混合重力監測2011年日本東北地震的日本列島重力變化

張新林田中愛幸大久保修平今西裕一1）中國地震局地震研究所，武漢 4300712）東京大學地震研究所，日本東京 1130032

混合重力監測2011年日本東北地震的日本列島重力變化

張新林1，2)田中愛幸2)大久保修平2)今西裕一2)
1）中國地震局地震研究所，武漢 430071
2）東京大學地震研究所，日本東京 1130032

發生于2011年3月11日的太平洋沿岸日本東北地區的MW9.0地震是日本近代史上最強地震，也是全世界過去一個世紀的第四大地震。由地震引起的巨大海嘯和強地動對廣大地區造成了災難性的破壞，特別是太平洋沿岸的許多城鎮。但是，到目前為止，由巨大地震引起的地表重力變化僅在1964年的阿拉斯加和2010的智利地震中被研究和報道過，此外，對于以上地震事件的重力觀測數據在時空分辨率上都不足以描述位于俯沖帶上如此巨大空間（大于1 000 km ）上的同震重力變化。

本研究利用混合重力監測揭示了獨一無二的日本列島的同震重力變化?；旌现亓ΡO測實施于地震前后的一年內，監測點位包含基本覆蓋日本全境全部13個絕對重力觀測點和日本東北區域的16個相對重力觀測點（圖1）。圖中的重力觀測結果剔除了因地質和環境變化對重力的影響。

觀測結果同基于考慮自重分層地球模型的位錯理論模擬結果基本一致（圖2），且在東北地靠近太平洋區域的重力變化呈現出隨震中距增加而由正到負的變化特征。模擬計算中考慮了球形地球、彈性結構和密度模型的使用。此外，計算使用的同震斷層滑動由GPS觀測數據反演所得。特別值得注意的是，在GPS觀測顯示俯沖的區域重力觀測結果為負，該結果無法簡單使用地殼的垂直形變來解釋，因震導致的地下質量重新分布影響不可忽略，由此也證實了2004年GRACE監測的蘇門答臘地震的因震地殼膨脹導致的重力變小結論。

圖1　重力觀測點位分布與重力變化圖(紅點為絕對點，藍線為相對點，重力等值線單位為微伽)

圖2　觀測結果與模擬計算結果比較圖（橫軸為測點編碼(1～10為絕對點，11～26為相對點)；黑線為觀測值，紅線為模擬計算值）