尼泊尔M_W7.8地震InSAR同震形变场及断层滑动分布

采用DInSAR技术和欧空局2014年新发射的Sentinel-1A/IW数据,获取了2015年4月25日尼泊尔M_W7.8地震的InSAR同震形变场.所用InSAR数据扫描范围东西长约500 km,南北宽约250 km,覆盖了整个变形区域,揭示了形变场的全貌及其空间连续变化形态.此次地震造成的地表形变场总体呈现为中部宽两端窄的纺锤形,从震中向东偏南约20°方向延伸,主要形变区东西长约160 km,南北宽约110 km,由规模较大的南部隆升区和规模较小的北部沉降区组成,南部最大LOS向隆升量达1.1 m,北部最大LOS向沉降量约在0.55 m.在隆升和沉降区之间干涉纹图连续变化,没有出现由于形变梯度过大或地表破裂而导致的失相干现象,表明地震断层未破裂到地表.基于InSAR形变场和部分GPS观测数据,利用弹性半空间低倾角单一断层面模型进行了滑动分布单独反演和联合反演,三种反演结果均显示出一个明显的位于主震震中以东的滑动分布集中区,向外围衰减很快,主要滑动发生于地下7~23 km的深度范围内.InSAR单独反演的破裂范围,特别是东西向破裂长度大于GPS单独反演的破裂长度,而InSAR单独反演的最大滑动量则低于GPS单独反演的滑动量.因此认为联合反演结果更为可靠.联合反演的破裂面长约150 km,沿断层倾向宽约70 km,最大滑移量达到4.39 m,矩震级为M_W7.84,与之前用地震波数据和GPS数据反演的结果一致.     

利用InSAR获取2020年新疆于田Mw6.3地震同震形变场与断层滑动分布反演

本文基于InSAR技术, 利用欧空局Sentinel-1A/ B升降轨SAR数据, 提取了2020年6月26日新疆于田M_W6.3地震的同震形变场。 利用升、 降轨同震形变场约束, 分别采用MPSO算法和Bayesian方法反演此次地震发震断层均匀滑动的几何参数, 并进行对比。 然后采用SDM方法获得发震断层非均匀滑动分布, 并分析了同震库仑应力变化及其对周边断层的应力扰动。 结果表明, 同震形变场以NS向为长轴, 总体呈现西部沉降而东部隆升的特点, 而且隆升量明显小于沉降量; 滑动分布反演表明发震断层的平均滑动量为0.13 m, 平均滑动角为-104.56°, 此次地震为典型的正断破裂事件, 最大滑动量约0.55 m, 最大滑动量处滑动角为-105.2°, 位于断层倾向深度14.42 km, 释放的地震矩能量约3.65×10¹⁸ N·m, 相当于矩震级M_W6.3; 同震库仑应力变化对西部琼木孜塔格断层、 硝尔库勒南缘断层等起到应力卸载作用, 对北部的木孜鲁克—鲸鱼湖断层起到应力加载作用, 结合同震库仑应力对周围断层的扰动情况, 此次地震可能对琼木孜塔格断裂带和木孜鲁克—鲸鱼湖断裂带的西端影响较大。     

基于InSAR同震形变观测反演2010年新西兰南岛Mw7.1 Darfield地震同震破裂分布

2010年9月4日新西兰南岛Canterbury平原发生了M_w7.1地震,震源深度约为10 km.本次地震发生在一条震前不为人所知的断层上.我们利用覆盖整个震区的合成孔径雷达(SAR)观测资料,通过干涉处理分析获得雷达视线向(LOS)同震形变场;以此资料为约束反演了断层的几何参数以及同震破裂分布.结果显示,该地震造成四条相对独立断层的破裂.大部分的地震矩释放发生在Greendale断层(编号1-4),其错动以右旋走滑为主,最大破裂约为8.5 m.其它三条断层中,经过震源的逆冲断层最大破裂为5.1 m (编号6),位于Greendale断层以西的逆冲断层最大破裂为3.5 m (编号5),位于Greendale断层北面的走滑断层最大破裂为1.9 m(编号7).反演的Greendale断层地表滑动与地质调查得到的地表破裂在形态和数值上均吻合较好.本次地震释放的地震矩为5.0×10¹⁹N·m,矩震级为7.1.板块边界带形变场分析表明,Darfield地震的发生受边界带应变分配在该地区残留构造应力场控制,其复杂性体现了区域构造应力场的特点.地震对其周围地区的应力场影响较大,库仑应力增加区与余震分布有一定对应关系,并在2011年Christchurch 6.3级地震发震断层区域造成约0.1bar的库仑应力增加,对此地震有一定的触发作用.     

