用GPS数据反演分析海原断裂带分段活动特征

首先应用1999-2007年的GPS观测资料分析海原断裂带的运动特征,看出期间该断裂带GPS站点运动速度由南向北逐渐衰减,在NWW和NE走向断层两盘的运动差异较为明显,断层的活动以走滑运动为主.然后依据地质、地球物理等资料给出反演参数初值,利用水平形变资料对断裂三段的走滑速率及断层下界深度进行反演.结果为从西到东断裂带各段走滑速率分别为8.25 mm/a、5.49 mm/a和5.97 mm/a,断层底部深度依次为22.8 km;13.3 km;11.1 km.综合分析认为毛毛山-老虎山断裂运动速度明显高于海原断裂速度,在速度变化梯度较大的毛毛山断裂存在6级以上地震空区,推测具有发生强震的危险性.     

利用Sentinel-1合成孔径雷达干涉测量技术监测海原断裂现今地壳变形特征

20世纪20年代,青藏高原东北发生了两次8级以上强震,其中1920年12月16日发生的海原M8.5地震距今已经100年。海原断裂带作为青藏高原东北缘最活跃的断裂带之一,至今仍控制着该区域微震及中强地震活动。本文基于ISCE软件和StaMPS平台,以2017年3月至2020年6月覆盖研究区的72景哨兵一号（Sentinel-1）SAR影像为数据源,采用PS-InSAR技术对海原断裂带进行时序形变监测,并以区域内GPS速度场进行校正,获取了其三年多来雷达视线向（Line of sight,LOS）的年平均形变速率。研究结果表明：①海原断裂带南北两盘形变速率差异明显,这与左旋走滑的运动性质相符;②毛毛山断裂、老虎山断裂西段处于闭锁状态,老虎山断裂中东段处于较为活跃状态,观测到蠕滑变形;海原地震破裂带部分断裂浅部处于愈合状态;③老虎山断裂中东段的蠕滑变形是青藏高原东北缘最为显著的区段,推断与1888年和1990年景泰的两次六级地震有关。     

张家口—渤海断裂带分段运动变形特征分析

利用张家口—渤海断裂带(张渤带)及其邻区1999—2007年的GPS观测数据, 研究了该区域现今地壳水平速度场特征。 运用最小二乘配置方法获得应变率场的空间分布特征, 根据区域地壳主应变率、 面膨胀率和最大剪切应变率等形变场的空间变化, 分析了张渤带各分段的形变特征。 结果表明: 相对于欧亚框架, 研究区内GPS速度场以SE方向运动为主; 应变场以NE方向的主压应变为主, 伴随着近NW方向的张性应变; 整个张渤带及其邻区的高剪切变形区主要位于河北香河、 文安以及唐山等三个地区。 利用跨断层GPS剖面分析得到张渤带以左旋走滑为主, 兼有挤压运动。 华北平原块体和燕山块体的相对运动是张渤带左旋走滑的直接动力来源, 而印度板块与欧亚板块碰撞后继续向北的推挤作用则是张渤带运动变形的根本动力来源, 太平洋板块的作用相对较弱。     

丽江—小金河断裂带现今断层运动特征

本文利用GPS观测对丽江—小金河断裂带的现今断层运动和变形状态进行了分析和探讨.丽江—小金河断裂带两侧地块地壳变形差异显著,GPS速度剖面结果显示断裂带两侧存在地壳变形不连续现象;进一步以GPS速度场为约束,基于负位错模型反演的丽江—小金河断裂带的断层闭锁空间分布结果显示,以木里为界,北东段断层强闭锁从地表向深部延伸至15km左右,西南段断层闭锁程度较高的区域位于5～15km范围内,浅层表现为弱闭锁的状态;滑动亏损速率结果显示,两闭锁段的滑动亏损速率相差近4mm·a~(-1),说明丽江—小金河断裂带西南段的背景滑动速率明显高于北东段.基于数值模拟分析了西南段浅层蠕滑运动对周边断层的影响,结果表明西南段的浅层左旋滑动对北东段闭锁区和西南段深部强闭锁区均为正影响.     

祁连山—海原断裂带跨断层形变近期异常特征研究及机理初探

分析了祁连山—海原断裂带跨断层形变近期异常变化特点,给出了该断层形变区域特征异常量,认为断层形变不但能够显示局部构造活动,而且可以反映大范围地壳形变波的空间传播与演化,从而为利用跨断层观测资料进行地震跟踪预报提供了一定的物理背景     

