中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球和空間科學(xué)學(xué)院“青年千人”姚華建教授與美國加州大學(xué)圣地亞哥分校Peter Shearer教授和Peter Gerstoft研究員，通過美國和日本密集地震臺陣資料的分析，系統(tǒng)地揭示了俯沖帶特大地震破裂過程中不同頻率的能量釋放與俯沖板塊斷層滑移量及早期余震空間分布之間的關(guān)系，該成果近期發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊美國《國家*院刊》（PNAS）上。
姚華建教授及其合作者在采用了一種“壓縮感知”的算法研究大地震破裂過程中能量的釋放規(guī)律，該算法較傳統(tǒng)臺陣算法可以更為準(zhǔn)確地確定稀疏分布的不同頻率震源的空間位置。姚華建及其合作者使用了美國和日本的密集地震臺站的資料，系統(tǒng)地研究了21世紀(jì)發(fā)生的4個震級zui大（均超過8.5級）的俯沖帶逆沖大地震，均發(fā)現(xiàn)這些大地震破裂過程中釋放的不同頻率的能量隨深度存在明顯變化的關(guān)系：低頻能量的釋放主要位于俯沖板塊的較淺部，但高頻能量的釋放主要來源于俯沖板塊的較深部。
該研究還系統(tǒng)地分析了這些大地震能量輻射與地震破裂所引發(fā)的斷層滑移量及早期余震空間分布的關(guān)系。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，俯沖板塊的淺部（深度約在15公里以上）是大地震所引發(fā)的海嘯的主要區(qū)域，通常伴隨著很大的斷層滑移，有的大地震甚至可以產(chǎn)生幾十米的滑移量。該深度區(qū)域在地震破裂過程中主要釋放較低頻率（如小于0.1赫茲）的能量，主要是由于地震引發(fā)的淺部斷層表面的破裂尺度較大以及破裂的速度相對較低造成的。由于主震釋放掉了俯沖板塊淺部累積的大部分應(yīng)力和應(yīng)變，所以該深度區(qū)域發(fā)生的早期余震數(shù)目也相對較少。俯沖板塊的中等深度區(qū)域（約在15－35公里深度范圍）是俯沖帶主要的孕震區(qū)域，處于非穩(wěn)定的狀態(tài)，這一區(qū)域在大地震破裂過程中一般也會出現(xiàn)較大的斷層滑移（如幾米到十幾米），通常在主震過程中釋放大量的中等和較高頻率（如0.1到0.4赫茲）的能量，余震也主要集中在該區(qū)域。俯沖板塊的較深部位置（約在35－45公里深度范圍）在地震破裂中產(chǎn)生的滑移量一般較小（幾米或一米以內(nèi)），該區(qū)域是地震破裂中高頻（如高于0.4赫茲）能量釋放的主要區(qū)域，主要可能是因為深部斷層面上存在數(shù)量眾多但尺度較小的不穩(wěn)定區(qū)域，這些不穩(wěn)定小區(qū)域在地震中被誘發(fā)發(fā)生破裂時釋放出大量的高頻能量。
該研究結(jié)果對于認(rèn)識俯沖帶大地震的破裂規(guī)律具有重要的意義，對于用理論和數(shù)值計算等方法研究震源破裂過程有著重要的指導(dǎo)意義。文章的*作者和通信作者為姚華建。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金“青年”基金及*“創(chuàng)新團(tuán)隊合作伙伴計劃”的資助。
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