2011年日本9.0级地震前后应力场变化

通过对2011年日本9.0级地震前后不同时段震源机制解进行分析,利用FMSI震源机制反演法求解,得到此次地震前后内陆地区的应力场。研究发现,此次地震发生前,应力场比较均衡稳定,挤压应力接近水平向,而拉张应力比较复杂,方向不确定,表明该地区的地震以逆断层和走滑为主。地震发生后,日本东北地区东南部应力场变得不太稳定,该地区地震以正断层为主,最小挤压应力由垂向转变为水平向。此研究结果可以用来分析该地区地震地质背景和断层形成条件,对地球动力环境研究具有一定参考意义。     

中国大陆GPS连续观测站测得的日本9.0级地震同震位移与震前变化

利用中国大陆GPS连续观测站资料, 获取了2011年3月11日日本9.0级地震造成的连续站同震位移。 计算结果表明, 位于我国东部尤其是东北地区的台站在水平方向都有明显的同震位移, 且离震中越近同震位移量越大, 其中绥阳站的水平同震位移量最大, 达到33 mm。 通过对时间序列分析发现, 有明显同震位移的连续站, 震前水平方向的运动速度都有放缓的趋势, 可能是一种形变前兆现象。 这些GPS观测到的同震位移及震前运动速度异常, 对于进一步研究前兆地壳运动、 地震动力学特征以及精化中国大陆地壳运动速度场都有重要意义。     

2011年日本9.0级及7.5级地震震源破裂反投影初步结果

2011年3月日本仙台东部太平洋海域接连发生了Mw7.5和Mw9.0级地震.地震及引发的海啸给日本造成了严重的破坏.本文运用近年来国际上流行的研究大地震震源破裂过程的非反演方法,反投影远震P波,研究了这两次地震的震源破裂特征,得到了他们各自的破裂区域和破裂持续时间.     

基于GPS观测分析日本9.0级地震同震位错与近场形变特征

2011年3月11日日本本州宫城县东海岸近海发生MW9.0级地震,本文在对GPS同震位移场分布及误差特征分析的基础上,反演了同震位错分布.误差分析结果表明震源北西向300 km、北北西向550 km、南西向700 km范围内的同震位移量值明显大于误差,可以为位错反演提供有效的地表位移约束.沿震源北西向GPS剖面结果和位错反演位移剖面结果均表明同震近场位移符合指数衰减特征.位错反演结果表明,日本9.0级地震最大同震位错为25.8 m,位于震中附近;位错量大于10 m的同震破裂集中在震中附近400 km范围内;日本海沟南段同震位错量相对较小,此次地震为日本海沟地区典型逆冲型地震.根据此次9.0级地震和该地区以往强震破裂空间分布特征,此次9.0级地震破裂既体现了强震原地复发的特点,又体现了强震破裂的填空性.     

基于形变观测分析2011年日本9.0级地震与断层运动间关系

2011年3月11日日本发生9.0级地震,本文以此次地震的震间、同震和震后形变观测为约束,依据不同时段断层运动空间分布特征分析日本海沟地区强震与断层运动间关系.震间日本海沟地区,断层运动闭锁线深度约为60km,闭锁线以上从深到浅依次为断层运动强闭锁段、无震滑移段和弱闭锁段.由同震位错反演结果,2011年日本9.0级地震同震存在深浅两个滑移极值区,同震较浅的滑移极值区(同震位错量10~50m,深度小于30km)震间为断层弱闭锁段;同震较深的滑移极值区(同震位错量10~20m,深度在40km左右)震间为断层强闭锁段;而在两者之间的过渡带同震位错相对较小,震间断层运动表现为无震滑移.震后初期断层运动主要分布在在闭锁线以上的同震较深滑移极值区,而同震较浅的滑移极值区能量释放比较彻底,断层震后余滑量相对较小.依据本文同震和震间断层运动反演结果,震间强闭锁段积累10m同震位错需要100多年时间,与该区域历史上7级地震活动复发周期相当;震间弱闭锁段积累30~50m同震位错约需要300~600年时间,与相关研究给出的日本海沟9级左右地震复发周期比较一致.在实际孕震能力判定的工作中,由于不同性质的断层段在同震过程中会表现更多的组合形式,断层发震能力判定结果存在更多的不确定性,但利用区域形变观测等资料给出震间断层运动特征的研究工作对于断层强震发震能力的判定具有非常重要的实际意义.     

