Mapping three-dimensional co-seismic surface deformations associated with the 2015 <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>W</Subscript>7.2 Murghab earthquake based on InSAR and characteristics of crustal strain

Three-dimensional (3D) co-seismic surface deformations are of great importance to interpret the characteristics of coseismic deformations and to understand the geometries and dynamics of seismogenic faults. In this paper, we propose a method for mapping 3D co-seismic deformations based on InSAR observations and crustal strain characteristics. In addition, the search strategy of correlation points is optimized by adaptive correlation distance, which greatly improves the applicability of the proposed method in restoring deformations in decorrelation areas. Results of the simulation experiment reveal that the proposed method is superior to conventional methods in both the accuracy and completeness. The proposed method is then applied to map the 3D co-seismic surface deformations associated with the 2015 M_W7.2 Murghab earthquake using ascending and descending ALOS-2 PALSAR-2 images. The results show that the seismogenic fault is the Sarez-Karakul fault (SKF), which is dominated by NE-SW strike slips with an almost vertical dip angle. The north section and the south segment near the epicentre have obvious subsidence along with a southwestward motion in the northwest wall, and the southeast wall has northeast movement and surface uplift trend along the fault zone. The strain field of the earthquake is also obtained by the proposed method. It is found that the crustal block of the seismic area is obviously affected by dilatation and shear forces, which is in good agreement with the movement character of the sinistral slip.     

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.     

2021年甘肃阿克塞5.5级地震前区域地壳变形异常特征分析

为研究2021年甘肃阿克塞5.5级地震前震中周边的地壳变形运动特征,根据CMONOC提供的GPS观测资料,通过GPS速度场、面应变率场和站间基线时间序列分析,探讨了震前的地壳变形特征。研究结果表明,震中处于发震断层西南侧远场速度大、近场速度小且断裂两侧速度场方向明显不同的位置,同时位于与发震构造类型一致的面应变率场的压缩高值区,即挤压应变累积区。跨发震断裂的基线长度在震前3年多时间出现的转折变化,表明震前发震断裂两侧左旋走滑速率明显减缓;而断裂两侧的挤压速率有所加快则反映出本次地震前震中区域存在一定程度的应变能积累。研究结果有助于认识该地震的孕震过程,并可为相似构造类型区域的强震预测提供参考依据。     

2022年青海门源6.9级地震引起的地表同震位移场研究

中国青海省门源县于2022年1月8日发生6.9级地震。依据该地震震源断层信息设置4种不同的位错分布模式,基于Okada提出的地表位移解析解分别计算4种模式下地表同震位移场,结合现场观测数据,探讨发震断层的滑动形式及其对周边地表产生的影响。结果表明,此次地震发震断裂初步判断主要为冷龙岭断裂西侧延伸至托莱山断裂,以左旋走滑断层为主,断层面上最大位错量达到4 m左右;震中西南侧向NE方向运动,东南侧向SE方向运动,西北侧和东北侧分别向NW以及SW方向运动;震中附近小范围区域产生了超过1.5 m的地表水平位移,破裂带上存在竖向地表位移超过0.5 m的区域;现场监测到局部产生最大约2.1～2.3 m的水平位错,以及部分区段垂直位错量最大达到0.7 m;以震中位置为中心,断层引起的地表位移影响范围达到约30 km×36 km,此范围内产生的地表位移大于0.1m。研究为此次地震的震后恢复工作以及此区域后续的工程设防等提供参考。     

