2011年日本MW9.0地震引起的东北亚区域震后位移及其机理分析

摘要

2011年3月11日发生在日本东北部板块边界的9.0级大地震是日本有记录以来记录到的最大地震,也是被现代测量仪器监测到的最大地震之一.该强震发生在北美板块与太平洋板块边界带上,邻近太平洋板块、菲律宾板块和北美板块的交界处,地震和之后所引发的海啸对日本造成了巨大的经济损失和人员伤亡.本文利用中国东北、韩国及俄罗斯远东地区41个GPS连续观测站的同震位移数据和粘弹性球体位错理论，对该地震的地震矩进行了修正。并联合研究区域的近百个流动站观测数据得到了缺乏震前观测资料的GPS测站准确的震前速度场，计算出各GPS测站准确的震后位移。在此基础上，提取与2011年日本MW9.0地震断层走向垂直方向的12个GPS测站的震后2.5-4.5年的水平位移，利用修正后的断层模型和粘弹性球体位错理论对观测数据进行拟合，确定了该区域的地幔粘滞性系数和有效弹性层厚度分别为1.0×1019 Pa·s和30 km。研究表明，断层余滑和地幔粘滞性松弛效应在远场引起的地表位移在2.5年左右已大体相当。震后2.5-4.5年中，余滑基本消失，粘滞性松弛造成的远场地表位移与GPS观测的结果基本一致，这时由GPS观测得到的地表位移变化基本都是由粘滞性松弛效应造成的。此外，还给出了震后0-4.5年累积的断层余滑和粘滞性松弛效应所造成的地表位移，可以看出，随着时间的积累，粘滞性松弛效应所造成的远场地表形变已远大于余滑造成的远场地表形变。由此可知，2011年日本MW9.0地震在远场引起的震后形变特征与近场不同，余滑所造成的地表位移很快就被粘滞性松弛效应所造成的地表位移超越，因此，在震后远场形变特征研究中，粘滞性松弛效应从一开始就不能忽略。