日本9.0级地震前后华北形变场变化特征与地震趋势分析

本文分析了华北主要断裂带基于2011年日本9.0级地震同震位移场的应变变化, 结合华北地区近几年形变异常分析日本9.0级地震前后华北地区形变场的变化特征, 分析了日本9.0级地震对华北地区的影响以及未来值得关注的地区。 日本9.0级地震的发生使得华北地区EW向主压应变有所释放, 不同地区的同震响应存在差异, 部分趋势性变化在日本9.0级地震后有所恢复, 目前郯庐带中南段及附近区域的挤压应变背景和断层活动水平增强值得关注。     

2011年日本9.0级地震前地震空间相关长度增长现象

使用单键群方法研究了2011年3月11日日本本州东北部海域9.0级地震前地震空间相关长度变化。结果表明,在本次地震发生前约两年,5级以上地震的空间相关长度开始出现明显增长,变化趋势可以用幂次率进行很好的拟合。用没有7级以上强震发生的时段内的地震目录,采用相同方法进行了计算,没有发现明显的幂次率增长现象,说明强震前5级以上地震的空间相关长度的幂次率增长是地震孕育过程中震源区的物理性质特征的表现之一。     

中国大陆GPS连续观测站基线时间序列分析

本文根据中国地壳运动观测网络基准站1999年初至2010年9月底的资料, 对中国大陆90条GPS基线时间序列进行了分析, 讨论了这些基线在正常情况下的趋势性运动特征, 总结了2001年昆仑山口西和2008年汶川两次8级大震前GPS基线时间序列的异常变化, 并在此基础上分析了GPS基线近期变化情况。     

利用重力资料检测日本9.0级地震激发的地球自由振荡

利用格尔木基准地震台重力观测资料,检测到2011年3月11日日本东海岸9.0级特大地震激发0S0 ～0S40之间的球型自由振荡,其中有0S0、0S13、0S22、0S26、0S30共5个振型的观测频率值与理论频率值偏差近似为0.同时发现0S2、0S3振型有明显的谱线分裂现象,但是0S32、0S37振型未与周围噪音区分开,观测效果不明显.整体平均偏差约为0.10％,观测频率值与理论频率值有很好的相符,这不但说明了PREM模型理论的正确性,也说明了格尔木基准地震台重力资料质量的优良,研究结果对了解地球内部结构有一定的帮助.     

2011年日本9.0级地震的同震位错以及震后应力松弛过程对中国大陆的影响

本文基于日本GEONET的GPS观测资料, 对日本2011年9.0级地震的同震和震后形变过程进行了研究。 结果表明, 日本9.0级地震使中国大陆出现了显著的同震位移, 几乎对整个中国大陆都有影响。 位移量在中国东北地区最大, 接近甚至超过该地区的年运动速率。 震后1年观测到的形变基本上可由沿着断层面的蠕滑进行模拟, 粘弹松弛的贡献不大。 根据所得到的震后蠕滑模型, 震后1年形变所释放的能量等同于发生一个8.7级地震, 其影响主要在东部地区, 最大位移约为年运动速率的30%。 预测在未来2年, 该地震的影响范围将逐渐减小。 地震造成的粘弹松弛在未来50~100年的尺度上, 对东北地区有拉张效应。 日本9.0级地震整体上起到了卸载中国大陆在板块间挤压过程中所累积应变能的作用, 因此该地震发生后的几个月, 中国大陆东部的地震活动水平较震前明显降低。     

日本东部内陆地区2011年大地震前后的应力状态与诱发地震

通过反演震源机制数据,得到了东日本大地震前后日本东部内陆地区的应力场。地震前,在东北部(Tohoku),σ1轴呈EW方向,但在关东-东部(Kanto-Chubu)地区则呈NW-SE方向。地震后,在Tohoku北部和靠近磐城市(Iwaki City)的Tohoku东南部,应力场发生了变化,主应力取向大致等同于与地震相关的静应力变化取向。这说明地震前这些地区的差应力值小于1MPa。在Tohoku中部,虽然地震后加载的应力取向几乎逆转,但其应力场没有发生变化,说明那里的差应力值大大超过1MPa。在Kanto-Chubu,地震后加载了与背景应力方向近乎相同的应力,且应力场没有发生预期的变化。这可能就是Kanto-Chubu地区高地震活动水平的诱因。     

