利用差分干涉雷达测量技术(D-InSAR)提取同震形变场h

简要介绍了合成孔径雷达干涉测量技术、差分干涉雷达测量技术，并对干涉测量精度进行了简单讨论．以西藏玛尼地区为例，通过三通差分干涉处理，获取了玛尼地震同震形变场.结果表明:形变场长200 km、宽115 km．干涉条纹以北东东向发震断层——玛尔盖茶卡断层为中心分布，且基本与发震断层平行；通过对干涉形变图进行分析，发震断层可分为3段，其中西段长约23 km，中段长约60 km，东段长约26 km，整个发震断层共长110 km；震中附近最大隆起斜距向位移量为162.4 cm，断层西侧最大沉降斜距向位移量为103.6 cm，震中最大地面水平位错为7.96 m．      

2022年1月8日门源MS6.9地震同震位移场及其发震断层形变破裂特征

利用冷龙岭—托莱山断裂及其附近震前和震后GNSS观测资料,处理获取了2022年门源M_S6.9地震同震位移场,并以此为约束反演获取了地震同震破裂滑动分布图像,基于上述结果探讨了本次地震发震断层形变破裂特征,对比了区域震间与同震变形特征,结果表明：(1)此次地震在距震中约90 km范围内产生了10 mm及以上的同震永久变形,距震中160～200 km的GNSS连续站记录到的同震变形则十分微弱,总体在毫米级以下;(2)同震位移图像呈现典型的左旋走滑型同震变形模式.在距震中约3 km破裂带南侧的测站,其同震位移为近东向,大小445.9±3.3 mm,而在破裂带远场则呈现出典型的与左旋走滑型地震匹配的“四象限”对称分布的挤压或拉张尾端变形特征;(3)同震位移量以冷龙岭断裂—托莱山断裂为界,南北两盘具有明显的非对称性,南盘变形运动大于北盘;(4)托莱山断裂西段同震位移总体表现出随震中距减小而增大的“弹性回跳”现象,但其跨断层近场测站却并不服从上述同震变形特征,指示其并未参与此次地震破裂,考虑到托莱山断裂西段显著的左旋剪切应变能积累背景,其未来强震危险性值得关注.     

利用星载D-INSAR技术获取的地表形变场提取玛尼地震震源断层参数

以1997年11月8日西藏玛尼地震为例, 通过三通差分干涉处理, 获取了玛尼地震同震位移场. 并在此基础上, 采用弹性半空间介质中的位错模型, 正演了玛尼地震发震断层某些几何学和运动学性质. 结果表明: (1) 发震断层两侧的变形场在垂向距断层110 km的区域仍受同震形变场影响. 地表破裂带所造成的非相干性条带贯穿整个图像, 长约110 km. (2) 发震断层最大水平位错达7.96 m. (3) 发震断层可分为4段. 其中中间两段所产生的变形场较大, 长度分别为27和37 km, 平均滑动值分别为6500和6000 mm, 深度均为35 km, 前者是玛尼地震的主破裂面. 西段和东段规模较小, 长度分别为23和26 km, 前者滑动量为4000 mm, 后者为5800 mm, 两者深度分别为20和18 km.     

2010年青海玉树地震同震-震后形变场特征及演化过程

基于星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(DInSAR)和4期ENVISAT/ASAR雷达数据,获得了不同时间基线的三个同震干涉形变场和两个震后干涉形变场,并对这五个在时段上互有重叠的形变场进行了综合分析.结果表明,玉树地震同震形变场为围绕发震断层NW展布的椭圆形干涉条纹,覆盖范围约89 km×59 km.断层运动性质为左旋走滑.两盘最大视线向相对形变量至少达45 cm,最大形变出现在结古镇附近.时间基线不同的同震形变场总体上基本一致,但两盘最大相对形变量和局部形变存在差异.震后时间较长的干涉对反映的最大形变量反而减小;在震后时间较短的干涉对上于结古镇西南侧观测到的局部形变,在震后时间较长的干涉对上却没有出现.分析认为在形变量最大的结古镇附近可能出现了震后快速弹性回弹,导致随震后时间延续,形变量反而减小的现象.玉树地震震后形变主要出现在断层附近、震后不久的时段内,形变量在8 cm以下,具有与同震方向一致和相反的两种震后形变方式.在结古镇西南观测到一个与同震形变相反的局部沉降,应为震后弹性回弹.在微观震中处的断层附近观测到与同震方向一致的震后形变,可能是震后余滑.通过对地震前后不同时间基线的多个干涉对的联合对比分析,可以在一定程度上区分同震形变与震后形变,更好地研究地震引起的变形过程,特别是地震断层附近短期震后形变场的演化过程,为进一步研究断层带的岩性特征、物理力学及运动特性提供约束.     

