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·122· 中国地球物理2011 (3)特大地震发震构造研究 2011日本Mw9．0地震的同震变形 Co—seismicdeformationscaused2011TohokuMw9．0 by earthquake 周 新1+孙文科1赵斌2，3付广裕4董杰1聂兆生2 WenkeSunBinZhao FuJie Nie XinZhou GuangyuDongZhaosheng 1．中国科学院计算地球动力学重点实验室 北京100049；2．中国地震局地震研究所武汉430071； 3．武汉大学GNSS研究中心武汉430071；4．中国地震局预测研究所北京100049 海啸给日本造成前所未有的灾难，包括上万人死亡、核泄漏以及地貌的永久变形等。该地震发生在太平洋 板块向北美板块以8cm／yr俯冲的日本海沟处，不但近场的陆地和海底GPS均观测到明显的水平和垂直位 移，中国东部远场GPS也观测到明显的变形。地震发生之后，许多研究机构利用大地测量、远震波形等数 据进行反演，并公布了各自的断层滑动分布模型。在利用这些断层模型进行地表变形计算以及分析时，断 层滑动分布的差异是影响同震变化的因素，有时甚至会超过同震变形的理论模型带来的影响。为了得到更 准确的地震引起的地表变形，需要一个较为可靠的有限断层模型。本文选取了3个断层模型，分别由Hayes 根据较为可靠的模型计算了重力和大地水准面的变化。 作，给出一套完整简洁的均匀半无限空间下的同震变形计算公式，并被广泛使用：Wang等(2003)给出了 Wang等的理论差异在于地球的曲率的影响。因此，我们可以通过分别利用3个理论计算的同震变形，比 较这3个位错理论在地球模型上的差异的影响；而利用同一位错理论分别计算3个断层模型的同震位移， 并以陆地GPS观测结果作为标准，可以比较不同断层模型得到的同震变形的影响。通过比较分析，结果表 明：Shao等给出的断层模型与大地测量观测符合得最好；不论在近场还是远场Sun等的球形地球位错理论 都与观测符合得很好，特别是在远场：在近场处，地球的曲率效应可以不考虑，但是地球的分层结构需要 顾及；在远场处，不但需要考虑分层结构的效应，还需要考虑地球曲率的影响。综上，利用球形位错理论 和Shao等的断层模型可以得到与GPS观测较好的同震位移。 利用球形位错理论和Shao等的断层滑动分布模型，我们计算了地表重力和大地水准面的同震变化。 结果表明在日本东海岸靠近震源处有50～100嵋al的重力正变化，有望被陆地重力仪检测出来；大地水准 面变化达到一5～2．5cm，靠近本州岛为负，远海为正。为了证实理论计算结果，我们处理了位于日本神岗 地震也被检测到。为了解释GRACE观测结果，我们还计算了位于空间固定点的同震重力变化，并与GRACE 最后，需要指出的是，我们的比较均在横向均匀的地球模型下进行的，而在研究远场的中国东部的变 形特征时，地壳的横向不均匀性是需要考虑的因素，我们将在未来的工作中定量研究该因素的影响。 参考文献 Okada Y．SurfacedeformationCausodshearandtensilefaultsina 13≯1154． 【l】1 by half-space[J]．Bull．Seism．Soc．Am．，1985，75(4)：1 W，Ct formulationsof co-seismicdeformationscausedan dislocationin 【2】Sun a1．General global by arbitrary aspherically earth SyllIInCUIC todeformedearthsurfaceand model：applicable space·fixed ofdeformationinduced ina e