中国甘肃昌马断裂带及其现代活动

昌马断裂带是是青藏高原北部一条活动强烈的左旋走滑断裂带。它表现为重力、航磁、地壳厚度的综合异常梯度带，属于断面陡、切割深的超岩石圈断裂。昌马断裂带由１２条长４公里至１８公里不等的不连续的主断层和４条次级断层组成，可划分为东、中、西三大段落。断裂的水平位移和滑动速率具有分段性，全新世以来，东、中、西三段的左旋水平滑动速率分别为４．１毫米／年，２．６毫米／年和１．５毫米／年。北东东、北北西和北西西三个方向断层的位移具有分级特征，不同级别的位移具有良好的同步性。全新世以来北东东、北北西和北西西三个方向断层的水平滑动速率分别为４．１毫米／年、３．８毫米／年和２．７毫米／年。白垩纪以来，昌马断裂呈天平式运动，显示了枢纽断裂运动特征，枢纽轴位于断裂中段。昌马地震震源破裂性质及其反映的震源应力场与地震破裂带的破裂性质及其反映的构造应力场不一致。昌马地震震源机制解反映了北北西～南南东挤压，作用应力近于水平的震源应力场；昌马地震破裂带的变形组合反映了东北～南西挤压的构造应力场。昌马地震破裂带长１２０公里，分为东部正走滑段、中部逆走滑段和西部尾端破裂段，显示了多个水平位移峰值。全新世以来，沿昌马断裂发生了６次强震事件，强震复发     

利用PSInSAR时间序列研究拉奎拉地震位移场变化特征

对2009年4月6日意大利拉奎拉(LAquila)Mw6.3级地震9景ENVISAT重轨单视复数据采用双轨模式进行永久散射体(Persistent Scatterer,PS)处理,获得了此次地震时序位移场,结合PS位移场Delaunay算法数值分析,结果表明:1)Envisat干涉雷达完整而清晰地探测到了地震前后位移场变化过程及其在不同阶段与震源断裂相关的不同形变特征:震前蠕动位移-明显变形-震期快速突变-震后量级明显减缓的持续变形;2)在此次分析的约54×59km2区域内,震中以西为大面积上升区,视线向最大上升量为130mm;震中以东为下降区域,但下降集中在破裂区,主要在发震过程及震后形成,视线向最大下沉量为210mm,与GPS监测结果一致;3)地震产生的破裂主要分布在约22×14km2范围内,沿NW走向、SW倾斜的Paganica-S.Demetrio正断层展布,方向约135°;4)本文为探索利用PSInSAR时间序列进行地震趋势预测提供了一个较好的案例.     

2017年九寨沟MS7.0地震对周围地区的静态应力影响

基于九寨沟M_S7.0地震的破裂模型及均匀弹性半空间模型,本文计算了该地震在周围主要活动断层上产生的库仑应力变化、在周围地区产生的应力场和位移场和同震库仑应力变化对余震的触发.结果表明：（1）九寨沟地震造成虎牙断裂中段库仑破裂应力有较大增加,已经超过0.01 MPa的阈值,虎牙断裂北段、塔藏断裂中段和岷江断裂北段北部的库仑破裂应力有较大降低,因此尤其要注意虎牙断裂中段的危险性.（2）水平面应力场在该地震震中东西两侧增加（拉张）,张应力起主要作用.在震中南北两侧降低（压缩）,压应力起主要作用.从水平主压和主张应力方向来看,均呈现出条形磁铁的磁场形态.从剖面上的应力场来看,在上盘的面膨胀区域内,大部分点的主张应力方向与地表是垂直的,在其他区域内,主张应力和主压应力均以震中为中心,向外呈辐射状.（3）从地表水平位移场来看,震中东西两侧物质朝震中位置汇聚,南北两侧物质向外流出,在震中处的最大水平位移量达43 mm.从地表垂直位移场来看,震中南北两侧出现明显的隆升,隆升最大值达56.8 mm.震中东西两侧出现明显的沉降,沉降最大值达74.5 mm.从剖面的位移场来看,九寨沟地震为左旋走滑地震,且有一定的正断成分.由分析可以推测该断层破裂在大致22~26 km的深度上就截止了.并推测下盘物质运动的动力来自震源北东东方向（四川块体）深度在6~30 km的下盘下层物质,上盘物质运动的动力来自震源北西西方向（巴颜喀拉块体）深度在0~6 km的上盘上层物质.（4）通过计算不同深度上主震对余震的触发作用可知,主震后的最大余震受到了主震的触发作用,多数其他余震也受到主震的触发作用.主震的发生促使了库仑应力增加地区余震的发生,抑制了一部分库仑应力减少地区余震的发生.     

