俯冲带地震周期的数值模拟——以日本Tohoku M9地震为例

摘要

本文数值模型计算了大约在1000年时间内的地震发生规律，根据现有地震等资料确定的该区模型参数，1000年时间内模型包含了4个完整的地震周期。尽管时间大小略有变化，模型的地震具有很好的重复性，地震复发周期约为222±3年。同时，将地表观测与模型对应的输出进行了比较，结果显示模型的地表同震形变与震前GPS速度场基本一致，但震后速度场存在偏差。震后速度场的偏差主要是由于模型没有包含震后滑移，这也说明这次地震存在明显的震后滑移。此外还探讨了介质不均匀性和不确定性对模型结果的影响。同震地表形变变化主要取决于介质的弹性特征，但粘性特征对震前和震后的形变具有重要影响。大陆上地壳和海洋岩石圈的杨氏模量的变化对同震位移影响较大，与GPS同震水平和垂直位移一致的模型要求大陆上地壳较弱且和海洋岩石圈较强。根据对震间地表水平速度场的比较，大陆下地壳粘性变化的影响最大、大陆岩石圈次之，大陆软流圈最弱;弹性性质的变化也对震间地表水平速度产生影响，大陆上地壳杨氏模量的变化影响最大。与GPS震问位移相吻合的模型要求大陆上地壳较弱，大陆下地壳和岩石圈的粘性较大。介质参数的变化也影响地震的周期，较大的大陆下地壳粘性对应较小的地震周期，增大大陆上地壳杨氏模量和海洋岩石圈的杨氏模量也会减小地震周期。