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日本Mw9.0地震引起的中国东北地区库仑应力时空演化研究

批准号:
42104086
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘泰
学科分类:
地震学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘泰

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
2011年日本Mw9.0地震距今已达10年,中国东北地区监测到的震后变形累积量早已超过同震响应,基于完善的黏弹性球体位错理论和最新GNSS观测数据,研究该地震震后变形在中国东北地区主要断裂带上引起的库仑应力变化,对防震减灾工作具有重要参考意义。本项目拟以自重、可压缩和连续分层结构的弹性球体位错理论为基础,考虑地球的黏滞性结构,完善地震引起的地球内部震后变形计算方法。综合日本列岛、韩国、中国东北及俄罗斯远东地区最新GNSS观测数据,提取日本Mw9.0地震引起的大范围、长时间尺度震后变形,优化东北地区地幔黏滞性结构。基于上述研究结果模拟日本Mw9.0地震在中国东北地区引起的震后应力变化,结合该区域主要断裂带参数的空间分布提升库仑应力时空演化的可靠性。该研究不仅有助于理解中国东北地区地壳变形特征,还能为该区域的地震危险性分析提供支撑。
英文摘要
The accumulated post-seismic deformation in Northeast China has already exceeded the co-seismic responses since the 2011 Tohoku-Oki Mw9.0 earthquake occurred ten years ago. Based on the sophisticated viscoelastic spherical dislocation theory and the latest GNSS observation data, the study of the Coulomb stress changes caused by the post-seismic deformation on the main fault of Northeast China has important referenced significance for earthquake prevention and disaster mitigation. This project will consider Earth’s viscous structure based on the self-gravitation, compressibility and continuously layered spherical dislocation theory, and improve the calculation method of post-seismic internal deformation. Simultaneously, this project will synthesize the latest GNSS observation data from the Japanese archipelago, South Korea, Northeastern China and the Russian Far East to extract large-scale and long-term post-seismic deformation caused by the Tohoku-Oki Mw9.0 earthquake, and optimize the viscous structure of the mantle. Finally, this project will simulate the post-seismic stress changes on the main fault of Northeast China based on the above research results, and combine the spatial distribution of fault parameters to improve the reliability of the temporal and spatial evolution of Coulomb stress. This research not only helps to understand the characteristics of crustal deformation in Northeast China, but also provides support for seismic risk analysis in this region.
2011年日本东海岸发生了Mw9.0地震,地震不仅在震源区引起巨大的地壳变形,也显著影响到中国大陆及其周边地区。中国东北地区GNSS观测资料和地震变形模拟结果显示,日本Mw9.0地震在该地区引起的震后变形早已超过同震响应,由于地幔黏弹性松弛作用而持续积累。可见,研究地震后中国东北地区主要断裂带上库仑应力时空演化,对该地区地震危险性分析具有重要意义。.本项目基于黏弹性球体位错理论和大范围、长时间尺度的GNSS观测数据,研究2011年日本Mw9.0地震震后形变机制,模拟地震后中国东北地区主要断裂带上库仑应力时空演化,获得了如下研究成果:(1)以球体位错理论为基础,发展了自重可压缩地球模型下地震引起的地球内部变形计算方法,通过调整积分路径和采用正规化方法避免了传统积分求解过程中数值溢出和精度丢失的问题;(2)利用日本列岛、韩国、俄罗斯远东及中国东北地区GNSS观测数据研究日本Mw9.0地震震后形变机制,得到大陆地幔的黏滞性系数为8×10^18 Pa s,震后10年余滑累计滑动量接近3.5 m,其中浅部余滑持续时间比深部余滑短,约在地震6年后基本消失;(3)模拟结果显示震后10年中国东北地区主要断裂带上累计库仑应力变化不到10 KPa,但随着时间的积累,数10年后会超过该阈值,具体时间需要更长时间尺度的GNSS地壳变形监测。通过3年的努力,总体上完成了项目设定的研究目标,到目前为止申请人以第一作者且项目第一资助发表SCI索引论文5篇(GJI三篇,地球物理学报2篇)。
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