天山西北部地区构造活跃，断层系统复杂，发育有博罗可努-阿奇克库都克断裂(走滑断层，简称博阿断裂)、精河南断裂(逆冲断层)等多个不同性质的断层(图1)。前人已经通过在不同断层上开展详细的探槽古地震研究揭示了晚更新世以来的多次古地震事件，显著推进该地区的断层活动性认识(Hu et al., 2021, 2022)。然而，由于事件年龄的误差范围较为宽泛，并且地震事件限定在单条断裂，如何评价区域的地震活动性成为一个新的挑战。

湖泊地震学作为一种新兴的古地震重建方法，能够整合区域内的显著地震来源，产出长而连续的强震记录，允许可靠的复发模式，显著降低时间的不确定性(Moernaut, 2020)。近年来已被广泛应用于全球各大断裂带上，例如，死海断裂，新西兰阿尔卑斯断裂带、土耳其北安纳托利亚断裂带等。但是，对于构造十分活跃的天山地区，尚未开展湖泊地震学研究。

图1. 艾比湖地区构造背景

针对这些问题，中国地震局地质研究所卫晓彤博士在蒋汉朝研究员的指导下，联合新疆维吾尔自治区震灾风险防治中心胡伟华副研究员、常想德副研究员和黄帅堂副研究员等，利用美国犀牛钻在艾比湖采集长序列沉积岩芯，结合7个AMS14C定年以及高分辨率物理(粒度、磁化率)和化学(XRF扫描)指标分析，重建了该区过去32 ka以来的环境演化序列(图2)。结果显示，地球化学Cl元素含量变化很好地反映了该区晚更新世以来的气候演变，并且与全球其他气候记录(北极冰芯、西风带湿度指数)对比良好。另一方面，高分辨率连续记录中存在一些异常的事件层，指标大幅波动，以显著增加的近源粗颗粒物质(EM3+EM4)和代表花岗岩物质的Si元素、Si/Ti、偏负的PCA FI的增加为特征。结合区域地质背景，我们认为，发生在研究区的强震活动造成位于艾比湖上风向的花岗岩岩体发生景观破碎，暴露出大量新鲜的花岗岩物质，这些物质被当地盛行的西北风带入到艾比湖中沉积下来，进而记录了地震事件。这一原理也被岩芯中事件层出露新鲜、破碎的花岗岩物质所证实。

图2. 艾比湖沉积序列指标变化及记录的地震事件

艾比湖沉积序列共揭示了过去32 ka以来的8次地震事件，并且与博阿断裂和精河南断裂上的探槽记录对比良好，显示这两条断裂相互促发的特征(图3)。结合区域的动力学背景，我们构建了研究区断层相互作用的动力学模型: 受帕米尔高原向北推挤的远端效应影响，向北推挤率先造成研究区南部的精河南断裂发生错动，作用在上部的应力进一步向前推挤，促使博阿断裂发生地震；当属于深走滑的博阿断裂地震后，由于上下受力不均匀，可能存在一个反作用力通过软的地层传递到精河南断层，造成应力扰动，促发地震。这项工作将湖泊古地震与探槽古地震结合在一起，为科学评估区域的地震活动性提供了新的视角。

图3. 湖泊古地震与探槽古地震记录对比及断层相互作用

图4. 艾比湖地区断层相互作用动力学模型

本研究获得中央级公益性科研院所基本科研业务专项(IGCEA1906)项目的资助，研究成果发表于中国科学院一区top杂志Science of the Total Environment (IF 9.8)，欢迎讨论和批评指正。

论文信息: Xiaotong Wei, Hanchao Jiang*, Wei Shi, Jiawei Fan, Hongyan Xu, Weihua Hu, Xiangde Chang, Shuaitang Huang, Qiaoqiao Guo, Siqi Zhang, Yanming Yang, Yanwen Wang, 2024. Earthquake supercycles and fault interaction over the past 32 ka in the Lake Ebinur area, Xinjiang, China. Science of the Total Environment, 927, 172052.