影像大地测量技术再探伊朗桑塞菲德2017年Mw6.1地震盲断层倾向

在盲断层参数未知的情况下,确定断层模型参数是获取震源机制的基础,也是地震风险性分析的首要任务.2017年伊朗桑塞菲德Mw6.1地震倾角的确定作为盲断层参数确定的一个宝贵实例,在研究观点上仍存在诸多争议.为更好地解释此次地震断层倾角,本文先基于弹性半空间模型构建了东北倾和南倾两种备选的单一平面断层模型.在此基础上,利用哨兵1号和ALOS-2提供的影像大地测量数据联合解算的二维同震形变揭示了两种不同断层模型的逆冲走滑运动特性以及俯冲带逆冲断层破裂模式.为进一步分析更多断层细节并充分解释断层倾向,本文以二维形变数据为约束采用最小二乘动力学反演和贝叶斯反演分别获取了两种潜在断层的最优断层参数和滑动分布并着重分析了两种方法反演结果的各向异性,结果表明东北倾断层具有较小残差且滑动分布更合理.通过分析主震后重定位的59次余震结果发现余震走向分布以及深度延伸方向与东北倾断层模型更吻合,并且东北倾向断层走向与伊朗东北部已知活动断层基本平行,因此可以作为桑塞菲德地震的发震断层为WNW ESE走向的进一步佐证.本文研究的断层参数为走向314.67°,倾角41.5°,平均滑动角128.8°,断层特征为东北倾逆冲兼具右旋走滑,滑动分布主要集中在沿走向6～22 km处,最大滑动量为7 km深处的1.09 m,断层破裂并未到达地表,反演矩张量为1.427×1018N·m,相当于Mw6.07矩震级地震.     

基于InSAR同震形变场反演汶川Mw7.9地震断层滑动分布

通过综合分析2008年5月12日汶川地震野外地震地质考察的地表破裂带空间分布及分段资料,结合InSAR干涉形变场资料,构建了五段断层几何结构模型,该模型与野外地震地质考察结果在多数分段上基本一致;基于此五段断层模型,运用敏感性迭代拟合算法反演了汶川地震InSAR同震形变场,获得了断层滑动分布及部分震源参数.结果表明,基于余震精定位获得的地震断层倾角模型模拟的同震形变场与InSAR形变场吻合较好,且残差较小;反演的滑动分布主要集中于地下0～20 km,最大滑动量分别位于北川及青川等地区,最大可达到10 m;沿SW-NE走向,断层面的滑动方向主要以右旋兼逆冲形式为主,在汶川及都江堰地区以强烈的逆冲为主兼有一定右旋走滑分量,在北川及映秀地区以逆冲兼右旋运动为主,在平武及青川等地区则逐渐过渡为以右旋运动为主兼有一定的逆冲分量,其中汶川地区的平均滑动角为97°,北川地区的平均滑动角为119°,青川地区平均滑动角为138°.反演矩张量为7.7×10²⁰ N·m,矩震级达M_w7.9.     

基于InSAR同震形变场反演汶川M_w7.9地震断层滑动分布

通过综合分析2008年5月12日汶川地震野外地震地质考察的地表破裂带空间分布及分段资料,结合InSAR干涉形变场资料,构建了五段断层儿何结构模型,该模型与野外地震地质考察结果在多数分段上基本一致;基于此五段断层模型,运用敏感性迭代拟合算法反演了汶川地震InSAR同震形变场,获得了断层滑动分布及部分震源参数.结果表明,基于余震精定他获得的地震断层倾角模型模拟的同震形变场与InSAR形变场吻合较好,且残差较小;反演的滑动分布主要集中于地下0～20 km,最大滑动量分别位于北川及青川等地区,最大可达到10 m;沿SW-NE走向,断层面的滑动方向主要以右旋兼逆冲形式为主,在汶川及都江堰地区以强烈的逆冲为主兼有一定右旋走滑分量,在北川及映秀地区以逆冲兼右旋运动为主,在平武及青川等地区则逐渐过渡为以右旋运动为主兼有一定的逆冲分量,其中汶川地区的平均滑动角为97°,北川地区的平均滑动角为119°,青川地区平均滑动角为138°.反演矩张量为7.7×10~(20)N·m,矩震级达M_w7.9.     

