利用Yabuki & Matsu'ura反演方法计算 2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震同震滑动分布

Yabuki & Matsu'ura反演方法是利用ABIC最佳模型参数选取方法和平滑的滑动分布作为约束条件,由形变观测数据计算发震断层滑动分布.本文基于日本列岛同震GPS观测数据和发震断层曲面构造模型,利用Yabuki & Matsu'ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震的发震断层同震滑动分布.反演结果表明,断层面上的最大滑动量为35 m,较大滑动分布在浅于30 km的震源中心上部,最大破裂集中在20 km深度的地方.其地震矩约为3.63×1022N·m,对应的矩震级为Mw9.0.模拟结果显示Yabuki & Matsu'ura反演方法更适用于倾角低于40°的断层模型反演.最后,本文基于上述方法获得的发震断层滑动模型,利用地球体位错理论正演计算该地震在中国及其邻区产生的远场形变,正演计算结果基本可以解释由中国GPS陆态网络观测到的同震形变.     

利用Yabuki & Matsu'ura反演方法计算 2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震同震滑动分布

Yabuki & Matsu'ura反演方法是利用ABIC最佳模型参数选取方法和平滑的滑动分布作为约束条件,由形变观测数据计算发震断层滑动分布.本文基于日本列岛同震GPS观测数据和发震断层曲面构造模型,利用Yabuki & Matsu'ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域M_w9.0级地震的发震断层同震滑动分布.反演结果表明,断层面上的最大滑动量为35 m,较大滑动分布在浅于30 km的震源中心上部,最大破裂集中在20 km深度的地方.其地震矩约为3.63×10²²N·m,对应的矩震级为M_w9.0.模拟结果显示Yabuki & Matsu'ura反演方法更适用于倾角低于40°的断层模型反演.最后,本文基于上述方法获得的发震断层滑动模型,利用地球体位错理论正演计算该地震在中国及其邻区产生的远场形变,正演计算结果基本可以解释由中国GPS陆态网络观测到的同震形变.     

利用同震和震后位移数据联合反演2011年日本MW9.0地震同震断层滑动

基于黏弹性球体位错理论,联合陆地和海底同震GPS数据以及日本本岛330个陆地GPS站点5～10年的震后数据,反演了日本Mw9.0地震的断层滑动模型,提升了断层滑动分布在细节上的合理性.首先,基于日本本岛330个陆地GPS站点震前2年和震后10年的连续观测数据,获取了日本Mw9.0地震震后5～10年的年平均位移,该时段的...     

利用InSAR获取2020年新疆于田Mw6.3地震同震形变场与断层滑动分布反演

本文基于InSAR技术,利用欧空局Sentinel-1A/B升降轨SAR数据,提取了2020年6月26日新疆于田Mw6.3地震的同震形变场.利用升、降轨同震形变场约束,分别采用MPSO算法和Bayesian方法反演此次地震发震断层均匀滑动的几何参数,并进行对比.然后采用SDM方法获得发震断层非均匀滑动分布,并分析了同震...     

利用GPS和InSAR数据反演2011年日本东北MW9.0地震断层的同震滑动分布

本文首先对Envisat/ASAR数据进行干涉处理, 获取2011年日本东北M_W9.0地震的地表InSAR同震形变场; 然后通过对InSAR同震形变数据重采样方法的深入分析, 选择条纹率法结合干涉图的空间相干性对InSAR同震形变数据进行重采样; 最后基于弹性半空间位错模型, 联合InSAR与GPS形变数据, 采用最小二乘法反演发震断层的滑动分布. 研究结果表明: 考虑相干性的条纹率重采样方法, 更适用于形变场中存在除断层外的有限边界、 且形变场范围较大的InSAR数据重采样处理; 断层滑动主要发生在地表以下50 km范围内, 最大滑动量为49.9 m, 矩张量为4.89×1022 N·m, 所对应的矩震级为M_W9.1, 与地震学反演的结果比较吻合.      