青藏高原东北缘活动断裂剪切模量及应力状态数值模拟

作为控制断层两盘相对运动的重要因素,断裂带介质力学性能与断层面上的滑动速率及应力状态、区域地壳运动速度场等密切相关.受印度板块北东向推挤以及阿拉善地块和鄂尔多斯地块的阻挡作用,青藏高原东北缘构造变形复杂.本文在综合区域动力学环境、活动断裂空间展布以及下地壳黏滞性结构的基础上构建了青藏高原东北缘三维有限元动力学模型;以GPS速度场为约束模拟研究了断层剪切力学性能对区域地壳运动速度场图像的控制作用,进而在最优模型基础上分析了当前青藏高原东北缘不同断裂的应力状态.结果显示：阿尔金断裂东段和广义海原断裂对区域地壳运动速度场控制作用强烈,但二者剪切力学性能相反,阿尔金断裂东段断层剪切模量与周边地壳介质相当,而广义海原断裂断层剪切模量可低至周边地壳介质剪切模量的1/10000;六盘山断裂和西秦岭北缘断裂对区域地壳运动速度场的控制作用较弱,模拟结果显示二者均具有较强的剪切力学性能.基于最佳模型的应力状态分析指出：阿尔金断裂东段,广义海原断裂西段的木里—江仓断裂、中段的金强河—毛毛山—老虎山断裂、东段的六盘山断裂,以及西秦岭北缘断裂中西段当前应力率水平较高,且与前人给出的青藏高原东北缘高闭锁区域吻合.动力学上的高应力率与运动学上的强闭锁良好吻合,预示着这些断裂是地震危险分析值得关注的区域.     

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GPS数据的海原-六盘山断裂带滑动速率亏损时空分布

利用青藏高原东北缘及周缘地区1999—2007年和2009—2014年2个时段的GPS水平运动速度场做约束,反演获取了海原-六盘山断裂带的闭锁程度和滑动速率亏损的时空分布演化。结果表明,海原断裂带以左旋走滑亏损为主,六盘山断裂北段以逆冲倾滑速率亏损为主,南段则以正向倾滑为主。其中,毛毛山断裂和老虎断裂西段在2个时段的闭锁深度都达到25km,最大左旋滑动亏损为6mm/a。老虎山东段和海原断裂(狭义)闭锁程度低,主要处于蠕滑状态。六盘山断裂2个时段的闭锁深度可达35km,最大逆冲滑动速率亏损为2mm/a。汶川地震后,六盘山断裂上逆冲滑动速率亏损高值区由中段迁移至北段且范围减小,南段则变成正倾滑速率亏损。毛毛山、老虎山西段和六盘山断裂的地震危险性要明显高于海原-六盘山断裂带其他断层段。     

祁连山中东段强震复发概率模型及未来强震地点预测

本文主要从祁连山中东段主要活动断裂带全新世以来古地震活动以及历史地震和现代地震的复发间隔入手，通过对强震复发间隔与平均复发间隔的比值(T/Ta)的数学处理，建立了区域强震复发所遵循的概率模型，并对未来强震的复发可能性和强震发生地点进行预测。结果表明，本地区未来最有可能的强震发生地点是老虎山-毛毛山断裂带的毛毛山-金强河段。     

利用PS-InSAR技术监测山西北部地表形变场

选用10景RADARSAT-2降轨宽幅雷达干涉数据,利用相干点目标PS-InSAR技术进行时间序列处理,获取了山西断裂带北部特定区域内2011—2014年地表形变场。结果表明:(1)断裂带中段的定襄县平原区域有较好的相干性,沿卫星视线向(LOS)的年形变速率最小值为-5±2 mm/a,最大值为-14±2 mm/a,显示断裂带附近以拉张正断层活动为主兼具逆时针差异运动特征;(2)地表形变特征的空间分布表明城市工业生产和生活抽取地下水是地表形变的主要诱因,最大沉降区域沿NNE向展布与研究区内断裂一致表明形变趋势受断裂带的影响明显;(3)利用已有的GPS复测资料对识别的PS点目标进行可靠性验证,结果表明两者的观测结果能够很好的吻合,证明该方法在监测面状区域形变场运动趋势的有效性。     

InSAR大气误差改正及其在活动断层形变监测中的应用

为了获取青藏高原东北缘老虎山断裂带精确的震间形变速率场,通过对短时间基线干涉图大气改正效果的评价,从3种外部大气数据(MERIS, ERA-Ⅰ, WRF)中确定出最优的大气改正方法,用于长时间基线干涉图中的大气信号改正;然后利用层叠法(stacking)累积平均经大气和轨道改正后的干涉图,获取了研究区的震间形变速率场.结果显示:海原断裂系统区域内,MERIS和ERA-Ⅰ的大气改正效果优于WRF;MERIS和ERA-Ⅰ的改正结果给出了相似的形变速率场,断层两盘相对形变速率为视线向2.5 mm/a,转换成平行于断层方向为6.5 mm/a,与GPS结果一致;在近断层5 km的范围内,出现了较大的形变梯度,揭示了浅层蠕滑的存在.      