1679年三河—平谷8级地震地表破裂端部特征及其地质意义

地震地表破裂端部的几何结构与运动学特征研究有助于科学认识断裂的破裂传播与终止过程。夏垫断裂是华北平原区最为重要的隐伏强震构造之一,于1679年发生了三河—平谷M8历史大地震,但其同震地表破裂长度及端部变形特征仍存争议。基于前人研究结果,在野外地质调查的基础上,跨1679年三河—平谷8级地震地表破裂端部布设了2条浅层地震勘探剖面,研究断裂端部的新活动特征。结果显示,断裂端部的最新活动时代为全新世,运动方式以走滑为主兼正断,且呈现出明显的滑动亏损特征。结合同震垂直位移分布等数据,分析认为该次地震的地表破裂仅长10余公里,与8级地震不匹配,其发震构造和机制仍需深入研究。     

2022门源MS6.9地震地表破裂带震害特征调查

2022年1月8日,青海省海北藏族自治州门源县发生M_S6.9地震,震中位于青藏高原东北缘地区祁连—海原断裂带的冷龙岭断裂和托勒山断裂构造转换区域(37.77°N,101.26°E)。震后野外现场考察结果表明,此次地震形成的同震地表破裂带总长度约为26 km,整体走向NWW向,破裂性质以左旋走滑局部逆冲为主。断层错动造成的破坏形式以雁列式组合的张裂隙、张剪裂隙、挤压鼓包、断层陡坎等为主。其中,道河至硫磺沟段地表破裂最为强烈,规模大且连续性好,造成的震害最为显著,地表破裂规模向东、西两端逐渐衰减。破裂带穿过区域内多条河流,造成显著的冰面破裂变形,并沿河岸形成一系列的边坡崩塌、滚石等地质灾害。综合破裂带及震害规模分析,宏观震中位于道河至硫磺沟地区。     

利用InSAR技术研究2018年西藏谢通门MW5.6地震发震构造

2018年12月24日在西藏日喀则市谢通门县发生MW5.6地震。利用Sentinel-1A卫星数据和D-InSAR技术,获得该地震LOS方向的同震形变场图像,并以此为约束反演地震断层的几何参数和同震滑动分布特征。反演结果表明,谢通门MW5.6地震发震断层近南北走向,断面倾向西,倾角约35°,破裂长度约12 km,同震滑动主要集中在4~11 km深度范围内,以正断倾滑为主,最大滑动量0.18 m,矩震级MW5.6。2018年谢通门地震发震构造是谢通门—申扎伸展断裂系中的一条新生盲断层。     

盲断裂、褶皱地震与新疆1906年玛纳斯地震

１９０６年玛纳斯７．７级地震时沿准噶尔南缘断裂产生的地表破坏是由非构造成因的振动和重力效应而形成的。天山山前第二排逆断裂和褶皱带是这次地震的发震构造，沿带已发现了长约１３０ｋｍ的断续的地表破裂和最新隆起带。所以１９０６年玛纳斯地震是沿北天山主逆断裂带发生在深部的一次盲断裂地震。地表变形主要以褶皱隆起为主，是一次典型的“褶皱地震     

2021年青海玛多MS7.4地震同震应力场与形变台站同震阶变分布关系探讨

利用基于升、降轨InSAR形变场及余震精定位结果反演得到的同震滑动模型,通过PSGRN/PSCMP程序获得同震水平形变场及应力场分布特征,结合玛多M_S7.4地震周边形变同震阶变台站分布特征,探讨同震应力场变化与同震阶变台站分布间的关系。模拟得到的水平形变场结果显示,此次玛多地震为左旋走滑运动特征,水平形变量主要集中在巴颜喀拉块体内,其次是北部的柴达木块体;羌塘块体以及祁连块体同震水平位移量较小;昆仑山口-江错断裂作为一条NE倾向的走滑型断裂,断层上盘区域滑动量明显大于下盘,模拟得到的最大水平形变量达1380mm;形变同震阶变的台站主要集中分布在祁连山断裂带中东段以及西秦岭等地区,祁连山断裂带中东段位于此次玛多地震同震正应力变化正值区域,而西秦岭等地区则处于玛多地震同震剪切应力变化的正值区域,即出现同震阶变的台站与同震应力场变化的正值区域具有较好的一致性。     

