近日，国际地学顶尖期刊《Earth and Planetary Science Letters》在线发表了题为“Seismogenesis of the 2021 Mw 7.1 earthquake sequence near the northeastern Japan revealed by double-difference seismic tomography”的最新研究成果。此项成果由中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室谭玉阳副教授和邢会林教授等合作完成。

近期，西北太平洋俯冲带地区连续发生震级大于7级地震。为了调查2021年2月在日本东北部沿海发生的M7.3级地震及其余震的成因，我们采用新的双差地震层析成像方法处理了来自日本密集地震网络的地震体波走时数据，以对本次地震附近的速度结构进行成像。与传统的地震层析成像方法相比，新方法可以获得高分辨率和高精度的波速比Vp/Vs模型。速度成像剖面表明，震源区洋壳和大洋地幔顶部由于水化反应而呈现出低Vs、高Vp/Vs的特征，而深部的大洋地幔则通过发生脱水反应产生高Vs、低Vp/Vs异常体。本次Mw7.1级地震序列的主震位于洋壳低速层和下伏高速区的交界处，而余震主要分布在低速层内。根据余震分布和主震震源机制解推断出的破裂面已深入板片约10 km，并沿平行于海沟方向延伸约50 km。这些现象表明，此次地震的发生很可能是由于板片俯冲前在海沟外缘隆起处形成的先存断层重新激活而引发。主震与速度异常体边缘的相关性表明该地震序列可能是由地幔蛇纹石脱水引起的，这显著增加了先存断层的孔隙压力。另外，主震震源区岩石力学性质的变化也影响了整个地震序列的成核过程。本研究有望对近期发生在西太俯冲带的大地震孕震机理提供重要的地震学证据。

左图：日本东北部沿海地震活动分布（2015~2021）及2021年2月M7.3级地震位置；右图：M7.3级地震序列发震断层模型及速度结构切片。

Tan, Y., Xing, H.*, Jin, Z., Wang, J., Pang, S., Guo, H., Zhang, H., & Gao, L. (2022). Seismogenesis of the 2021 Mw 7.1 earthquake sequence near the northeastern Japan revealed by double-difference seismic tomography. Earth and Planetary Science Letters, 594, 117738.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.epsl.2022.117738