日本关于2011年东北地方太平洋近海地震的研究报告（一）2011年日本东北地方太平洋近海地震（M9.0）概况＊

海野德仁

（日本东北大学理学研究所地震·火山喷发预报研究观测中心）

日本关于2011年东北地方太平洋近海地震的研究报告（一）2011年日本东北地方太平洋近海地震（M9.0）概况＊

海野德仁

（日本东北大学理学研究所地震·火山喷发预报研究观测中心）

1 主震

2011年3月11日日本当地时间14时46分，发生了以宫城县近海为震中的M9.0东北地方太平洋近海地震。其后，特大海啸袭击了东北地方太平洋沿岸。根据震源区和机制解等的分析确定，这次地震是在俯冲的太平洋板块和陆地板块边界发生的板间地震。是与1978年宫城县近海地震（M7.4）明显不同的强震动，震动持续了2.5～3min左右。这次地震的破裂起始点被认定在2天前的3月9日11时45分的宫城县近海的地震（M7.3）的震源区西南端附近。该7.3级地震是前震。

2 余震活动

观测到主震发生后非常活跃的余震活动。余震区为岩手县中部近海到茨城县近海的南北450 km，东北日本弧的太平洋沿岸到日本海沟的东西200 km的广大范围（图1）。气象厅把图中粗线框内发生的地震定为余震，并监测余震活动的移动情况。实心圆是根据机制解确定的在板块边界发生的狭义上的余震。主震29min后发生的茨城县近海的余震（M 7.7）是至6月18日期间的最大余震。三角是3月11日发生的具有正断层型地震机制解的外部隆起的地震（M 7.5）。空心圆是4月7日宫城县近海的板内地震（M7.1）。星号是4月11日发生的福岛县南部正断层型内陆地震（M7.0）。这些都应该是广义上的余震，是因主震发生而诱发的地震活动。

3 主震发生时的同震滑动

把从日本海沟向西俯冲的太平洋板块和陆地板块的边界面作为断层面发生的这次地震，在非常大的范围内发生了大滑动。可以根据地震波形数据、GPS数据、海啸数据、InSAR数据等来推断断层面（板块边界面）上地震发生时的同震滑动的空间分布。也会因解析方法不同而获得不同的滑动量分布。如果从这次地震报告的地震发生时的同震滑动的空间分布来看，最大滑动量的绝对值是有差异的，但几乎所有研究结果都表明，最大滑动是在日本海沟附近的陆地区域。这里列举一例，将陆上的GPS数据和海底地形变数据综合求得的地震发生时的同震滑动如图2所示[2]。最大滑动量约为30m，在从破裂起始点到日本海沟陆侧的东西约100 km、南北约400 km区域，获得了10m以上的同震滑动。还有，就连在设想的宫城县近海地震的区域（宫城县近海金华山近海）也得到了10m以上的地震发生时的同震滑动。如果这些结果正确的话，就可以认为由于东北地方太平洋近海地震，设想的宫城县近海地震的凹凸体已被破坏。但是，这次地震发生时的同震滑动量是非常大的，如果没有搞清楚设想的宫城县近海地震的凹凸体在地震发生时同震滑动量与其周围的稳定滑动区域的滑动量的关系是发生怎样变化的，那么要预报这个宫城县近海地震是很困难的。近地强震波形、远地震波形等的分析结果，也都同样推断出日本海沟陆地区域的大滑动量。另外，根据海啸淹没区分布来推断的地震发生时的同震滑动分布[3]，也获得了从岩手县北部到福岛县南部的日本海沟陆地区域发生了大滑动的结果。

图1 主震及余震的震中分布图[对气象厅[1]的图件进行了部分修改]。该图给出了3月11日至6月8日间M5以上的余震。粗线框内为气象厅设定的余震区，实心圆为板块边界发生的余震，其他为广义上的余震

