我室博士后关于深海地震同震形变机制成果发表在《自然·通讯》 - 海洋地震研究成果

近日，我室张凯博士后作为第一作者，山东科技大学阳凡林教授和我室吴自银研究员作为共同通讯作者完成的论文《Complex tsunamigenic near-trench seafloor deformation during the 2011 Tohoku–Oki earthquake》在Nature 子刊《Nature Communications》期刊发表。

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2011年日本东北部海域发生9.1级强震，地震引起的大海啸致使超过15000人丧生，并引发了福岛核电站泄漏等严重灾害。然而，诱发大规模海啸的深海海底同震形变特征尚未明晰，导致海啸发生机制尚不明确。深海地震同震形变观测对于研究海啸的预警与防范具有重要意义，然而，受限于深渊海域的严苛环境，近场海底形变观测数据非常匮乏，导致近海沟处的同震形变特征这一关键信息仍知之甚少。针对上述科技问题，研究团队提出了一种基于多波束误差统计精化处理的海底形变分析方法，消除了海沟深渊区域复杂水声环境噪声干扰，并对日本东北大地震的海沟处（图1）地形同震形变特征与机制进行了深入研究。图1 研究区域（黄色航迹为研究数据区域，白色航迹为已有研究覆盖区域）研究的分析结果表明，主震区靠近海沟处的同震形变具有显著的空间异质性。水平方向上，海底滑动位移幅度达30米，并向海沟方向消减（图2b）。由此引发的海底同震抬升效应引起了强烈海啸，且海底抬升幅度亦沿向海沟方向呈现减弱趋势。然而，该趋势在背冲逆断层附近发生反转，转而表现为向海沟增长的特征（图2c）。上述发现中，海底水平滑移与海床抬升幅度的显著背离大异于经典的地壳弹性形变模型，揭示了海沟处松散沉积物组成的增生楔状体在地震中产生的显著塑形同震形变效应（图2d）。该效应在海底同震抬升过程中的主导作用，为进一步揭示俯冲型地震中的大规模海啸诱发机制提供了重要线索。图2  2011年日本东北海域俯冲型大地震主震区近海沟处的海底同震形变特征。(a) 近海沟处海底地形特征；(b) 破裂滑动引起的海底水平位移；(c) 破裂滑动引起的海底垂直形变；(d) 深海地震同震形变机制模型基于研究区丰富的多波束海底地形重复测量资料的深入分析，研究团队所提出的分析方法为回溯深海同震地形变化提供了一种高效的途径，可对海底稀疏分布的近场监测数据形成有效补充。审稿人认为本文所提出的分析方法对研究海底地震及海啸形成机制具有重要意义。该项成果也为现代海洋测绘技术揭示地球科学问题提供了一个新典范。该研究工作得到国家重点研发计划（2022YFC2806600）和国家自然科学基金重点项目（41830540& 41930535）等项目的联合资助。论文引文：Zhang, K., Wang, Y., Luo, Y., Zhao, D., Wang, M., Yang, F.*, Wu, Z*. Complex tsunamigenic near-trench seafloor deformation during the 2011 Tohoku–Oki earthquake. Nat Commun 14, 3260 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-38970-z论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-38970-z第一作者简介：张凯，自然资源部第二海洋研究所海底科学实验室博士后（合作导师为吴自银研究员），现为山东科技大学测绘与空间信息学院副教授、海洋测绘系主任，主要从事海底地形地貌探测与应用等方面的研究。主持或参与国家自然科学基金、科技部重点研发计划等课题10项。以第一作者/通讯作者在Nature Communications、IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing、Journal of Geophysical Research-Oceans、Optics Express等本领域权威期刊发表学术论文20余篇，作为主要完成人获测绘科学技术奖一等奖等省级奖励3项。

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