级联破裂，即断裂带破裂引发同一断层多个段落，或相邻的其它断层在短时间内发生破裂，由此造成的地震灾害往往比单一断层破裂更为严重。全球范围内很多破坏性大地震断层都产生了级联破裂，如2008年中国汶川MW 7.9级地震、2016年新西兰MW 7.8 地震、2023年土耳其MW 7.8级和MW 7.6级双震等。

2019年2月，四川盆地西南部威远页岩气开发区在两天内连续发生了三个中等地震事件（MS 4.7， MS 4.3和MS 4.9地震）（图1），中国地震局地质研究所“四维地震构造建模与模拟创新团队”在对这几次中等地震的发震构造进行了详细研究，并发现了小尺度的级联破裂的现象。

图1 四川威远背斜地质图及三次中等地震震中分布图

中等地震的发生通常与该区域内具有一定规模的先存断层有关。然而，威远地区两天内连续发生的这三次中等地震的发震断层并不清楚，进而导致发震机制难以确证。因此，针对上述问题，本研究得出以下认识：

（1）利用高精度三维地震数据，结合地震学数据（矩心深度、震源机制解）在震源附近发现了两条隐伏断层（F1和F2）（图2），并构建其三维断层模型；利用InSAR地表形变数据反演的同震破裂面与F1和F2断层的一致性，确认了新发现的F1断层为MS 4.7和 MS 4.3地震的发震断层、F2断层为MS 4.9地震的发震断层。

图2 过威远三次地震震中地震反射剖面解译与三维断层模型

（2）通过计算施工引起的流体扩散前缘论证了MS 4.7和 MS 4.3地震为注液施工诱发地震；通过计算发生在F1断层上的两次地震对F2断层上库仑应力加载情况，论证了震级最大的第3个地震（MS 4.9）是由于F1断层发震触发了F2断层的级联破裂导致（图3）。

图3. 研究区地震库仑破坏应力的平面及剖面分析图

（3）这项研究表明断层的级联破裂可以造成更大震级、更大范围的地震灾害。由于天然地震的突然性且事先难以预测，研究地震的级联破裂过程较为困难。针对工业活动区，加强中小震级地震的监测和分析，并开展相应的三维断层结构研究，有助于理解地震级联破裂的物理演化过程。

相关研究成果由地质研究所活动构造研究室博士生刘冠伸及其合作者，于2024年9月发表在Tectonophysics期刊：Liu G., R, Lu*., D, He., W, Tao*., X, Huang., P, Su, et al., 2024. Cascade processes of induced and triggered earthquakes-Case study in the Weiyuan shale gas development area in Sichuan Basin, China. Tectonophysics, 890, 230495. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2024.230495.