华北地区水平形变场动态变化分析

为从整体上把握区域应变场的时-空变化态势并更加真实地描述区域运动场, 本文在区域整体无旋转基准的基础上, 从连续变化的角度出发, 利用多核函数进行滤波与解析, 对“中国地壳运动观测网络”在华北地区最近10年的GPS复测资料(1999年、 2001年、 2004年、 2007年和2009年)进行了处理, 结合各时段的形变结果分析形变场的动态变化。 结果表明: ① 位于张—渤断裂带的京津及周围地区是一个与邻近地区运动不相同的差异运动地区, 也是一个左旋运动相对亏损的部位, 而且持续时间较长; ② 山西断陷带北段为左旋压性活动, 南段为右旋压性活动, 与地质上右旋拉张活动不完全吻合; ③ 郯—庐断裂带的活动在空间上为左旋、 右旋交替活动, 并非完全是右旋活动, 就断层的拉张性而言, 该带为“北压南张”; ④ 太原—石家庄—济南—临沂以南的地区是当前形变的突出条带。     

活动断裂带构造变形定量分析

为了把较高空间分辨率区域的GPS观测资料用于强震地点预测,提出了活动断裂带构造变形定量分析方法. 该方法主要通过沿断裂带主断层线两侧划分若干形变单元,求解各单元的几何变形和相对错动参数等,定量估算断裂带各分段滑动及应变速率;进一步基于断裂带整体变形的协调性,确定可能存在的异常段及其性质和程度. 利用1991——2001年GPS速度场资料对川滇块体东边界带的实例分析显示, 则木河-小江断裂的冕宁-宁南-东川一带,为主断层活动相对闭锁而左旋剪应变积累速度较高的异常段.      

康定M_S 6.3级地震前形变场变化与区域地震活动性

近年来,中国地震活动频繁且震害严重,给人民生命财产造成重大损失.地震能不能有效预测是目前困扰地震研究的科学难题,历史上也有成功利用形变监测资料预测地震案例.本文利用康定M_S6.3地震前区域精密水准和GPS观测资料,系统分析研究区域形变场变化与康定M_S6.3级地震发生之间的关系,以期为今后地震研究提供参考依据.文章所使用GPS观测数据首先利用GAMIT软件处理基准网观测数据,然后利用GLOBK软件进行综合平差计算处理,获取研究区地震发生前水平速度场图像;精密水准观测数据采用"拟稳点"法,对观测网数据进行计算处理,获取研究区震前垂直速度场图像.经过对获取结果的研究分析,得出以下结论:1)区域水平形变场变化与龙门山断裂带、鲜水河断裂带、安宁河断裂带在空间上关系密切,反映该区域在2009—2014年期间发生了引起形变场变化的构造活动或形变,与巴颜喀拉块体近E向滑移有直接的关系.2)区域垂直形变场显示地震发生在垂直梯度带正负变化交界附近,与海城地震和唐山地震相似.3)GPS和精密水准资料分析结果能有效反映孕震信息,建议未来5年重点监测鲜水河断裂带、龙门山断裂带西南段、安宁河断裂带和东昆仑断裂带中东段.     

联合InSAR和GPS研究鲜水河断裂带炉霍—道孚段震间运动特征

鲜水河断裂带是位于青藏高原东侧的大型走滑断裂,地震活动性高,其炉霍—道孚段是少数观测到蠕滑现象的段落之一,但目前尚缺乏高分辨率大地测量数据的约束研究.本文综合利用InSAR和GPS观测数据研究炉霍—道孚段的运动特征,提出一种适用于研究震间形变的InSAR和GPS数据融合方法,将InSAR速度场和GPS插值速度场转换至平行断层方向,利用抽样统计方法去除GPS参考框架影响,在数据融合过程中,注重保留远场构造运动特征和近场高分辨率形变信息.建立包括浅层蠕滑、中间闭锁单元和深部滑动的断层运动模型,以融合的形变速度场为约束,利用马尔可夫链蒙特卡罗方法反演炉霍—道孚段断层滑动速率、浅层蠕滑特征和闭锁状态.InSAR速度场剖面分析结果表明:炉霍—道孚段地表蠕滑特征明显,沿走向方向存在差异,炉霍段蠕滑速率明显低于道孚段,表现出从北西至南东速率逐渐增大、减小、再次增大的变化特征,断层左旋蠕滑速率在1.0～5.2 mm·a~(-1)之间;断层运动模型反演结果表明,炉霍—道孚段蠕滑深度为～9.8 km,浅层蠕滑速率为3.27～4.18 mm·a~(-1),断层深部滑动速率为8.12～9.30 mm·a~(-1).炉霍段地震复发周期为370～410年,闭锁层厚度～1 km,地震危险性较低.道孚段地震复发周期为59～65年,存在厚度～7.5 km的闭锁区,可积累足够的应变,浅层蠕滑释放的能量为～1.32×10~(16) Nm·a~(-1),占构造运动加载积累能量的23%～38%,1981年道孚6.9级地震以来,闭锁区近40年积累的地震矩达到3.62×10~(17)至7.88×10~(17) Nm,相当于一次M_W5.6～M_W5.9地震的能量,其地震危险性值得关注.     

