghaiSheshanNationalGeophysicalObservatory(GrantNo.SSOP202207)第一作者：贾科（1988-），男，副教授，主要从事地震活动性、地震触发机制的研究.E-mail：*通信作者：周仕勇（1962-），男，教授，主要从事地震活动性、震源过程、数字地震资料的研究.E-mail：第54卷第5期地球与行星物理论评（中英文）Vol.
9、54No.52023年9月ReviewsofGeophysicsandPlanetaryPhysicsSep.,2023geringmechanismthroughthepastfewdecadesfromtheperspectivesofphysicalandstatisticalmodels.Thecur-rentchallengesandpossiblefuturedirectionsarereviewedandevaluated.Fromtheperspectiveofthephysicalmodel,threeimportantmechanismsofsourcesoffaultin
10、teractionareanalyzed:staticstresstriggering,dynamicstresstriggering,andviscoelasticstresstriggering,aswellasthebasicprinciplesandmethodsofcalculation.Intheaspectofthestatisticalmodel,thebasicprinciplesandmethodsofseismicityanalysisareintroduced,andapplica-tionsoftheepidemic-typeaftershocksequence(ET
11、AS)modelandb-valueinfaultinteractionandearthquaketrig-geringmechanismareanalyzed.Fromtheperspectiveofthecombinationofthesetwomodels,theunifiedconnota-tionofmutualverificationandthebasicprincipleoftherate-and-statefrictionlawareintroduced.Theanalysispointsoutthatthestressinteractionbetweenmultiplefau
12、ltsorearthquakescanbecomprehensivelystudiedthroughthetwodifferentschoolsofCoulombstresscalculationandtheETASmodelandthatcross-validationcanincreasethereliabilityoftheresults.Retroactiveapplicationofrate-and-statefrictionlawcanprovideanewperspectiveforunderstandingtheearthquaketriggeringrelationshipa
13、ndfaultinteraction.Keywords:faultinteraction;earthquaketriggering;Coulombstresschange;ETASmodel;rate-and-statefric-tionlaw0引言各个时空尺度下的地震相继发生表明地震触发是一种普遍存在的现象.数十年来，多项研究结果表明地震间的应力传递在地震触发、丛集以及抑制中起到关键作用（Harris,1998;Huetal.,2017;Peaetal.,2020;PollitzandCattania,2017;Steacyetal.,2005;Stein,1999;Todaetal.,20
14、08;王辉等,2016;Xiongetal.,2010）.这种相互作用通过应力转移的方式进行，大多受地球介质的弹性、黏弹性响应、地震波的传播、地下水的扩散等各类因素影响，从而导致不同时空尺度的地震触发或抑制现象，受到学术界的普遍关注和研究.另一方面，通过分析地震活动性来区别地震之间触发关系的研究也成为地震触发关系研究的热点内容（Tormannetal.,2015;Wangetal.,2015;Zhuangetal.,2005）.其中，传染型余震序列（EpidemicTypeAftershockSequence,ETAS）模型（Ogata,1988;Zhuangetal.,2002）提供了一种能
15、够有效区分背景地震和丛集（触发）地震的方法，因此受到广泛关注.通过分析地震之间的应力传递与区域地震活动性特征，能够认识地震孕震机理的相关信息，从而帮助理解、评估区域地震危险性.运用应力转移和地震活动性分析来探究断层相互作用与地震触发关系是地震物理学研究领域的热点问题，有助于认识强震的孕育过程与物理机理，在地震危险性分析与预测研究中也有良好的应用前景.前人的综述文章（Freed,2005;Harris,1998;Steacyetal.,2005;Stein,1999;许才军等,2018）从应力触发的基本原理、方法、适用性及多个震例研究的角度，提供了详细的阐述，然而从地震活动性分析这一角度对地震触
16、发的介绍并不详尽，也未对这两个角度的结合和互补提供进一步的探讨.本文从物理模型和统计模型两个不同的角度，综述过去几十年针对断层相互作用和强震触发机制研究的成果和进展，结合两个模型的优缺点，分析了不同模型的适用条件和存在的问题.以速率-状态摩擦律为框架，展现这一科学问题的内在统一性，并对未来的可能研究方向进行展望，提供认识和研究该问题的基本原理、方法和未来动态.1基于物理模型的断层间相互作用研究 1.1 断层或地震相互作用随着越来越多高质量地震波形资料和地表形变资料的获得，从 1990 年代开始，大量的研究工作表明地震间的应力传递在地震触发、丛集以及抑制中起到重要作用（Freed,2005;Harris,1998;JiaKetal.,2021;Perfettinietal.,1999;Steacyetal.,2005;Steinetal.,1992;Todaetal.,2008;Xiongetal.,2010;许才军等,2018;Zhu,2016）.从物理角度来看，地震间的应力传递可以从三个角度影响地震的发生：静态（弹性）应力改变、动态应力改变以及黏弹性应力改变.静态应力改变一般指地震发