2016年11月13日新西兰凯库拉(Kaikoura)MW7.8地震同震位移和应力数值分析

2016年11月13日新西兰南岛北端凯库拉（Kaikoura）发生了M_W7.8大地震,造成了强烈的地表变形并引发大面积滑坡和海啸的发生.基于美国地质调查局（USGS）断层滑动模型,建立全球同震横向不均匀并行椭球型地球模型,计算了此次新西兰凯库拉大地震产生的同震形变和应力及库仑应力变化.初步计算结果表明：新西兰凯库拉M_W7.8地震造成断层上盘东北向抬升,下盘西南俯冲;引起发震区域同震位移较大,从凯库拉到坎贝拉（Campbell）以及首都惠灵顿（Wellington）整体上东北向抬升,最大同震水平位移1.2 m,垂直位移1.1 m.此次大地震释放了发震断层上积累的压应力,但增加了发震断层两端的挤压力;同时,同震剪应力变化增加了NE-SW向断层发生右旋滑动的危险性;采用此次地震发震断层参数计算得出的最大库仑应力变化增加区域集中在发震断层两端,可达到MPa量级.当分别采用新西兰北岛Awatere断裂系和南岛Wellington断裂系参数计算库仑应力变化时,发现新西兰北岛和南岛震中以南区域的库仑应力均增加,可触发部分余震的发生.     

2010年玉树MS7.1地震同震破裂、余震分布特征及其与构造的关系

针对2010年4月14日玉树发生M_S7.1地震,本文利用InSAR数据给出同震视线向位移确定出的发震断层空间展布,并以该同震位移为约束反演得到主震和最大余震的同震位错分布.结果表明,主震同震位错发生在东玉树断裂,最大余震同震位错发生在西玉树断裂东端;基于位错分布计算了同震库仑应力变化与西部余震集中区地震活动之间的关系,结果反映玉树主震后最为活跃的余震活动可能受控于近东西向的次级断层(走向约为85°),而非玉树主干断裂;玉树断裂带整体呈现为左旋走滑运动,但其具体断层运动形式表现出主干断裂典型走滑运动、走滑断裂间的拉张和逆冲性质的次级运动、次级断裂与主干断裂相互作用下更为复杂的多方向次级断层活动等等不同变形特征,而主震同震破裂与余震空间分布均与这些不同断层变形方式有着密切关系.     

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。     

2020年伽师MS6.4地震InSAR同震形变与滑动分布特征分析

利用Sentinel-1A升轨和降轨数据,基于D-InSAR技术,获取2020年1月19日伽师M_S6.4地震同震形变场,并结合其他研究机构给出的震源机制解参数和已有研究成果,反演得到伽师地震的发震断层几何特征和滑动分布。研究结果表明,伽师地震同震形变在地表有明显差异;升轨同震形变在卫星视线方向北侧抬升55 mm,南侧下降42 mm;降轨同震形变在卫星视线方面北侧抬升63 mm,南侧下降23 mm。通过反演得到发震断层走向为275°,倾角为20°,地震滑动主要分布在地下5 km处,最大滑动量约为0.32 m,平均滑动角为89.3°,累积地震矩为1.46×1018 N·m,合矩震级M_W6.1,发震构造为具有少量走滑性质的逆冲断裂。从发震构造特征、同震滑动分布推测,伽师地震发震构造是柯坪塔格褶皱带滑脱面以上沉积盖层内的逆冲断裂,支持了柯坪推覆体的薄皮构造模型观点。     

关于芦山7.0级地震在龙门一带是否存在同震地表破裂的讨论

4.20芦山地震后,有学者在芦山县龙门乡发现一系列的线性裂缝和砖块的旋转变形等"地震地表破裂迹象",由此推测芦山—龙门一线存在隐伏逆断裂,并认为该断裂有可能是此次地震的发震断裂。因此,进一步探讨芦山—龙门一线是否存在潜在的发震断裂,无论是对研究芦山7.0级地震的发震断裂,还是对灾区的重建指导都十分重要。在龙门乡开展了地质灾害调查、跨谷地的地质剖面实测,槽探和人工地震勘探等工作。结果显示:至少在800m深度范围内,不存在芦山-龙门隐伏断裂。此带上的地裂缝等现象不是由断层位错引起,而更可能是地震动在阶地陡坎附近造成的地基或边坡效应所致。     

昆仑山口西8.1级地震前后地壳垂直运动的负位错模型

利用昆仑山口西8．1级地震震区外围格尔木一五道梁300km长水准测线在1979,1991和2002年3期垂直形变资料,借助研究改进的负位错模型获取发震构造及其相关断裂的运动、变形特征及应力应变积累部位和强度,对与此次大震有关的区域构造形变背景及可能的震后影响进行了研究。结果表明：1991～2002年相对1979～1991年垂直差异运动及应变积累加速增强的特征与昆仑山口西8．1级地震孕育有关;且这样的一个地壳垂直运动加速过程可能还未因地震发生而结束,发震构造相关的断裂构造部位仍有发生较强地震的可能。     

