Toshiya Fujiwara，Shuichi Kodaira，Tetsuo No，Yuka Kaiho，Narumi Takahashi ，Yoshiyuki Kaneda

1）Institute for Research on Earth Evolution，Japan Agency formarine－Earth Science and Technology，Natsushima－cho 2－15，Yokosuka 237－0061，Japan

2）IFREE，JAMSTEC，Showa－machi 3173－25，Kanazawa－ku，Yokohama 236－0001，Japan

3）Earthquake and Tsunami Research Project for Disaster Prevention，JAMSTEC，Showa－machi 3173－25，Kanazawa－ku，Yokohama 236－0001，Japan

2011年东日本大地震：位移延伸至海沟轴＊

Toshiya Fujiwara1），Shuichi Kodaira2），Tetsuo No2），Yuka Kaiho2），Narumi Takahashi3），Yoshiyuki Kaneda3）

1）Institute for Research on Earth Evolution，Japan Agency formarine－Earth Science and Technology，Natsushima－cho 2－15，Yokosuka 237－0061，Japan

2）IFREE，JAMSTEC，Showa－machi 3173－25，Kanazawa－ku，Yokohama 236－0001，Japan

3）Earthquake and Tsunami Research Project for Disaster Prevention，JAMSTEC，Showa－machi 3173－25，Kanazawa－ku，Yokohama 236－0001，Japan

2011年3月11日日本地震（MW9.0）后发生的大海啸被认为是由延伸至日本海沟处一条俯冲带浅部的断层破裂所致。这是不同的地震和大地测量反演程序所揭示的结果[12]；然而，精确的同震位移逆倾斜向上极限值仍然没有被明确界定。在此，我们介绍了地震前和地震后穿越破裂带内的海沟重复进行的多波束水深测量结果，以估算其逆倾斜向上极限值，并量化海底位移。

1999年和2004年，主动源地震勘探同时获得了多波束水深测量数据[34]。东日本大地震后，从2011年3月22日至23日，我们沿同一测线进行了水深测量（图1a、1b；文献[5]）。尽管海沟的向海一侧垂直位移中有数米、水平位移中可能有～20m的误差，但这些水深测量数据的相对差别极小[5]。

然而，向陆地一侧延伸到海沟轴的地方相对差别却较大，表明地震断层破裂延伸到了海沟轴。对地震前和地震后的水深测量进行比较，发现海沟轴处的海底高度有明显的差异，而且向陆一侧的海底普遍较浅。尤其是在向陆坡的最外面，即坡度转折和海沟轴之间40 km宽的区域，1999年与2011年数据之间的差异表明，此处海底平均变浅了16±9m（图1c）。对2004年与2011年数据进行的比较（图1d）揭示出同样的趋势，但变化略微小了一点（11±8m）。此外，轴向海底处的海底高度也出现了±50m的明显的上升和下降变化（图1c、1d），可能是由海底滑坡所致（图S1e）。对2011年东日本大地震前获得的1999年与2004年资料进行比较，结果表明海沟轴两侧之间没有什么明显差异（平均海底高度为0±7m，图1e）。

在向陆坡最外面观测到的海底高度变化相当于垂直位移与水平位移引起的倾斜海底的附加隆起的总和。通过计算偏移距，我们对水平位移进行估算，以使水深测量的互相关达到最大化[5]。相对于1999年数据，估算出的位移为56m，而相对于2004年数据，估算出的位移为50m，指向东－南东方向。恢复水平位移后，1999年与2011年数据相比平均高度变化为10±7m（2004年与2011年相比为7±7m）。我们将这些结果解释为沿俯冲板块的断层运动引起的垂直位移以及其他一些未知过程（如非弹性变形）引起的隆起。总的来说，向陆坡最外面的海底在1999年和2011年之间朝东－南东海沟方向移动了～50m，向上移动了～7到10m。

图1 2011年东日本大地震前后水深测量数据之间的海底高度变化。（a）带有水深测量轨迹（黄色线条）的位置示意图。向陆坡上估算的同震水平位移由黄色线条的实线部分表示。十字形符号代表震中。（b）2011年收集的多波束水深测量结果。红色三角形表示海沟轴；蓝色三角形代表向陆坡度转折。（c）、（d）、（e）分别示出从2011年水深测量数据中减去1999年数据、从2011年数据中减去2004年数据和从2004年数据中减去1999年数据的海底高度变化。黄色星号表示可能的海底滑坡位置（原图为彩图）

我们的结果与全球定位系统（GPS）／声学海底大地测量台站[6]以及其他洋底仪器[7]确定的同震位移一致。由于同震位移的关系，我们估算出的平均垂直位移可能较大，但此次地震引起的向海一侧的变化可能很小。综合考虑这些大地测量结果，我们的研究表明同震位移朝海沟方向增大，并延伸到了海沟轴。这种大的水平同震位移和陡倾海底导致了除垂直位移以外的～4到6m的大的附加隆起[5]。而大的隆起可能就是产生海啸波巨大脉动模式的重要因素。

（方法、图S1、表S1及相关参考文献见网上辅助资料，网址：www.sciencemag.org／cgi／content／full／334／6060／1240／DC1）

译自：Science，December 2，2011，Vol.334，1 240

原题：The 2011 Tohoku－Oki earthquake：Displacement reaching the Trench axis

（中国地震局地球物理研究所 左玉玲 译）

（译者电子信箱，左玉玲：yulingzuo＠yahoo.com.cn）

[1]Ide S，Baltay A，Beroza G C.Shallow dynamic overshoot and energetic deep rupture in the 2011 MW9.0 Tohoku-Oki earthquake.Science，2011，332（6036）：1 426-1 429

[2]Maeda T，Furumura T，Sakai S，et al.Significant tsunami observed at ocean-bottom pressure gauges during the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake.Earth Planets Space，2011，63（7）：803-808

[3]Tsuru T，Park J，Miura S，et al.Along-arc structural variation of the plate boundary at the Japan Trenchmargin：Implication of interplate coupling.J.Geophys.Res.，2002，107：2 357，15 PP.doi：10.1029／2001JB001664

[4]Ito A，Fujie G，Miura S，et al.Bending of the subducting oceanic plate and its implication for rupture propagation of large interplate earthquakes off Miyagi，Japan，in the Japan Trench subduction zone.Geophys.Res.Lett.，2005，32：L05310，4 PP.doi：10.1029／2004GL022307

[5]Material and methods are available as supporting material on Science Online.

[6]Sato M，Ishikawa T，Ujihara N，et al.Displacement above the hypocenter of the 2011 Tohoku-Oki earthquake.Science，2011，332（6036）：1 395

[7]Ito Y，Tsuji T，Osada Y，et al.Frontal wedge deformation near the source region of the 2011 Tohoku-Oki earthquake.Geophys.Res.Lett.，2011，38：L00G05，5 PP.doi：10.1029／2011GL048355

P315.72＋5；

D；

10.3969／j.issn.0235－4975.2012.01.001

2011－12－22。