2015年新疆皮山MW6.4地震发震断层和滑动分布反演

本文基于Sentinel-1A卫星影像数据提取了2015年皮山M_W6.4地震的同震形变场, 震中北部以隆升为主, 最大抬升量为12.9 cm; 南部以沉降为主, 最大沉降量为5.5 cm。 采用基于单一断层滑动模型的多峰粒子群优化和蒙特卡罗算法, 以LOS向InSAR形变场为约束, 对发震断层的几何模型进行非线性反演。 在此基础上, 联合InSAR和GPS数据, 利用最速下降法反演断层滑动分布。 综合结果表明: 发震断层是顶部埋深约7.4 km的隐伏断裂, 断层面大小为48 km×35 km, 断层走向、 倾角、 断层滑动角分别为111°、 19°、 91°; 断层最大滑动量0.47 m, 位于深度为10.6 km的区域; 累计地震矩3.89×10¹⁸ N·m, 约合矩震级M_W6.33。 最后, 依据主震断层滑移量计算了主震对周围中小断裂的库仑应力扰动变化, 结果显示距离震中最近的泽普断裂受主震影响的库仑应力明显增加; 震后3年内余震集中分布在泽普断裂库仑应力增加区域, 表明皮山地震主震对余震的发生可能具有一定的应力触发作用。     

2014年美国加州纳帕M_W6.1地震断层参数的Sentinel-1A InSAR反演

2014年8月24日,在美国加州旧金山海湾北部的纳帕地区发生了MW6.1地震.发震断层是西纳帕断裂系统中的一部分,但是该断层之前并未被足够重视.本文利用欧洲空间局最近发射成功并刚刚投入使用的Sentinel-1A卫星获取的第一对同震干涉像对(20140807-20140831),得到了该地震的地表同震形变场,结合震后24h内区域GPS同震形变资料作为约束条件,反演了纳帕地震的断层几何参数以及滑动分布.Sentinel-1A干涉结果表明,此次地震造成了明显的地面形变,视线向最大抬升和最大沉降量均达到了10cm.联合反演结果表明,该发震断层的走向为344°,倾角为80°.主要破裂以右旋走滑为主,平均倾滑角为-146.5°,最大倾滑量达到了1.1m,位于地表下约4km,存在明显的滑动亏损现象.此次地震,累计释放地震矩达1.5×1018 N·m,约合矩震级MW6.1.该结果略小于InSAR单独约束结果,可能与Sentinel-1A像对中包含的快速震后形变分量有关.     

InSAR观测与小震分布联合分析2021年云南漾濞MS6.4地震应力卸载对周围区域的影响

为分析2021年5月21日云南省漾濞M_S6.4地震后震区应力变化对周围断层的影响,本文通过InSAR技术获得了漾濞地震的同震形变场,并联合小震分布数据建立断层破裂滑动模型,继而通过计算断层面上的同震库仑应力来评估此次地震对周边断层的影响,以便有效地分析地震破裂的时空解析度.结果显示:(1)在升降轨InSAR数据获得的精细同震形变场中,升轨最大视线向形变量约为5.00 cm,降轨最大视线向形变量约为7.80 cm;(2)余震精定位的主震震中为(99.89°E,25.67°N),震源深度为13.29 km,除主震之外震源深度主要集中在5—15 km;通过小震位置拟合出的发震断层走向为NW-SE(316.69°),断层倾角为88.56°,滑动角为177.97°;(3)基于InSAR同震形变场结果及小震拟合断层参数联合反演得到此次地震的断层滑动以右旋走滑为主,升轨断层最大滑动量为0.80 m,对应的深度为8.85 km,平均滑动量为0.22 m,矩震级为M_W6.41;降轨的断层最大滑动量为0.30m,对应的深度为6.88 km,平均滑动量为0.05 ...     

利用GPS和InSAR数据反演2011年日本东北MW9.0地震断层的同震滑动分布

本文首先对Envisat/ASAR数据进行干涉处理, 获取2011年日本东北M_W9.0地震的地表InSAR同震形变场; 然后通过对InSAR同震形变数据重采样方法的深入分析, 选择条纹率法结合干涉图的空间相干性对InSAR同震形变数据进行重采样; 最后基于弹性半空间位错模型, 联合InSAR与GPS形变数据, 采用最小二乘法反演发震断层的滑动分布. 研究结果表明: 考虑相干性的条纹率重采样方法, 更适用于形变场中存在除断层外的有限边界、 且形变场范围较大的InSAR数据重采样处理; 断层滑动主要发生在地表以下50 km范围内, 最大滑动量为49.9 m, 矩张量为4.89×1022 N·m, 所对应的矩震级为M_W9.1, 与地震学反演的结果比较吻合.      

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.     