利用D-InSAR技术研究西藏改则地震同震形变场

针对2008年1月9日MW6.4西藏改则地震和2008年1月16日的MW5.9余震,通过两通(2-pass)加外部DEM差分干涉处理技术(D-InSAR),提取了地震区域2次地震累积的视线向(LOS)同震形变场。结果表明:发震断层均为正断层,位于依布茶卡-日干配错断裂端点附近。主震发震断层走向为N30°E,余震发震断层走向为N21°E,两断层距离约7km;在影像上主震发震断层有造成地表破裂的痕迹,余震未见地表破裂的痕迹;这次地震造成的同震形变场长约30km,宽约20km,主震断层上盘和下盘视线向最大形变量分别为39.2cm和11.2cm,两盘相对位错达50.4cm,余震造成的视线向形变量为9.4cm     

InSAR数据约束的2022年1月8日青海门源MS6.9地震发震构造研究

利用Sentinel-1A卫星升降轨道数据和D-InSAR技术获得青海门源2022年1月8日M_S6.9地震的同震形变场,并基于弹性半空间位错模型反演其震源参数,利用分布滑动模型确定断层面上的滑动分布。结果表明,2022年1月8日青海门源地震的同震形变场沿NWW-SEE方向分布;断裂带南缘升轨影像和降轨影像最大视距分别为61 cm和62 cm,断裂带北缘升轨影像和降轨影像最大视距地表形变量分别为43 cm和56 cm。InSAR同震形变场断裂尺度模型断层长30 km,宽18 km,最大滑移量3.5 m;断层滑动分布模型表明该地震为左旋走滑地震。结合冷龙岭断裂的运动特征和几何特征,初步确定此次M_S6.9地震的发震断裂为冷龙岭断裂     

基于Sentinel-1A数据的四川长宁MS6.0地震同震形变场分析及断层滑动分布反演

利用大地测量数据研究2019年6月17日四川长宁M_S6.0地震同震形变场特征和发震断层参数, 基于DInSAR技术处理升降轨Sentinel-1A数据获取干涉相位图, 并考虑大气折射效应和余震形变误差实现同震形变场改正。四叉树采样后的形变数据作为反演数据源, 采用弹性半空间分层模型反演发震断层几何面滑动分布。结果表明本次地震发震机制为兼具逆冲和左旋走滑, 矩震级为M_W5.9, 断层破裂尺度达28 km×20 km, 震源深度约9.4 km。升降轨视线向同震形变场在断层两侧呈现形变特征差异, 最大沉降量分别是8.34 cm(升轨)和4.23 cm(降轨), 最大抬升量分别是5.5 cm(升轨)和7.5 cm(降轨); 发震断层走向为302°, 倾角为43°, 平均滑动角为50°, 断层面最大滑动量达到0.28 m。     

利用考虑地形起伏的反演方法获取2017年伊拉克MW7.3地震的断层参数及滑动分布

2017年11月13日伊拉克北部地区苏莱曼尼亚省发生了M_W7.3地震, 造成了重大的人员和经济损失。 本文利用升降轨的Sentinel-1和降轨的ALOS-2卫星的SAR数据, 通过差分干涉测量技术获取了该地震的同震形变场, 联合DInSAR和MAI技术, 采用抗差最小二乘法求解该地震的同震三维形变场。 基于改进的考虑地形起伏的均匀位错模型反演确定了发震断层的断层参数, 最后基于非均匀位错模型得到了发震断层的分布式滑动分布模型。 结果显示: ALOS-2卫星降轨轨道观测到的伊拉克地震引起的LOS向地表形变最大为55.8 cm抬升和47.9 cm下沉; Sentinel-1卫星观测到的伊拉克地震引起的LOS向地表形变为: 升轨轨道最大为87.9 cm抬升和17.1 cm下沉; 降轨轨道最大为55.6 cm抬升和38 cm下沉; 相对于前人的研究成果, 本文利用改进的考虑地形起伏的反演方法得到的发震断层几何参数表明发震断层为NNW走向, 倾向角为352°, 同震破裂以逆冲为主, 同时兼有一定的左旋走滑分量。 基于均匀位错模型反演得到的断层滑动分布结果表明, 同震破裂未延伸至地表, 主要滑动量集中在12~18 km, 最大滑动量位于15 km深度, 达到4.3m, 反演得到的矩震级为M_W7.35, 与UGSG、 GCMT等机构给出的结果一致。     