甘孜-玉树断裂当江段地表破裂遗迹与1738年玉树西北地震的讨论

对历史记载的公元1738年玉树西北地震的震级及其发震构造目前仍存有争议。卫星影像解译和野外调查发现沿甘孜-玉树断裂当江段分布一条长约75km的左旋走滑地震地表破裂带,其最大同震水平位移约2.1m。综合分析该地表破裂带特征、探槽揭露信息、测年结果以及历史文献记载等资料,认为当江段应为1738年玉树西北地震的发震断层,基于震例类比和经验公式估算该次地震的震级为71/2级。沿甘孜-玉树断裂的历史地震破裂分布显示,玉树段在隆宝镇以西存在近50km长的破裂空段;当江段距1738年地震的离逝时间也可能已经接近其地震复发周期,上述两个段落未来均存在大震危险。     

Discussion on Characteristics of Crustal Deformation along the Zhangjiakou-Bohai Sea Seismotectonic Zone

INTRODUCTIONThe Zhangjiakou-Penglai fault zone has drawnextensive attentionfromseismologists and geologistssince it was determinedinthe1980’s(Zheng Binghua,et al.,1981).Ma Xingyuan,et al.(1989)consideredit asthe north boundaryof North China sub-block.Int…     

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。     

张家口-渤海地震构造带的地壳形变研究

华北北部地区的张家口-渤海断裂带是控制现代强震的一条地震构造带。新近纪以来,在区域NEE向主压应力的作用下,新发育了一系列的NE向构造活动带,与张家口-渤海断裂带组成1组共轭的剪切破裂系统,控制了近代强震的发生。文中主要探讨了这条断裂带的地壳形变特征。长趋势GPS地壳形变图像反映了这条活动断裂带相对完整的左旋走滑活动。分期的地壳形变图像揭示了在中强地震前,沿该断裂带出现一系列的NE向梯度异常带,分别指示了唐山-河间、三河-涞水以及延怀-山西地震构造活动带的活动,表明了沿张家口-渤海断裂带出现了中强地震的中期前兆。研究认为,强震前地壳形变揭示的是深部蕴震层的应变活动信息,而强震之后比较杂乱的图像特征体现了盖层的调整运动     

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。     

由初至P震相重新定位2017年九寨沟地震序列的主震与ML≥3.0余震并分析发震构造

综合利用区域台站和流动台站(近台)的记录,基于初至P震相重新测定了2017年九寨沟序列M_S7.0主震和M_L≥3.0余震的震源位置,并利用较高精度的定位结果分析余震分布与地震构造的关系,解释发震断裂带的结构.获得的新认识有:(1)九寨沟主震震源深度为16km,位于余震带中段的南缘;余震主要分布深度为4～17km.(2)沿余震带的走向,余震分布与主震同震位错大小的分布明显相关.余震带中段8～16km深度存在的余震稀疏区与同震位错的高值区相吻合,应是发震断裂带主凹凸体的部位,也是主震时应变释放较充分的部位;余震带南东段10～18km深度的余震密集区对应了同震位错的亏损区之一,三次M_L≥5.0余震都发生于此;余震带西北段在5～10km之下既缺少余震,又属同震位错的亏损区,可能与那里多条断裂的交汇或合并造成的构造复杂性有关;余震带中-北西段3～5km深度的也缺少余震,也对应了浅部的同震位错亏损区.(3)证实了九寨沟地震的发震构造为虎牙断裂带北段,同时新揭示出发震断裂带表现为由主断裂和分支断裂构成的、向上分叉的花状结构,尺度约为4.5km宽(最大)、35km长,主断裂朝SW陡倾.这些反映主震破裂可能不只受控于单一的断裂,而有可能是沿主断裂发生主破裂,而沿分支断裂发生次要破裂.另外,本文对发震断裂带结构的分段解释,是遵循构造地质学原理去综合震源排列、震源机制解、地表断层已知位置、相邻剖面断层解释结果等信息的分析结果,而不仅仅依据余震的密集分布进行推断.     