2017年精河MS6.6地震的断层参数和破裂过程

利用远震资料、近场强震资料和合成孔径雷达干涉同震形变资料确定了2017年8月9日精河M_S6.6地震的断层面参数及震源破裂细节。为得到可靠的断层几何参数,发展了一套基于InSAR数据滑动分布反演的三维格点搜索流程,对本次地震断层面的走向、倾角和震源深度进行了格点搜索。结果显示,地震断层面走向为95°,倾角为47°,震源深度为14 km。基于搜索得到的断层模型进行破裂过程联合反演的结果显示:精河M_S6.6地震为一次单侧破裂事件,最大滑动量约为0.8 m,滑动区域集中在断层面上震源以西5—15 km,沿倾向15—25 km,破裂主要发生在10 km深度以下区域。断层面上的平均滑动角为106°。整个破裂过程释放的标量地震矩为3.6×1018 N·m,对应矩震级为M_W6.3。破裂过程持续约9 s,期间的破裂速度约为2.1—2.6 km/s。由于地震破裂主要集中在10 km以下,未来可能需要关注该区域0—10 km发生潜在地震的可能性。      

2007年云南宁洱Ms6．4地震震源过程

通过反演全球范围内20个地震台的宽频带波形资料,获得了2007年6月3日在云南宁洱发生的Ms6．4地震的矩张量解、震源时间函数和断层面上滑动随时间和空间的变化过程．根据反演结果,这次地震的标量地震矩为5．51×10^18 Nm,相当于矩震级Mw6．4．震源机制解中,最佳双力偶对应的节面Ⅰ的走向、倾角和滑动角分别为152°,54°和166°,节面Ⅱ的走向、倾角和滑动角分别为250°,79°和37°．结合震后考察得到的烈度等震线分布特征以及当地的地质构造,可以判定这次地震的发震断层的走向为152°,倾角为54°,滑动角为166°,是一次以右旋走滑为主的地震．从震源时间函数的形态来看,震源破裂持续时间为14s,地震矩的释放主要集中在前11s,在11-14s之间释放的地震矩很少．震源的时空破裂过程图像表明,破裂过程分为3个阶段,在前4S的时间段内,破裂主要沿着走向方向和朝深处发展;在4～7s间,破裂呈扇形向着深处扩展;在7s之后的时间段,破裂点比较零散．地震破裂总体上表现为双侧破裂方式,但在走向方向和深度方向上的滑动略占优势．破裂较强的区域呈菱形,长约为19km．地震断层面上最大滑动量为1．2m,平均滑动量为0．1m,最大滑动速率为0.4m／s,平均滑动速率为0．1m/s．由反演得到的静态位错模型计算的震中区地表位移场的特征与地震的烈度分布特征具有很好的一致性．     

利用近场强震记录反演2016年日本熊本县地震震源破裂过程

2016年4月15日16时25分（UTC）,日本熊本县发生M_W7.1强烈地震,给当地人员、建筑及经济造成严重灾难和巨大损失.日本地震观测网F-net给出的震源机制解显示此次地震的震源位置为130.7630°E,32.7545°N,深度12.45 km,节面Ⅰ：走向N131°E、倾角53°、滑动角-7°;节面Ⅱ：走向N226°E、倾角84°、滑动角-142°.与此同时,余震的震中分布及其震源机制结果显示主震的震源机制在破裂过程中有可能发生了变化,单一的震源机制不足以充分解释观测数据.本文依据GNSS和InSAR地表形变反演结果为约束,并结合活动构造资料为参考,构建了震源机制变化的有限断层模型,采用水平层状介质模型,利用日本强震观测台网K-NET和KiK-net的近场加速度观测记录,通过多时间窗线性波形反演方法反演了此次地震的震源破裂过程.研究结果显示,这是一次沿Futagawa-Hinagu断层带发生的右旋走滑破裂事件,发震断层分为南北两段,其中北段走向N235°E、倾角60°,南段走向N205°E、倾角72°,断层深度范围和余震深度分布基本一致,断层面上滑动主要集中于断层北段,最大滑动量约7.9 m,整个断层的破裂过程持续约18 s,释放地震矩5.47×10¹⁹ N·m（M_W7.1）.     

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.     

2020年6月9日中卫ML3.4地震的震源机制及其中心解的测定

2020年6月9日宁夏中卫市沙坡头区发生M_L3.4地震,该地震发生在1709年中卫南7?级地震的极震区内,且震中位于以往弱震相对偏少的地区。本文利用宁夏区域地震台网的波形记录,采用gCAP方法反演了2020年6月9日中卫M_L3.4地震的震源机制解及震源矩心深度,并用Hash方法计算其震源机制解,且得出了两种方法的震源机制中心解。结果表明,gCAP方法的震源机制解为:节面I走向255°,倾角79°,滑动角?20°;节面II走向348°,倾角70°,滑动角?168°,震源矩心深度为12 km。而Hash方法的震源机制解为:节面I走向344°,倾角89°,滑动角176°;节面II走向74°,倾角86°,滑动角1°。两种方法的震源机制中心解为:节面I走向255°,倾角87°,滑动角?11°;节面II走向346°,倾角80°,滑动角?176°,主压应力轴走向主要为NE向,其中gCAP方法结果与震源机制中心解的最小空间旋转角相对最小,为12.09°。结合过去地质构造资料,推测2020年6月9日中卫M_L3.4地震的主要错动方式为左旋走滑,且断层面为NEE向节面的可能性较大。      