D-InSAR技术应用于汶川地震地表位移场的空间分析

基于星载合成孔径雷达差分干涉测量技术(D-InSAR),利用7个条带共112景日本ALOS/PALSAR raw格式雷达数据,采用两通差分干涉处理模式,获取了2008年5月12日汶川MS8.0地震发震断层周围约450km×500km区域的同震形变干涉纹图。通过对干涉纹图的定性分析,确定了非相干带的分布范围,据此对相位连续条带和相位不连续条带采用不同的相位解缠方案,实现了7个条带的成功解缠,获得了数值化的干涉形变场图像,并通过形变等值线和跨断层形变剖面线等方法对干涉形变场的空间分布和演化特征进行了分析。结果表明:汶川地震造成的地表形变场沿映秀-北川断裂带分布,形变范围很大,但主要集中在发震断层南北两侧各约100km的近场区。其中断层附近由西向东宽约3015km,长约250km的区域为非相干带,是本次地震中变形最强烈并伴有地表破裂发生的区域,其形变梯度已超出InSAR测度能力。在非相干带两侧宽度各约70km,具有清晰可辨连续完整并向发震断层收敛的包络状干涉条纹区域是次一级形变区,距离发震断层越近,形变梯度和幅度越大,其视线向位移为北盘沉降,南盘抬升。相对于数据条带南北边缘,北盘最大累积沉     

基于InSAR的青海大柴旦地震三维同震形变场获取与震源特征分析

本文利用Envisat ASAR的升、降轨和宽幅数据,通过基于先验知识的最小二乘迭代逼近获取大柴旦2次地震的地表三维同震形变.结果表明,2008年MW6.3地震垂直向形变主要发生在断层南盘,以隆升形变为主,最大隆升量约10cm,北盘沉降量小于等于-1cm.东西向形变在南盘呈向东运动的特征,最大运动量约4cm,北盘向西运动,最大运动量约为-2cm.2009年MW5.8地震垂直向形变显示断层南盘抬升的特征,最大抬升量约27cm,北盘最大沉降量约-3cm.东西向形变表现为南盘向东运动,最大约10cm,北盘向西运动,约为-4cm.可以看出这两次地震均表现为逆冲为主,兼少量左旋走滑的震源特征.视线向结果无法判定同震形变的少量走滑特征,而地表三维分量可以有效地识别出少量左旋还是右旋走滑的震源特性.本文以视线向、垂直向、东西向形变量作为约束条件,利用Okada模型正演了2008年地震同震三维形变场.结果显示,采用逆冲兼少量左旋走滑的发震断层参数,视线向、垂直向、东西向正演结果与观测结果吻合.这也表明采用分解后的地表三维同震形变场可以有效地识别出发震断层的少量左旋走滑特征.     

Preliminary analysis on characteristics of coseismic deformation associated with M_S=8.1 western Kunlunshan Pass earthquake in 2001

IntroductionOnNovember14,2001,aMS=8.1earthquakeoccurredonthewestofKunlunshanPassintheborderareaofQinghaiandXinjiang,whichwasthestrongestearthquakeinChinesemainlandsincetheMS=8.0earthquakeoccurredinDangxiongdistrictofXizangAutonomousRegiononNovember18,1951.TheearthquakeoccurredontheEasternKunlunTectonicZone,whichwasapalaeoplatejunctionzoneinsideTibetanPlateau.ItdividedTibetanPlateauintothesouthandnorthparts.ThezoneplayedaveryimportantroleinTibetanPlateausdeformationprocessanddynamicev…     

Preliminary analysis on characteristics of coseismic deformation associated with <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>S</Subscript>=8.1 western Kunlunshan Pass earthquake in 2001