利用InSAR技术研究滇西南镇康—永德地区现今地壳形变特征

基于12景ALOS PALSAR卫星影像,利用InSAR的前沿技术,提取了2007~2010年滇西南镇康—永德一带的平均地壳形变速率和形变时间序列,并结合不同时段的水准和GPS监测结果,从三维角度研究了该区域现今的地壳运动特征。研究结果表明,水准资料显示的镇康—永德一带异常隆起区位于南汀河断裂带附近,范围沿北东—南西方向呈近椭圆形展布。这一地壳形变异常区在数十年尺度上表现为隆升(速率约2~3 mm/a),表明区域具备中强地震孕育的地壳形变背景。而在2007~2013的数年尺度上表现为大幅垂向形变波动,可能反映区域近年来地壳垂直运动比较活跃,应加强跟踪与监视。     

基于尺度分析的断层热信息遥感图像增强方法——以江山—绍兴断裂金衢段为例

根据热红外遥感影像上断层热信息具有特征几何尺寸的特点,以断层系统热信息分析为目标,提出了一种基于尺度分析的断层热信息遥感图像增强方法.在江山—绍兴断裂金衢段的实际工作中,通过断层两侧地表高温区域尺度分析、特征尺度网格抽样和样本插值成图等步骤,有效地降低了背景干扰,客观地描述了研究区与断层相关的热信息的空间分布形态及特征.多种尺度分析结果表明,在9 km2特征尺度上,断层热信息特征规律明显：地表高温区域沿北东走向的江山—绍兴断裂带和常山—漓渚断裂带两侧分布,呈线性特征;在淳安—温州断裂带与衢州—天台断裂带交叉位置地表温度较高.研究结果经实测资料验证,基本特征与实测资料相符.     

利用GPS资料研究郯庐带现今运动及变形状态

本文利用华北地区1999—2001年, 2001—2004年, 2004—2007年及2007—2009年四期GPS速度场资料, 基于块体的整体旋转与均匀应变模型, 分析了郯庐断裂带中南段的运动及变形特征。 结果显示: 潍坊—郯城段主要为右旋走滑的变形特征, 而郯城—庐江段则为左旋滑动的变形特征, 两段垂直断层方向上的变形表现为“张压交替”的特征。 基于刚体运动模型, 计算了扣除环渤海湾区域整体刚性运动的华北地区GPS速度场, 并分析了环渤海湾区域块体的变形状态, 结果显示环渤海区虽然各期的变形特征不同, 特别是郯庐带附近, 各期的运动特征差异较大, 但基本可反映燕山—渤海地震带是运动特征差异的分界线, 且每期郯庐带各站点的一致性运动明显。     

祁连山——海原断裂带跨断层形变近期异常特征及机理初探

分析了祁连山－－海原断裂带跨断层形变近期异常变化特点,给出了该断层形变区域特征异常量,认为断层形变不但能够显著部构造活动,而且可以反映大范围地壳形变波的空间传播２与演化从而为利用跨断层观测资料进行地震跟踪预报提供了一定的物理背景。     

GPS揭示的郯庐断裂带中南段闭锁及滑动亏损

利用华北地区2009—2014年GPS水平运动速度场数据,采用块体负位错模型反演了郯庐断裂带中南段断层深部滑动速率、断层闭锁程度分布、断层滑动亏损速率分布及地震矩积累率,结合地表应变率分布,对郯庐断裂带中南段深、浅部形变、应变特征以及华北地区的地壳形变模式进行了分析.结果表明:郯庐断裂中南段的北端主要为右旋走滑特性,南端则表现为右旋走滑兼拉张性运动,断层滑动速率在0.9mm·a~(-1)至1.2mm·a~(-1),且沿断层走向由北至南逐次增大.断层闭锁程度分布沿走向分布不均一,断层闭锁深度由最北端的27km增加到中段的32km,至最南端变为5km,断层闭锁最深处与1668年郯城MS8.5震中位置相对应.断层滑动亏损速率沿走向由0.9mm·a~(-1)增加到1.2mm·a~(-1),沿倾向由地表至深部逐渐减小为0mm·a~(-1).地震矩积累率在郯庐断裂带中南段郯城附近较大,而地表对应区域为第二应不变分量的低值区.华北地区地壳变形以块体运动为主,块体内部应变及断层闭锁产生的负位错效应次之;郯庐断裂带中南段断层形变沿走向呈条带状分布,形变宽度单侧小于50km,形变量不超过1mm·a~(-1),且上盘形变略大于下盘.