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南开海槽大型逆冲带板间耦合的海底大地测量约束

自然体积534，页面374 - 377 (2016）引用本文

主题

摘要

板块间大逆冲地震给人类社会造成了灾难性的破坏。这样的地震预计将在不久的将来沿着日本西南部的南开海槽发生，这是一个经济活跃和人口密集的地区，已经发生过大型逆冲地震1，2，3.，4，5．大型逆冲地震是板块俯冲机制的结果，发生在滑动缺失区(也称为“耦合”区)。6，7在这个过程中，摩擦会阻止板块相互滑动，积累的能量最终会被强力释放。许多研究试图捕捉滑移损失率(sdr)的分布，以预测地震8，9，10．然而，由于没有海底大地测量数据，这些研究无法获得震源区域的完整视图。日本海上保安厅水文海洋部(JHOD)一直在开发一个精确和可持续的海底大地测量观测网11在这个俯冲带获取离岸sdr的相关信息。在这里，我们提出了海底大地测量观测数据和近海板间sdr分布模型。我们的数据表明，在这个俯冲带的大多数近海区域都有正的sdr。具体来说，我们的观测表明，以前未知的高SDR区域对减轻海啸灾害很重要，而低SDR区域与浅层慢震和俯冲海山的分布一致。这是耦合条件可能与这些地震和地质现象有关的第一个直接证据。研究结果为推断大逆冲地震情景和解释南开海槽俯冲带研究提供了依据。

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图1:基于南开海槽沿线15个海底点的海底大地测量观测得到的海底速度场。
图2陆上和海底大地测量数据显示的板块间SDR分布。

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下载参考

确认

我们感谢R. Burgmann和j . p。Avouac对手稿进行评论和评论。我们感谢美国宇航局戈达德太空飞行中心的O.L. Colombo提供的运动学GPS软件IT(干涉易位)。30.，以及日本地理空间信息厅(GSI)提供高速率GPS数据，用于GPS动态分析，以及在GSI网站上提供站点的每日坐标。T. Iinuma和T. Sun分别计算了2011年东北大地震的同震变形和震后变形。K. Wang和A. Kato的评论改进了我们的手稿。我们感谢JHOD的T. Yabuki提供的贝叶斯反演软件。此外，jhod的许多工作人员，包括船上的船员Shoyo，Takuyo，Meiyo而且Kaiyo-支持了我们的观察和数据处理。一些数据是使用格林尼治标准时间软件制作的，该软件由P.韦塞尔和W. H. F.史密斯开发。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 日本海上保安厅海道海洋部，日本东京千代田区杉关3-1-1,100-8932

    横田佑介，石川忠志，渡边顺一和田代俊春

  2. 东京大学工业科学研究所，4-6-1小叶，目九区，153-8505，日本东京

    彰浅田和另外

作者
  1. Yusuke横田
    查看作者出版物

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  2. 佐藤石川
    查看作者出版物

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  3. Shun-ichi渡边
    查看作者出版物

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  4. Toshiharu田代
    查看作者出版物

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  5. 彰浅田和另外
    查看作者出版物

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贡献

Y.Y.进行反演分析。T.I.设计了研究并进行了统计处理。Y.Y.和S.W.进行了分辨率测试。y.y.、t.i.、S.W.和T.T.对GPS-A海底大地测量数据进行了处理。A.A.建造了GPS-A系统。

相应的作者

对应到Yusuke横田．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

扩展的数据图形和表格

图1 GPS-A海底大地测量观测系统。

该系统由机载和海底传感器组成，如参考文献所述。11并改进了参考。35．这张图是根据参考资料修改的15，34，37．CTD，电导率温度深度剖面仪;XCTD，消耗型电导率温度深度剖面仪;XBT，一次性水深测温仪。

扩展数据图2海底站点随时间的水平移动。

TOK1、TOK2、TOK3、KUM1、KUM2和KUM3海床地点自2006年起东西向(左栏)和南北向(右栏)位移的时间序列。位置参考为黑龙江板块。蓝色圆圈表示在扣除2011年3月11日东北9.0级地震造成的同震和震后影响之前的原始观测数据。红圈表示修正后的最终结果。线性趋势和95%双侧置信区间分别用红色实线和虚线表示。灰线显示了计算得到的东北大地震同震变形和震后变形18，19．

图3海底站点随时间的水平移动。

显示海底站点SIOW、MRT1、MRT2、TOS1、TOS2和ASZ1东西向(左列)和南南向(右列)位移的时间序列。颜色就像扩展数据图2．

图4海底站点随时间的水平移动。

显示ASZ2、HYG1和HYG2海底站点东西向(左柱)和南北向(右柱)位移的时间序列。颜色就像扩展数据图2．

图5仅使用陆上数据与陆上加海底数据计算得到的SDR分布的比较

一个，b，特别提款权分配(适用于每年超过2厘米的特别提款权−1)计算结果仅以陆上数据计算(一个)或使用陆上及海底数据(b)．黑色和白色矢量分别表示观测数据和计算速度。灰色阴影表示分辨率值低于0.05(以扩展数据图6d, e)．α为光滑度超参数。

扩展数据图6棋盘分辨率测试和分辨率值的分布。

得了， SDR反演的棋盘分辨率测试结果。一个，输入棋盘式的SDR分配。b，c，仅使用陆上数据计算的棋盘式分布(b)或同时使用陆上及海底数据(c)．d，e，分辨率值作为分辨率矩阵的对角线元素，仅使用陆上数据计算(d)或使用陆上及海底数据(e)．黑色和蓝色圆点分别表示每次计算中使用的陆上和海底地点。α为光滑度超参数。

扩展数据图7边界条件效应检验

得了，特别提款权的估计分配(每年超过2厘米的特别提款权)−1)以一个，为自由状态;b，所有边界处零倒退;而且c年长6.5厘米−1南缘的约束(其他边界处于自由状态)。灰色阴影表示分辨率值低于0.05的区域，以扩展数据图6e．α为光滑度超参数。

扩展数据图8使用VLFE自动检测分析确定的事件24．

紫色和蓝点分别表示2003年6月1日至2015年5月10日和2008年8月1日至2015年5月10日期间的事件。灰色星表示2004年Kii半岛外地震的震中。浅绿色线表示用CAMP模型确定的板块边界深度42．

补充信息

补充表1

此文件包含估计的相对站点位置。参考框架是ITRF2005。东向和北向分量表明数据修正了东北大地震的同震效应和震后效应。Eastraw和Northraw组件为2011年3月以后的原始数据。(xlsx18kb)

补充表2

该表显示了反演分析中各子断层的位置和计算出的SDR值。第一和第二列显示每个子断层的位置(经度和纬度)。第3、4列为反演中各子断层计算的角度(从东到逆时针方向)和绝对SDR值(m/年)。(xlsx19 kb)

补充表3

该表包含了反演分析中每个站点的观测和计算向量。第一和第二列显示每个站点的位置(经度和纬度)。第三和第四列分别为各站点观测到的角度(从东到逆时针方向)和绝对速度值(m/年)。第五和第六列为反演中每个站点计算的角度和绝对速度值。(xlsx21 kb)

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横田，Y，石川，T，渡边，Si。et al。南开海槽大型逆冲带板间耦合的海底大地测量约束自然534， 374-377(2016)。https://doi.org/10.1038/nature17632

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