鲁甸M_S6.5地震震源区地壳结构及孕震环境研究

本文利用由中国地震局在鲁甸地震震区附近架设的35个流动观测台站记录的远震事件记录,采用接收函数H-k扫描方法和CCP叠加成像方法获取了鲁甸地震震源区的地壳精细结构,结果显示鲁甸地震发生在地壳厚度和泊松比变化较剧烈的地区.昭通断裂西南段和东北段地壳物质组分差异明显,西南段断裂两侧地壳组分均显示为中泊松比分布,东北段断裂两侧泊松比从低泊松比快速变化为高泊松比,表明东北段西南侧壳内含有更多铁镁质组分,造成昭通断裂西南段和东北段对青藏高原下地壳物质向东南运移的阻挡有所差异,导致壳内应变积累,从而引起鲁甸地震的发生.在震源区地壳内部存在的低速层,可能为此次地震提供了可能的孕震环境.鲁甸地震与芦山地震虽然均没有产生明显的地表破裂带,但两者的震源机制以及孕震环境存在着明显的差异.本文也认为未来应关注青藏高原东缘断裂的历史地震空段发生大地震的可能性.本文研究结果对于理解青藏高原东缘区域的孕震背景具有一定的意义.     

断层地表同震位错的平均位移估计方法

根据管道性能设计的理念,现行管道抗震设计规范规定现行输油气管道重要区段和一般区段的设防断层位移分别为预测的最大位移值和平均位移值,目前的断层位移估计方法一般给出的只是断层未来一百年的最大位移值,而不能给出平均位移值。针对此问题,本文综合国内外发震断层在地表的同震位错分布调查结果,总结分析了断层同震位错沿断层地表破裂走向的分布形态特点,并通过对实际震例中不同计算方法得到的平均位移进行对比分析,得到了断层的平均同震位错量与断层最大同震位错量的比值关系。基于国内外地震断层位移的大量数据,考虑一定的安全系数,本文建议采用预测断层最大位移值的2/3作为一般区段输油气管道的设防断层位移。      

基于无人机倾斜航空摄影三维点云测量同震倾滑变形研究

2021年5月22日青海玛多发生M_S7.4地震,震源断层错动在地表形成了长达160 km的同震地表破裂。可靠的地震地表破裂带参数是研究震源断层活动机制和评价地震危险性的重要基础。采用无人机倾斜摄影测量技术可以获得高精度的点云数据并产出DOM和DEM数据。通过跨破裂带的地形测量,获取了玛多M_S7.4地震同震地表变形的垂直位移、水平缩短量和水平拉张量等参数。测量结果显示,玛多M_S7.4地震发震断层在不同破裂段具有不同性质和大小的倾滑分量,其中具有压扭性质的野马滩观测点断层垂直位移为0.69～1.01 m,倾向水平缩短量为0.17～0.41 m,倾滑位移为0.71～1.09 m;具有张扭性质的朗玛加合日段断层垂直位移为0.34～0.54 m,倾向水平拉张量为1.99～2.08 m。     

基于GPS技术的2016年呼图壁M_S6.2地震形变特征研究

利用2013~2017年3期GPS观测资料,通过结合区域构造背景分析呼图壁MS6.2地震震中及附近区域水平运动速率、主应变率、面膨胀率及最大剪应变率动态变化特征。结果表明,呼图壁地震前发震构造南部区域地壳速率高于北部区域运动速率,造成发震构造两盘运动速率不同,地壳能量积蓄。呼图壁地震释放了区域积蓄的应变能量,由于区域构造因素,影响范围较小。震前震中附近区域处于压缩环境,易于聚集应变能量;震时震中区出现面膨胀等值线密集高梯度带,是地壳应变能量交换和释放剧烈区域。震中区最大剪应变变化不大,反映呼图壁地震逆冲性质,最大剪应变高值区对地震危险性有预示作用。