Extracting coseismic deformation of the 1997 Mani earthquake with differential interferometric SAR

Introduction The development and application of Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) have a close relationship with the sensors development of Synthetic Aperture Radar (SAR). The conception of SAR is proposed comparatively to the real aperture radar antenna. It is well known that the longer the antenna is, the higher the observation resolution will be. Just limited by the length of the antenna, the resolution of real aperture radar is generally very low and cannot meet the r…     

Modification of fault slip models of the Mw 9.0 Tohoku Earthquake by far field GPS observations

GPS data from Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) are used to derive far-field co-seismic displacements induced by the M_w 9.0 Tohoku Earthquake. Significant horizontal displacements about 30 mm, 10 mm, and 20 mm were caused by this large event in northeast China, north China, and on the Korean peninsula respectively. Vectors of relatively large horizontal displacements with dominant east components pointed to the epicenter of this earthquake. The east components show an exponential decay with the longitude, which is characteristic of the decay of the co-seismic horizontal displacements associated with earthquakes of thrust rupture. The exponential fit of the east components shows that the influence of the co-seismic displacements can be detected by GPS at a distance of about 3200 km from the epicenter of the earthquake. By considering the capability of the far field displacements for constraining the inversion of the fault slip model of the earthquake, we use spherically stratified Earth models to simulate the co-seismic displacements induced by this event. Using computations and comparisons, we discuss the effects of parameters of layered Earth models on the results of dislocation modeling. Comparisons of the modeled and observed displacements show that far field GPS observations are effective for constraining the fault slip model. The far field horizontal displacements observed by GPS are used to modify the slips and seismic moments of fault slip models. The result of this work is applicable as a reference for other researchers to study seismic source rupture and crustal deformation.     

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．      

玛尼地震的InSAR形变研究与模拟

采用欧洲空间局ERS-2的星载干涉雷达数据,选取1997年11月8日MW7.6级玛尼地震作为研究对象,采用了差分干涉方法,在通过对覆盖同一地区的SAR数据进行差分干涉处理,得到了玛尼地震的视线向同震形变场。经研究发现:该地震形变场呈长轴近北东东向不规则椭圆形分布,地表破裂带长度约为130km,发震断层走向约为78°,断裂为左行走滑特征。断层以南为隆起区,在发震断层附近最大视线向隆起位移量为113.6cm,断层以北为沉降区,最大视线向沉降位移量为170.4cm。基于Okada模型实现了具有复杂结构的4段断层段参数的InSAR形变场数据模拟,获得断层的最大走滑为6m,估计出玛尼地震的标量地震矩M0为2.69×10^20Nm,计算得到的矩震级MW为7.6。证明了研究方法的正确性和研究结论的可靠性。     

2008年于田MW7.2地震滑动分布反演及三维同震形变场解算

基于ENVISAT ASAR升降轨数据, 利用InSAR获取2008年于田M_W7.2地震同震形变场; 采用SDM反演本次地震断层滑动分布; 使用PSCMP正演获取于田M_W7.2地震南北向模拟形变量, 并结合升降轨同震形变场, 解算三维同震形变场。 同震形变场分析表明, 2008年于田M_W7.2地震以正断为主, 且带有走滑运动特征, 破裂带走向为NNE向。 同震滑动分布反演结果显示, 断层沿走向被分为4段F1、 F2、 F3、 F4, 其滑动分布集中在0~14 km区间, 以F2、 F3段为主, 最大滑动量约5.31 m, 位于F2段深部2.76 km处; 沿破裂带走向, 左旋走滑位移与垂直位移比值有增大的趋势; 反演获得的地震矩M₀=5.58×10¹⁹N·m, 相当于矩震级M_W7.1。 三维同震形变场解算结果显示, 断层上盘整体表现为沉降, 断层下盘整体表现为隆升, 且沉降量明显大于隆升量, 表明地震以正断破裂为主; 除靠近断裂带中上部表现为向东南运动外, 上盘整体上表现为向西南运动; 断层下盘则整体表现为向东北运动, 证明破裂兼有左旋走滑运动。 滑动分布反演、 正演与三维同震形变场解算结果皆表明, 于田M_W7.2地震破裂以正断为主, 且带有一定的左旋走滑。     

