海野德仁

（日本東北大學(xué)理學(xué)研究所地震·火山噴發(fā)預(yù)報(bào)研究觀測(cè)中心）

日本關(guān)于2011年?yáng)|北地方太平洋近海地震的研究報(bào)告（一）2011年日本東北地方太平洋近海地震（M9.0）概況＊

海野德仁

（日本東北大學(xué)理學(xué)研究所地震·火山噴發(fā)預(yù)報(bào)研究觀測(cè)中心）

1 主震

2011年3月11日日本當(dāng)?shù)貢r(shí)間14時(shí)46分，發(fā)生了以宮城縣近海為震中的M9.0東北地方太平洋近海地震。其后，特大海嘯襲擊了東北地方太平洋沿岸。根據(jù)震源區(qū)和機(jī)制解等的分析確定，這次地震是在俯沖的太平洋板塊和陸地板塊邊界發(fā)生的板間地震。是與1978年宮城縣近海地震（M7.4）明顯不同的強(qiáng)震動(dòng)，震動(dòng)持續(xù)了2.5～3min左右。這次地震的破裂起始點(diǎn)被認(rèn)定在2天前的3月9日11時(shí)45分的宮城縣近海的地震（M7.3）的震源區(qū)西南端附近。該7.3級(jí)地震是前震。

2 余震活動(dòng)

觀測(cè)到主震發(fā)生后非?；钴S的余震活動(dòng)。余震區(qū)為巖手縣中部近海到茨城縣近海的南北450 km，東北日本弧的太平洋沿岸到日本海溝的東西200 km的廣大范圍（圖1）。氣象廳把圖中粗線框內(nèi)發(fā)生的地震定為余震，并監(jiān)測(cè)余震活動(dòng)的移動(dòng)情況。實(shí)心圓是根據(jù)機(jī)制解確定的在板塊邊界發(fā)生的狹義上的余震。主震29min后發(fā)生的茨城縣近海的余震（M 7.7）是至6月18日期間的最大余震。三角是3月11日發(fā)生的具有正斷層型地震機(jī)制解的外部隆起的地震（M 7.5）。空心圓是4月7日宮城縣近海的板內(nèi)地震（M7.1）。星號(hào)是4月11日發(fā)生的福島縣南部正斷層型內(nèi)陸地震（M7.0）。這些都應(yīng)該是廣義上的余震，是因主震發(fā)生而誘發(fā)的地震活動(dòng)。

3 主震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)

把從日本海溝向西俯沖的太平洋板塊和陸地板塊的邊界面作為斷層面發(fā)生的這次地震，在非常大的范圍內(nèi)發(fā)生了大滑動(dòng)?？梢愿鶕?jù)地震波形數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、海嘯數(shù)據(jù)、InSAR數(shù)據(jù)等來(lái)推斷斷層面（板塊邊界面）上地震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)的空間分布。也會(huì)因解析方法不同而獲得不同的滑動(dòng)量分布。如果從這次地震報(bào)告的地震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)的空間分布來(lái)看，最大滑動(dòng)量的絕對(duì)值是有差異的，但幾乎所有研究結(jié)果都表明，最大滑動(dòng)是在日本海溝附近的陸地區(qū)域。這里列舉一例，將陸上的GPS數(shù)據(jù)和海底地形變數(shù)據(jù)綜合求得的地震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)如圖2所示[2]。最大滑動(dòng)量約為30m，在從破裂起始點(diǎn)到日本海溝陸側(cè)的東西約100 km、南北約400 km區(qū)域，獲得了10m以上的同震滑動(dòng)。還有，就連在設(shè)想的宮城縣近海地震的區(qū)域（宮城縣近海金華山近海）也得到了10m以上的地震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)。如果這些結(jié)果正確的話，就可以認(rèn)為由于東北地方太平洋近海地震，設(shè)想的宮城縣近海地震的凹凸體已被破壞。但是，這次地震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)量是非常大的，如果沒(méi)有搞清楚設(shè)想的宮城縣近海地震的凹凸體在地震發(fā)生時(shí)同震滑動(dòng)量與其周圍的穩(wěn)定滑動(dòng)區(qū)域的滑動(dòng)量的關(guān)系是發(fā)生怎樣變化的，那么要預(yù)報(bào)這個(gè)宮城縣近海地震是很困難的。近地強(qiáng)震波形、遠(yuǎn)地震波形等的分析結(jié)果，也都同樣推斷出日本海溝陸地區(qū)域的大滑動(dòng)量。另外，根據(jù)海嘯淹沒(méi)區(qū)分布來(lái)推斷的地震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)分布[3]，也獲得了從巖手縣北部到福島縣南部的日本海溝陸地區(qū)域發(fā)生了大滑動(dòng)的結(jié)果。