利用1-HzGPS波形数据反演2011年日本北大地震震源破裂过程

利用1-Hz GPS数据反演2011年3月日本东北大地震的时空破裂过程,通过理论波形图与观测波形图的拟合,以及ABIC准则的判定,反演得到滑移分布的稳定估计.结果表明:破裂集中在震源附近,并在震中以下30 km处达到最大位错量,约72 m,在岩手和福岛靠近海岸线处有两个较小的破裂区,断层的南半段破裂很小,同时也是余震最为密集的地方.整个破裂过程由3个破裂阶段组成,发震后断层从震源向周围缓慢破裂,在50～60 s破裂延伸至地表(海沟);60～90 s在震中下方迅速发生强烈破裂,形成了最大位错区,这一阶段主要是倾向上的双边破裂;90～120 s在断层最北西处和断层南半段发生较小破裂,整个破裂过程持续大约120 s.反演得到的地震矩为3.8×1022 Nm,相应的矩震级为MW 9.0.     

2010年1月12日海地 Mw7.0地震InSAR同震形变观测及同震滑动分布反演

2010年1月12日GMT时间21时53分,在海地境内(72.57°W,18.44°N)发生了Mw7.0地震.文中利用干涉合成孔径雷达(InSAR)方法获得了覆盖整个震区的高精度形变观测资料,用以研究该地震的发震机理.采用ALOs PALSAR数据,分析了轨道、大气等误差源对干涉信号的影响,最终获得了雷达视线向(LOS...     

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.     

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。     

超导重力仪检测2011年日本东北Mw9.0级地震前的重力扰动信号

对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 为检验日本M_w9.0级地震是否存在震前扰动现象,本研究利用全球超导重力仪记录到的地震前后7天内20组秒采样数据进行分析. 经潮汐、大气改正等处理去除仪器的漂移及残余潮汐效应,得到非潮汐重力变化曲线.结果表明大部分振幅大于30×10^-8 m·s^-2的曲线反映了全球M_w≥6级地震引起的高频波动信号,其中11组数据在3月9日M_w7.3级前震之前出现了扰动现象.震前扰动可分解为三个频段,其中,低于0.1 Hz和高于0.18 Hz的分量分别反映了地震波动信号及非构造信息,中间频段(0.118~0.18 Hz)信号能够较大程度地压制地震波动信号、并同时保留异常扰动信息.它的振幅在3月7日10时之前基本保持约1×10^-8 m·s^-2,之后开始逐渐增大,到3月9日7.3级前震前后达到最大,此后振荡衰减,振幅保持约(5~10)×10^-8 m·s^-2,直至主震发生.中间频段信号的变化特征与主震前的应力迁移过程以及实验记录到的地震成核过程有许多相似之处;不过,震前重力异常是否与主震前的应力加速积累有关,仍待进一步研究.     

2011年日本9级大地震的同震和震后滑移

多数大地震都是沿大洋板块向大陆板块俯冲的海沟发生.现在已经清楚矩震级Mw达到9级的巨大地震只发生在几个地区,包括智利、阿拉斯加、堪察加半岛和苏门答腊.日本海沟是太平洋板块向鄂霍次克海板块俯冲的地区,并没有历史记载表明这里曾发生过矩震级9级的大地震,唯一可能的例外是公元869年贞观(Jogan)大地震[1],其震级到现在...     

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.     

Synthetic sensitivity analysis of high frequency radiation of 2011 Tohoku-Oki （Mw 9.0） earthquake

Frequency-dependent rupture behavior of sub- duction zone interplate megathrust faults has been observed by back-projection method in different frequency bands （from 0.05 to 5 Hz）. It has been suggested that the down-dip region of the Tohoku megathrust radiated strongly at high frequencies （〉10 Hz） compared with that of the up-dip region. By assuming the same source tirne function of each fault patch, we perform a synthetic sensitivity analysis to compare the energy received from the shallower parts （and further way from the receiver sites） with that frona the deeper parts （and closer to the receiver sites） of the rupture. Our results indicate that regional onshore recordings are probably not adequate to constrain the presence of far-off shore high frequency radiations because of the strong attenuation of this region.     