4 震后变化

引发大地震的断层面在地震后长时间内缓慢滑动的现象叫做震后滑动。国土地理院[4]通过GPS观测点观测到近年的大地震（例如，1994年三陆近海M 7.6地震和2003年十胜近海M 8.0地震）发生之后，都出现了震后滑动现象。根据这次地震主震发生后到6月13日的GPS数据，可知震后最大水平位移量约达61 cm，由断层面推断的滑动量约为200 cm，这相当于发生了一个MW8.46的地震。图3给出了由GPS连续观测数据推断出的主震发生时的同震滑动（粗线）和震后滑动（细线）的分布情况。地震发生时的同震滑动和震后滑动空间上不重合，即呈现相补的空间分布。还有，地震发生时的同震滑动深大约50 km，震后滑动深达约100 km。这意味着对于震后滑动这样的时间常数的滑动来说，可见深达100 km左右的相当于板块边界的固着状态。

图2 根据陆地GPS数据及海底地形变数据推断的板块边界上的同震滑动[1]。日本海沟陆地一侧可见大的滑动（原图为彩图）

5 诱发地震

由于M9.0特大地震发生在板块边界，因而日本列岛及周边区域发生了各种地壳活动现象。前面提到的3月11日的外部隆起的地震（M 7.5）和4月7日的板内地震（M7.1），都是由于太平洋板块内部应力场急剧变化引发的诱发地震。还有，由于陆侧板块内部也受到了影响，所以，3月12日在长野县北部也发生了M 6.7地震，最大烈度6度强；3月15日在静冈县东部发生了M 6.4地震，最大烈度6度强。在主震发生之后，我们在内陆部分发现了一些开始明显地震活动的区域，其中，4月11日发生的M 7.0福岛县南部地震，其后也持续发生了活跃的余震活动，当地还造成灾害。我们认为，这些内陆诱发地震的发生机制与地壳流体的存在有关，今后有必要在各个地区开展详细的研究。在海沟型特大地震与内陆地震连动方面，曾经有1896年6月15日明治三陆地震（M8.2）和同年8月31日的陆羽地震（M 7.2）。这次地震发生之后，陆羽地震时曾经活动过的千屋断层及附近没有发现地震活动的明显变化。但在秋田县中部，发生1914年仙北地震（M 7.1）的附近和森吉山（第四纪火山）周围，地震活动开始活跃。日光白根山、烧岳·乘鞍岳、箱根山、伊豆大岛、新岛·神津岛火山地区的地震活动也开始活跃[5]。

6 前震

主震发生的前两天即3月9日，我们观测到了在宫城县近海发生的M7.3的板间地震，最大烈度5度弱，其后两天间余震活动的b值为0.42，比M7.3地震发生前的b值0.61小一些[6]。有关三陆近海地震活动的b值特征的调查结果表明，3月9日余震活动的b值小也可能就是海沟附近的地震发生场的特征[7]。我们还发现，在根据陆地GPS数据和海底水压仪数据推断的前震的震源断层方面，前震后10小时间余震活动活跃，但其后的10小时间，余震活动向南侧扩展，其后余震活动继续扩大，直至两天后的3月11日M9.0地震发生为止。这些都表明，前震发生后的震后滑动向南侧发展，在滑动的前端部分发生应力集中，使余震活动扩大[8]。

摘译自：日本地震学会ニュースレター.2011，23（2）：2-6

（北京市地震局 彭岩译；卢振恒校）

（译者电子信箱，彭岩：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）.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]今村文彦ほか.津波発生のメカニズム“津波浸水域を再現出来る波源モデルの検討”.東北大学による東日本大震災3ヶ月後報告会.http：∥www.dcrc.tohoku.ac.jp／surveys／20110311／docs／20110610＿1－1＿imamura.pdf.2011

[4]国土地理院.電子基準点（GPS連続観測点）データ解析による地震後の変動と滑り分布モデル（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）.http：∥www.bosai.go.jp／news／oshirase／20110323＿01.pdf.2011

[6]小原一成ほか.2011年東北地方太平洋沖地震地震活動の概要と陸域地震観測の状況.東京大学地震研究所第892回談話会資料.http：∥outreach.eri.u－tokyo.ac.jp／eqvolc／201103＿tohoku／danwakaishiryou／.2011

[7]東北大学地震·噴火予知研究観測センター.第191回地震予知連絡会資料.http：∥www.aob.gp.tohoku.ac.jp／download／yochiren／siryo／191.pdf.2011

[8]東北大学地震·噴火予知研究観測センター.第190回地震予知連絡会資料.http：∥www.aob.gp.tohoku.ac.jp／download／yochiren／siryo／190.pdf.2011