圖1 主震及余震的震中分布圖[對(duì)氣象廳[1]的圖件進(jìn)行了部分修改]。該圖給出了3月11日至6月8日間M5以上的余震。粗線框內(nèi)為氣象廳設(shè)定的余震區(qū)，實(shí)心圓為板塊邊界發(fā)生的余震，其他為廣義上的余震

4 震后變化

引發(fā)大地震的斷層面在地震后長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)緩慢滑動(dòng)的現(xiàn)象叫做震后滑動(dòng)。國(guó)土地理院[4]通過(guò)GPS觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)到近年的大地震（例如，1994年三陸近海M 7.6地震和2003年十勝近海M 8.0地震）發(fā)生之后，都出現(xiàn)了震后滑動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)這次地震主震發(fā)生后到6月13日的GPS數(shù)據(jù)，可知震后最大水平位移量約達(dá)61 cm，由斷層面推斷的滑動(dòng)量約為200 cm，這相當(dāng)于發(fā)生了一個(gè)MW8.46的地震。圖3給出了由GPS連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)推斷出的主震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)（粗線）和震后滑動(dòng)（細(xì)線）的分布情況。地震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)和震后滑動(dòng)空間上不重合，即呈現(xiàn)相補(bǔ)的空間分布。還有，地震發(fā)生時(shí)的同震滑動(dòng)深大約50 km，震后滑動(dòng)深達(dá)約100 km。這意味著對(duì)于震后滑動(dòng)這樣的時(shí)間常數(shù)的滑動(dòng)來(lái)說(shuō)，可見(jiàn)深達(dá)100 km左右的相當(dāng)于板塊邊界的固著狀態(tài)。

圖2 根據(jù)陸地GPS數(shù)據(jù)及海底地形變數(shù)據(jù)推斷的板塊邊界上的同震滑動(dòng)[1]。日本海溝陸地一側(cè)可見(jiàn)大的滑動(dòng)（原圖為彩圖）

5 誘發(fā)地震

由于M9.0特大地震發(fā)生在板塊邊界，因而日本列島及周邊區(qū)域發(fā)生了各種地殼活動(dòng)現(xiàn)象。前面提到的3月11日的外部隆起的地震（M 7.5）和4月7日的板內(nèi)地震（M7.1），都是由于太平洋板塊內(nèi)部應(yīng)力場(chǎng)急劇變化引發(fā)的誘發(fā)地震。還有，由于陸側(cè)板塊內(nèi)部也受到了影響，所以，3月12日在長(zhǎng)野縣北部也發(fā)生了M 6.7地震，最大烈度6度強(qiáng)；3月15日在靜岡縣東部發(fā)生了M 6.4地震，最大烈度6度強(qiáng)。在主震發(fā)生之后，我們?cè)趦?nèi)陸部分發(fā)現(xiàn)了一些開(kāi)始明顯地震活動(dòng)的區(qū)域，其中，4月11日發(fā)生的M 7.0福島縣南部地震，其后也持續(xù)發(fā)生了活躍的余震活動(dòng)，當(dāng)?shù)剡€造成災(zāi)害。我們認(rèn)為，這些內(nèi)陸誘發(fā)地震的發(fā)生機(jī)制與地殼流體的存在有關(guān)，今后有必要在各個(gè)地區(qū)開(kāi)展詳細(xì)的研究。在海溝型特大地震與內(nèi)陸地震連動(dòng)方面，曾經(jīng)有1896年6月15日明治三陸地震（M8.2）和同年8月31日的陸羽地震（M 7.2）。這次地震發(fā)生之后，陸羽地震時(shí)曾經(jīng)活動(dòng)過(guò)的千屋斷層及附近沒(méi)有發(fā)現(xiàn)地震活動(dòng)的明顯變化。但在秋田縣中部，發(fā)生1914年仙北地震（M 7.1）的附近和森吉山（第四紀(jì)火山）周圍，地震活動(dòng)開(kāi)始活躍。日光白根山、燒岳·乘鞍岳、箱根山、伊豆大島、新島·神津島火山地區(qū)的地震活動(dòng)也開(kāi)始活躍[5]。