Based on the analysis of coseismic deformation in the macroscopic epicentral region extracted by Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (D-InSAR), and combined with the seismic activity, focal mechanism solutions of the earthquake and field investigation, the characteristic of coseismic deformation of M _S=8.1 western Kunlunshan Pass earthquake in 2001 was researched. The study shows that its epicenter lies in the northeast side of Hoh Sai Hu; and the seismogenic fault in the macroscopic epicentral region can be divided into two central deformation fields: the west and east segments with the lengths of 42 km and 48 km, respectively. The whole fault extends about 90 km. From the distribution of interferometry fringes, the characteristic of sinistral strike slip of seismogenic fault can be identified clearly. The deformations on both sides of the fault are different with an obviously higher value on the south side. In the vicinity of macroscopic epicenter, the maximum displacement in look direction is about 288.4 cm and the minimum is 224.0 cm; the maximum sinistral horizontal dislocation of seismogenic fault near the macroscopic epicenter is 738.1 cm and the minimum is 551.8 cm.     

Preliminary analysis on characteristics of coseismic deformation associated with M S=8.1 western Kunlunshan Pass earthquake in 2001

Based on the analysis of coseismic deformation in the macroscopic epicentral region extracted by Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar (D-InSAR), and combined with the seismic activity, focal mechanism solutions of the earthquake and field investigation, the characteristic of coseismic deformation of M _S=8.1 western Kunlunshan Pass earthquake in 2001 was researched. The study shows that its epicenter lies in the northeast side of Hoh Sai Hu; and the seismogenic fault in the macroscopic epicentral region can be divided into two central deformation fields: the west and east segments with the lengths of 42 km and 48 km, respectively. The whole fault extends about 90 km. From the distribution of interferometry fringes, the characteristic of sinistral strike slip of seismogenic fault can be identified clearly. The deformations on both sides of the fault are different with an obviously higher value on the south side. In the vicinity of macroscopic epicenter, the maximum displacement in look direction is about 288.4 cm and the minimum is 224.0 cm; the maximum sinistral horizontal dislocation of seismogenic fault near the macroscopic epicenter is 738.1 cm and the minimum is 551.8 cm. Foundation item: National Natural Science Foundation of China (40374013) and “Researching on the Disaster Earthquake” (2003) of Public Welfare Research Item, Ministry of Science and Technology of China.     

基于GNSS与InSAR约束的九寨沟MS7.0地震滑动模型及其库仑应力研究

2017年8月8日的九寨沟M_S7.0地震发生在岷江断裂、塔藏断裂及虎牙断裂交汇地区,地处青藏高原东北部的川甘交界地区,位于巴颜喀拉地块的东缘,地质构造复杂,对于九寨沟地震震中位置和发震断层的确定,存在不同意见.本文利用GNSS及升降轨InSAR观测,在获取九寨沟地震同震形变场的基础上,基于均匀弹性半无限位错模型,联合反演了发震断层的滑动分布模型,并计算了同震库仑应力变化.InSAR同震形变场显示,视线向最大沉降量和抬升量分别为0.21 m和0.16 m,形变场长轴为NW向,形变主要集中在断层西侧.距震中40 km和65 km的九寨和松潘两县,水平向的GNSS同震位移分别达14.31 mm和8.22 mm.联合GNSS和InSAR同震形变场反演得到的滑动分布主要集中在沿走向5~33 km,倾向2~20 km的范围内,平均滑动量为0.18 m,最大滑动量为0.91 m.发震断层长40 km,宽30 km,走向155°,倾角81°,滑动角-9.56°.同震位移场及滑移分布模型表明此次地震为一次左旋走滑为主的地震事件,地震破裂并未完全到达地表,与虎牙断裂北段的几何产状和运动学性质更为接近,结合精定位余震的分布,我们确定虎牙断裂北段为此次地震的发震断层,震中位于北纬33.25°,东经103.82°,震源深度10.86 km,矩震量为7.754×10¹⁸ Nm,相应的矩震级为M_W6.5,与美国地调局和哈佛大学给出的震源机制解基本一致.同震库仑应力导致了虎牙断裂北段延长线的东北和西南两端应力增强,其中塔藏断裂的罗叉段和马磨段未来强震的危险性值得关注.     