2011年日本东北大地震（M_W=9.0）震间与震前变形场特征及其对强震预测的启示

强震震前(preseismic)动力学过程的研究对于地震预测具有十分重要的意义,但由于观测资料的限制,目前对强震前孕震区力学状态及其演化过程的认识还非常有限.2011年日本东北9.0特大地震(Tohoku-Oki)发生在GPS观测台站最为密集的地区,为研究特大地震震间(interseismic)与震前的变形状态提供了难得的机会.文中将利用日本东北大地震之前连续的GPS观测资料,分别计算震间与震前的速度场与变形场.通过对比分析发现,日本东北地区(Tohoku)震前的应变状态与震间的有很大的不同,震间的变形主要受到太平洋板块向日本海沟北西西向的俯冲挤压作用所控制,其主压应变以近东西向压缩为主,日本东北地区的运动方向与太平洋板块的运动方向大体一致.但是,临近地震前(震前)日本东北地区的运动方向发生了很大变化,震前30天的连续GPS观测结果显示,速度场的优势方向经常变换,间歇性地出现与太平洋板块运动方向相反的情况.这意味着震前孕震区的力学状态发生了很大的改变.这种变化可能与震前破裂成核或慢滑移及慢地震等过程有关,这些过程将加速或促进大地震的发生,从而为大地震的发生准备了力学条件.值得特别强调的是,这些现象都是可以通过直接观测能够发现的大地震之前的异常现象.由此可见,加密GPS站点进行连续观测,寻找震前变形异常区以及探索异常的物理机制对于地震预测预报有重要的科学意义.     

日本Mw9.0地震前的舒曼谐振异常分析

2011年3月11日日本本州岛东海岸附近海域发生了Mw9.0地震.基于中国云南的舒曼谐振(SR)观测站的磁场观测数据,分析了与该次地震有关的SR疑似异常现象.分析表明,震前3 4天低阶谐振开始出现比较明显的幅度增强现象,以2011年3月8日(北京时间)这一天的现象最明显,南北向在7:00-10:00和12:00-15:00异常比较明显,而东西向只在12:00-15:00异常相对比较强.根据对2011年3月1-11日及对应每天前后各15天共41天的数据的联合分析,3月8日部分时间段的低阶谐振磁场差明显高于一倍甚至两倍标准差;相比而言,正常的一天内各阶磁场差要明显低于一倍标准差.最后,根据一些日本地震学者提出的SR异常机理,进一步分析了在云南观测站能观测到日本地震异常的可能性.结果表明,在永胜观测站可以观测到日本地震引起的一阶到三阶SR异常,与发现的异常主要集中在低阶的现象比较吻合.     

Synthetic sensitivity analysis of high frequency radiation of 2011 Tohoku-Oki (M W 9.0) earthquake

Frequency-dependent rupture behavior of subduction zone interplate megathrust faults has been observed by back-projection method in different frequency bands (from 0.05 to 5 Hz). It has been suggested that the down-dip region of the Tohoku megathrust radiated strongly at high frequencies (>10 Hz) compared with that of the up-dip region. By assuming the same source time function of each fault patch, we perform a synthetic sensitivity analysis to compare the energy received from the shallower parts (and further way from the receiver sites) with that from the deeper parts (and closer to the receiver sites) of the rupture. Our results indicate that regional on-shore recordings are probably not adequate to constrain the presence of far-off shore high frequency radiations because of the strong attenuation of this region.     

2011年M_W9.0东日本大地震动力学破裂过程的数值模拟

力学上,地震可以看作在应力场作用下由于断层带介质的突然损伤或软化导致的断层带失稳事件.本文基于这个地震动力学模型,利用一种可以模拟断层大位错的有限元方法,研究了2011年MW9.0东日本大地震(Tohoku-Oki)的动力学破裂过程.比较了无障碍体和具有不同刚度障碍体的断层带模型产生的断层位移、位错和应力降.主要结果表明,障碍体的存在并不明显地改变障碍体区域的初始构造应力场.对有障碍体情形,准静态结果显示断层上盘最大逆冲位移和最大剪切位错分别为51m和58m,均发生在海底表面海沟处,与无障碍体的结果(最大剪切位错约55m)相比差别不大;下盘最大倾向位移(-10m)并不与上盘最大值出现在同一位置,而是在障碍体处.障碍体处剪应力降(约11 MPa)大于周围非障碍体区域.障碍体处正应力降的最大值约为3 MPa.模拟结果似乎不支持海山是导致本次地震异乎寻常大位错的原因,而倾向于断层带剪切刚度在地震过程中极度损伤或软化.