日本M_W 9.0级特大地震前电离层扰动初步分析

利用JPL提供的TEC地图数据和日本NICT提供的测高仪数据分析了2011年3月11日日本MW9.0级特大地震(Tohoku-oki Earthquake)前上空的电离层变化.GIM TEC地图数据分析发现,3月1～4日GPS TEC在赤道异常区域出现了不同程度的负扰动,其中3月1日和2日的扰动幅度和范围较大,以上很可能是由于3月1日爆发的9小时磁暴所致;此外,震前3天即3月8日04-14UT期间赤道异常区电离层TEC出现了明显的增强现象,异常最大幅度达30TECU,并伴随有南半球磁共轭区增强现象.日本境内的4个电离层测高仪数据分析显示,3月8日4个台站同时出现了foF2增强现象,其中Okinawa和Yamagawa两个站增幅明显.分析发现震前3天地震上空区域电离层参量异常增强,认为这可能与大气层和电离层垂直电场的变化有关,这种电场的变化有可能是地震产生的电磁信号传播所致.     

GPS连续观测站基线与地震危险性分析

根据中国地壳运动观测网络基准站1999—2009年的资料,文中应用小波方法对中国大陆的有关GPS基线时间序列进行了分离,通过对各个频段小波分解结果的分类分析,我们获得如下看法:①在2001年昆仑山口西Ms8.1级与2008年汶川Ms8.0级强震前,部分GPS基线小波分解中低频段(A8,D8,D7,D6,D5)在数月至1年以上的时间内发生较明显的变化,说明浅源大地震的孕育发生与大区域构造活动增强相关;②与北京十三陵(BJSH)相连的BJSH-YANC,BJSH-JIXN,BJSH-TAIN,HLAR-BJSH,CHUN-BJSH基线近期都存在一定程度的异常,显示北京周围地区压性活动增强,首都圈地区2006—2008年大面积垂直形变结果也反映该地区存在一定的异常。目前尚无足够的证据证明这种形变异常变化是否与汶川地震有关。但也许提示2008年华北北部地区的构造活动已从常态活动开始转向异态活动,有可能是强震孕育的信号,应给予密切跟踪研究。     

Joint analysis of b-value and apparent stress before the 2011 MW9.0 Tohoku-Oki,Japan earthquake

Detecting tempo-spatial changes of crust stress associated with major earthquakes has implications for understanding earthquake seismogenic processes. We conducted a joint analysis of b-value and apparent stress in the source region before the March 11, 2011 M_W9.0 Tohoku-Oki, Japan earthquake. Earthquakes that occurred between January 1, 2000 and March 8, 2011 were used to estimate b-values, while source parameters of events with magnitudes of Ms5.0–6.9 between January 1, 1997 and March 8, 2011 were used to calculate the apparent stresses. Our results show that the average b-value decreased steadily from 1.26 in 2003 to 0.99 before the Tohoku-Oki mainshock. This b-value decrease coincided with an increase in the apparent stress from 0.65 MPa to 1.64 MPa. Our results reveal a clear negative correlation between the decrease in b-value and increase in apparent stress, which lasted for approximately eight years prior to the 2011 mainshock. Additionally, spatial pattern results of the relative change in b-value show that the area associated with drastic b-value decreases (25% or greater) was concentrated near the 2011 mainshock epicenter. The joint analysis of b-value and apparent stress provides a promising method for detecting anomalies that could serve as potential indicators of large earthquakes.     

2011年日本Mw9.0地震引起的环渤海地区井水温度变化分析

2011年3月11日的日本M_w9.0地震在中国引起了大范围的井水温度同震变化,而水温震后持续变化的井孔多数分布在井网密度较大、距震中较近的环渤海地区。本文分析了环渤海地区水温震后变化的特征和机理。结果表明,水温震后变化形态为上升,变幅0. 005~0.976°C,空间分布在同震位移较大、张性应变较明显和地震能量密度较大的区域;依据同井水位资料,一些井孔的水温和水位震后变化特征较一致,其水温震后升高可能是地震波增大含水层渗透性的结果;另一些井孔的水位震后变化不显著,其水温震后升高可能与地震波增大井区大地热流有关。