6 前震

主震發(fā)生的前兩天即3月9日，我們觀測(cè)到了在宮城縣近海發(fā)生的M7.3的板間地震，最大烈度5度弱，其后兩天間余震活動(dòng)的b值為0.42，比M7.3地震發(fā)生前的b值0.61小一些[6]。有關(guān)三陸近海地震活動(dòng)的b值特征的調(diào)查結(jié)果表明，3月9日余震活動(dòng)的b值小也可能就是海溝附近的地震發(fā)生場(chǎng)的特征[7]。我們還發(fā)現(xiàn)，在根據(jù)陸地GPS數(shù)據(jù)和海底水壓儀數(shù)據(jù)推斷的前震的震源斷層方面，前震后10小時(shí)間余震活動(dòng)活躍，但其后的10小時(shí)間，余震活動(dòng)向南側(cè)擴(kuò)展，其后余震活動(dòng)繼續(xù)擴(kuò)大，直至兩天后的3月11日M9.0地震發(fā)生為止。這些都表明，前震發(fā)生后的震后滑動(dòng)向南側(cè)發(fā)展，在滑動(dòng)的前端部分發(fā)生應(yīng)力集中，使余震活動(dòng)擴(kuò)大[8]。

摘譯自：日本地震學(xué)會(huì)ニュースレター.2011，23（2）：2-6

（北京市地震局 彭巖譯；盧振恒校）

（譯者電子信箱，彭巖：pybj1201＠yahoo.com.cn）

P315；

A；

10.3969／j.issn.0235-4975.2012.08.001

2012-02-15。

[1]気象庁.「平成23年（2011年）東北地方太平洋沖地震」について（第47報(bào)）.http：∥www.jma.go.jp／jma／press／1106／08b／kaisetsu201106081030.pdf.2011

[2]Iinuma T.Coseismic slip distribution of the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake（M9.0）estimated based on GPS data was the asperity inmiyagi－oki ruptured？.Earth Planets Space，2011，63，Special Issue.

[3]今村文彥ほか.津波発生のメカニズム“津波浸水域を再現(xiàn)出來(lái)る波源モデルの検討”.東北大學(xué)による東日本大震災(zāi)3ヶ月後報(bào)告會(huì).http：∥www.dcrc.tohoku.ac.jp／surveys／20110311／docs／20110610＿1－1＿imamura.pdf.2011

[4]國(guó)土地理院.電子基準(zhǔn)點(diǎn)（GPS連続観測(cè)點(diǎn)）データ解析による地震後の変動(dòng)と滑り分布モデル（暫定）.http：∥www.gsi.go.jp／cais／topic110314－index.html.2011

[5]岡田義光.東北地方太平洋沖地震について（速報(bào)）.http：∥www.bosai.go.jp／news／oshirase／20110323＿01.pdf.2011

[6]小原一成ほか.2011年?yáng)|北地方太平洋沖地震地震活動(dòng)の概要と陸域地震観測(cè)の狀況.東京大學(xué)地震研究所第892回談話會(huì)資料.http：∥outreach.eri.u－tokyo.ac.jp／eqvolc／201103＿tohoku／danwakaishiryou／.2011

[7]東北大學(xué)地震·噴火予知研究観測(cè)センター.第191回地震予知連絡(luò)會(huì)資料.http：∥www.aob.gp.tohoku.ac.jp／download／yochiren／siryo／191.pdf.2011

[8]東北大學(xué)地震·噴火予知研究観測(cè)センター.第190回地震予知連絡(luò)會(huì)資料.http：∥www.aob.gp.tohoku.ac.jp／download／yochiren／siryo／190.pdf.2011