USE OF SEISMIC WAVEFORMS AND INSAR DATA FOR DETERMINATION OF THE SEISMOTECTONICS OF THE MAINLING MS6.9 EARTHQUAKE ON NOV.18, 2017

On November 18, 2017, a M_S6.9 earthquake struck Mainling County, Tibet, with a depth of 10km. The earthquake occurred at the eastern Himalaya syntaxis. The Namche Barwan moved northward relative to the Himalayan terrane and was subducted deeply beneath the Lhasa terrane, forming the eastern syntaxis after the collision of the Indian plate and Asian plates. Firstly, this paper uses the far and near field broadband seismic waveform for joint inversion (CAPJoint method)of the earthquake focal mechanism. Two groups of nodal planes are obtained after 1000 times Bootstrap test. The strike, dip and rake of the best solution are calculated to be 302°, 76° and 84° (the nodal plane Ⅰ)and 138°, 27° and 104° (the nodal plane Ⅱ), respectively. This event was captured by interferometric synthetic aperture radar (InSAR)measurements from the Sentinel-1A radar satellite, which provide the opportunity to determine the fault plane, as well as the co-seismic slip distribution, and assess the seismic hazards. The overall trend of the deformation field revealed by InSAR is consistent with the GPS displacement field released by the Gan Wei-Jun's team. Geodesy (InSAR and GPS)observation of the earthquake deformation field shows the northeastern side of the epicenter uplifting and the southwestern side sinking. According to geodetic measurements and the thrust characteristics of fault deformation field, we speculate that the nodal plane Ⅰ is the true rupture plane. Secondly, based on the focal mechanism, we use InSAR data as the constraint to invert for the fine slip distribution on the fault plane. Our best model suggests that the seismogenic fault is a NW-SE striking thrust fault with a high angle. Combined with the slip distribution and aftershocks, we suggest that the earthquake is a high-angle thrust event, which is caused by the NE-dipping thrust beneath the Namche Barwa syntaxis subducted deeply beneath the Lhasa terrane.     

2015年尼泊尔地震破裂过程的统一模型

模拟2015年尼泊尔地震（主震M_W7.8及最大余震M_W7.3） GPS/InSAR同震位移、远震体波、高频GPS位移波形和强震加速度记录,构建统一震源模型.统一模型分布特征主要由InSAR观测决定,地震矩释放过程则与P波模型相似,静态与高频GPS观测增加了对破裂时空特征的约束强度;各种比对表明,该模型对各基于单一类型反演模型具有很好的兼容性,棋盘测试展现其具有更优空间分辨率,最小可恢复20 km×20 km尺度的空间特征,压缩了非同震信号或误差导致的零散瑕疵,主、余震破裂具有更好的空间对应关系.主震展布范围为140 km×80 km;4 m以上破裂集中在加德满都以北30 km、深度15 km的狭长区域内,最大滑动量为7.4 m;破裂持续总时长为60 s,破裂速度为3.3 km·s^-1,子断层上升时间在10 s内.M_W7.3余震破裂区域位于主震东侧边缘,滑动量围绕震中扩散,扩展范围为30 km×20 km,最大滑动量约为4.4 m,总破裂持续时间为35 s.本次地震中静态和高频的GPS观测亦具备独立约束主震破裂扩展过程的能力.     

2013年7月22日甘肃岷县-漳县M_S6.6地震震源破裂过程

2013年7月22日,在甘肃岷县漳县交界处发生MS6.6地震,地震震中位置靠近临潭—宕昌断裂.本文通过构建有限断层模型,利用国家强震动台网中心提供的12条强地面运动三分量资料,通过波形反演方法来研究这次地震的震源破裂过程.结果显示这次地震是发生在甘东南地区岷县—宕昌断裂带东段附近的一次MW6.1级逆冲兼具左旋走滑破裂事件,最大滑动量约为80cm.发震断层走向及滑动性质与岷县—宕昌断裂吻合,推断本次地震与东昆仑断裂向北的扩展和推挤密切相关,是岷县—宕昌断裂进一步活动的结果.