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(jiān)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(fā)生于2011年3月11日的太平洋沿岸日本東北地區(qū)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(qū)造成了災難性的破壞，特別是太平洋沿岸的許多城鎮(zhèn)。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(shù)據(jù)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(jiān)測揭示了獨一無二的日本列島的同震重力變化。混合重力監(jiān)測實施于地震前后的一年內(nèi)，監(jiān)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(qū)域的16個相對重力觀測點（圖1）。圖中的重力觀測結(jié)果剔除了因地質(zhì)和環(huán)境變化對重力的影響。

觀測結(jié)果同基于考慮自重分層地球模型的位錯理論模擬結(jié)果基本一致（圖2），且在東北地靠近太平洋區(qū)域的重力變化呈現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)反演所得。特別值得注意的是，在GPS觀測顯示俯沖的區(qū)域重力觀測結(jié)果為負，該結(jié)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(zhì)量重新分布影響不可忽略，由此也證實了2004年GRACE監(jiān)測的蘇門答臘地震的因震地殼膨脹導致的重力變小結(jié)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(jié)果與模擬計算結(jié)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）