汶川8.0级地震地表破裂带与岩性关系

2008年汶川8.0级地震沿龙门山断裂带内的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂分别形成约230 km和70 km的地表破裂带.震后地质考察研究表明,伴随地震断层出露地表的滑动面大多沿炭质泥岩和煤层发育.与1∶5万区域地质图进行对照,显示映秀—北川地震破裂带的西南段（虹口—清平段）和灌县—安县地震地表破裂带的展布与龙门山地区上三叠统须家河组煤系地层的出露范围相一致.龙门山地区的上三叠统须家河组地层中的薄煤层、炭质泥岩层以及志留系、寒武系的炭质页岩层是易于产生滑动的柔性岩层,易形成滑脱面或成岩片夹于断层带中.汶川地震产生的复杂地表破裂带是龙门山逆冲推覆构造带沿地表构造层中夹有煤层等柔性岩层的断层产生B型滑动的结果.     

2016年新疆阿克陶地震Sentinel-1 InSAR同震形变特征

2016年11月25日新疆克孜勒苏州阿克陶县发生M_W6.6地震。 本文利用合成孔径雷达差分干涉测量技术, 对Sentinel-1卫星获取的升、 降轨雷达数据进行了处理, 提取了该次地震的同震形变场, 并结合形变场特征与震源机制解, 采用梯度下降法反演发震断层的滑动分布。 结果表明, 升、 降轨LOS向同震形变场在发震断层两侧具有明显不同的形变特征, 主要形变区域分布在断层两侧, 升轨LOS向形变量可达-8.2 cm与11.2 cm, 降轨LOS向形变量可达-21.4 cm与13.1 cm; 反演的升、 降轨干涉形变场与InSAR测量值之间的残差得到有效控制, 大部分的残差介于±5 cm之间; 断层滑动分布主要集中于沿断层面深约2~18 km处, 最大滑动量位于沿断层面深约7 km处可达0.96 m; 平均滑动角约182.29°, 最大滑动处的滑动角约197.13°, 两个滑动分布中心的滑动角均接近180°, 表明阿克陶地震为一典型的右旋走滑破裂性事件; 当剪切模量取32 Gpa时, 反演的发震断层地震矩M₀可达9.75×10¹⁸, 相当于矩震级M_W6.60, 与地震波形反演结果一致。     

新疆伊犁喀什河断裂带及其活动性研究

通过对1812年新疆伊犁尼勒克地震的考察研究，认为该地震以地震断层为主体的地表地震形变带展布方向与发震断裂喀什河断裂带的走向一致。喀什河断裂带可分为3段，全长315km，它是由多条断层组成的活动断裂带，总体以逆冲活动为主，东段具有右旋扭错性质。喀什河断裂带具有长期发育的历史，它控制了中生代地层的分布，在新生代仍有多次活动并以垂直运动为主，晚第四纪以来的垂直活动速率为O．9—6mm／a。     

Relocation of the M 8.0 Wenchuan earthquake and its aftershock sequence

We relocated M8.0 Wenchuan earthquake and 2706 aftershocks with M⩾2.0 using double-difference algorithm and obtained relocations of 2553 events. To reduce the influence of lateral variation in crustal and upper mantle velocity structure, we used different velocity models for the east and west side of Longmenshan fault zone. In the relocation process, we added seismic data from portable seismic stations close to the shocks to constrain focal depths. The precisions in E-W, N-S, and U-D directions after relocation are 0.6, 0.7, and 2.5 km respectively. The relocation results show that the aftershock epi-centers of Wenchuan earthquake were distributed in NE-SW direction, with a total length of about 330 km. The aftershocks were concentrated on the west side of the central fault of Longmenshan fault zone, excluding those on the north of Qingchuan, which obviously deviated from the surface fault and passed through Pingwu-Qingchuan fault in the north. The dominant focal depths of the aftershocks are between 5 and 20 km, the average depth is 13.3 km, and the depth of the relocated main shock is 16.0 km. The depth profile reveals that focal depth distribution in some of the areas is characterized by high-angle westward dipping. The rupture mode of the main shock features reverse faulting in the south, with a large strike-slip component in the north. Supported by the Basic Research Project of Institute of Geophysics, China Earthquake Administration (Grant No. DQJB08Z03)