《2011年日本東大地震的震源斷層力學環境及地震成因研究》是依託北京大學，由蔡永恩擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：2011年日本東大地震的震源斷層力學環境及地震成因研究
- 項目負責人：蔡永恩
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
日本2011年3月11日東日本Ms9.0級大地震是太平洋板塊在日本海溝向Okhotsk板塊下俯衝過程中發生的一次板間逆沖地震。這次地震是日本有地震記錄以來最大的地震。驚人的海底位移（最大達60餘米）、相對短的斷層破裂長度、頻繁的大地震活動背景，大大出乎地震學家的預料。有關這次大地震成因，目前看法不一，有人認為是由於慢滑動事件引發；有人認為是在地震斷層頂部存在高強度的障礙體所導致，這些看法大抵基於震源運動學反演，缺少震源動力學分析。本項目結合這次地震觀測到的GPS、海底變形和應力鑽孔等資料，擬研究直接反演震源斷層應力降的動力學方法，利用這個方法得到的斷層應力降，構建一個非線性規劃問題,研究這次大地震斷層的力學環境（主應力大小和方向、孔隙壓力、摩擦係數等）。通過這些結果，探討這次大地震的可能動力學成因。項目所提出的反演方法和非線性規劃思想可用於一般斷層動力學問題的研究。
結題摘要
背景：2011年日本東北9.0大地震後，顯著的斷層位移和破裂區位置出乎所有地震學家的預料，探討其原因需要開展斷層破裂應力變化與斷層力學環境的研究。 項目研究內容包括兩部分：1、反演地震斷層應力降的理論和方法，2、利用斷層的應力降確定地震前後斷層應力環境（主應力，孔隙壓力，斷層摩擦係數）的方法。 項目得到以下重要成果：1、建立了一個地震斷層應力模型，並在這個模型的基礎上，提出了反演地震引起的斷層應力降的新方法。2、並且利用這個方法，首次直接反演了的同震斷層應力降；3、反演得到的零剪應力等值線就是地震破裂區的邊界，其內部就是斷層的破裂區（剪應力降低），其外部就是未破裂區（剪應力增加區或餘震區）；4、斷層面上正應力並非如位錯模型所假設的那樣不變化，而是具有很強的非均勻性；5、2011年日本9.0大地震的震源應力場，地震前後發生了顯著變化，研究得到的應力場結果證明了最大主應力由震前的接近水平方向變為垂直；摩擦係數在海溝處小於深處，總的平均有效摩擦係數為0.03；6、發現兩個大的剪應力降異常區震前是高剪應力區，其原因可以歸結為那裡的孔隙壓力低於其周圍地區。地震前後最大主應力方向的改變可以用剪應力釋放過度來解釋。 本項目提出的反演方法不但可以用於同震斷層應力變化反演，也可以用於孕震過程中斷層應力的積累研究以及地震危險區預測。
