科学研究

俯冲带是地球最大地震的发源地，但为何有些俯冲带能产生8级以上大地震而另一些却仅发生小到中等地震，一直是困扰地震学界的难题。长期以来，俯冲带界面地形起伏（即“粗糙度”）被认为是控制大地震发生的关键因素，但这一假说此前从未被直接验证。

中国-巴基斯坦地学科学研究中心林间院士团队联合英国帝国理工学院团队，通过对全球15个俯冲带、35个板块边界断层进行直接观测，并结合地震破裂、震中位置及板间耦合等多源数据发现：无论断面粗糙或平滑，均具备发生8级以上大地震的能力，表明界面粗糙度并非控制大地震发生的主导因素。该成果对国际学术长期主流观点提出了挑战，于2026年9月10日发表于期刊《Nature Geoscience》。

研究团队首次直接测量了俯冲界面的粗糙度，并将其与区域历史最大地震震级和板块耦合强度进行定量对比。分析表明，尽管最大地震震级与板块耦合强度呈显著的正相关关系，但界面粗糙度与地震震级及耦合强度之间均不存在任何系统性的关联。无论是粗糙还是光滑的俯冲界面，都同样具备孕育8级以上大地震的潜力。例如，1960年智利MW 9.6大地震发生于本研究测定的最粗糙俯冲段之一，这与“光滑界面才能产生大地震只发生在光滑俯冲带”的传统认识不符。此外，研究还发现，同一俯冲界面的粗糙度排名会随测量方法和观测尺度的不同而变化，进一步表明“粗糙”或“光滑”并非界面的固有属性，难以作为评估地震潜力的稳定指标。

这项研究直接挑战了“俯冲带粗糙度主导地震活动”的经典假说，明确指出单一界面粗糙度不足以科学评估俯冲带地震危险性。研究团队强调，俯冲带地震行为受多种因素共同控制，其复杂性超出单一简化模型的描述。

论文信息：

Yang X.^*（杨晓东）, Bell R.E.^*, Whittaker A.C., Xu H.（徐浩波）, Han X.（韩昕泽）, Knowlson A. R., Locher V.A., Maximum earthquake magnitude unlikely to be controlled by subduction interface roughness. Nature Geoscience, https://doi.org/10.1038/s41561-026-02093-z

资助项目：

国家自然科学基金委（42276222 , W2521149），英国皇家学会（IEC\NSFC\253257），英国自然环境研究理事会（NE/M021203/1, NE/S00291X/1），中国科学院（059GJHZ2024089FN, SCSIO2024QY02）等。

图1 全球8级以上地震震中与本研究的35个板块俯冲界面位置

图2 Costa Rica和North Hikurangi俯冲带三维断层结构呈现不同地形起伏

图3 a全球35个板块界地震潜力（板间耦合替代）与板块边界粗糙度不存在线性关系；研究提出的四类板块边界断层：粗糙和平滑的板块边界既可能发生大地震（高耦合红色区域），也能产生小地震（低耦合蓝色区域）。