2010年1月12日海地 Mw7.0地震InSAR同震形变观测及同震滑动分布反演

2010年1月12日GMT时间21时53分,在海地境内(72.57°W,18.44°N)发生了Mw7.0地震.文中利用干涉合成孔径雷达(InSAR)方法获得了覆盖整个震区的高精度形变观测资料,用以研究该地震的发震机理.采用ALOs PALSAR数据,分析了轨道、大气等误差源对干涉信号的影响,最终获得了雷达视线向(LOS...     

2014年新疆于田MS7.3地震同震位移及位错反演研究

利用于田震中300 km范围内的1个GPS连续站和12个GPS流动站数据,解算得到了2014年新疆于田M_S7.3地震地表同震位移,并反演了发震断层滑动分布,探讨此次地震对周边断裂的影响.地表同震位移结果显示,GPS观测到的同震位移范围在平行发震断裂带的北东-南西向约210 km,垂直发震断裂带的北西-南东方向约为120 km,同震位移量大于10 mm的测站位于震中距约120 km以内;同震位移特征整体表现为北东-南西方向的左旋走滑和北西-南东方向的拉张特征,其中在北东-南西方向,I069测站位移最大,约为32.1 mm,在北西-南东方向,XJYT测站位移最大,约为28.1 mm;位错反演结果表明,最大滑动位于北纬36.05°,东经82.60°,位于深部约16.6 km,最大错动量为2.75 m,反演震级为M_W7.0,同震错动呈椭圆形分布,以左旋走滑为主并具有正倾滑分量,两者最大比值约为2.5：1,同震错动延伸至地表,并向北东方向延伸,总破裂长度约50 km,地表最大错动约1.0 m;同震水平位移场模拟结果显示贡嘎错断裂、康西瓦断裂和普鲁断裂等不同位置主应变特征具有差异性,这种差异特征是否影响断裂带以及周围区域的应力构造特征,值得关注.     

基于InSAR和GPS观测数据的尼泊尔地震发震断层特征参数联合反演研究

利用日本ALOS-2和欧空局Sentinel-1A卫星获得的尼泊尔地震同震形变场,结合GPS同震位移数据,联合反演了断层滑动分布特征和空间展布.结果表明:尼泊尔地震的同震形变场主要集中在150km×100km的范围内,且分为南北两个相邻的形变中心,南形变中心的视线向抬升量约为1.2m,北形变中心的视线向沉降量约为0.8m,均位于发震断层上盘.位于形变抬升区的KKN4和NAST两个GPS站,抬升量和南向运动量均达到了m级,而远离震区的其他GPS台水平和垂直观测量均在1cm以内.联合反演得到的断层位错分布主要集中在沿走向150km,沿倾向70km的范围内,最大滑动量为5.59m,平均滑动量为0.94m.断层面倾角在浅部约为7°,随着深度增加,倾角逐渐变大,到垂直深度20km时倾角接近12°;5月12日MW7.2级余震位于主震破裂区的"凹"型滑动缺损区域;主震破裂区的上边界与MBT空间位置十分吻合,主震破裂区主要集中的MBT以北50~60km处,垂直深度为8~9km,倾角为9°,继续向北时主震破裂面以10°~12°的倾角向深延伸,在18~20km可能与MHT交汇.因此,初步判定MBT为此次地震的发震断层.     

基于InSAR形变观测反演2015年皮山MS6.5地震滑动分布

2015年7月3日在新疆皮山县发生了M_S6.5地震, 该地震使当地遭受了巨大的经济损失。 本文利用欧空局提供的Sentinel-1A卫星差分干涉数据对该地震的震源机制情况进行了反演研究, 首先运用两轨法对卫星雷达影像进行差分干涉处理, 获取了覆盖皮山地震震区的同震形变场, 然后利用弹性半空间的均匀滑动模型反演获取了发震断层的几何参数, 并对原始观测数据进行降采样处理, 在此基础上运用分布式滑动模型反演获取了更为精细的断层滑动分布, 结果显示分布式滑动模型与观测结果有很高的拟合度。 反演结果表明发震断层是一个以逆冲为主兼有极少量左旋走滑的盲断层, 此次地震断层面的同震活动分布主要集中在7~15 km深度范围内, 同震的地震矩为6.28×10¹⁸N·m, 矩震级为M_W6.46, 与前人的研究结果非常一致。