2015年尼泊尔Mw7.9地震震前断层闭锁与同震位移特征分析

对尼泊尔震前的GPS水平速度场进行融合处理,获得跨喜马拉雅中东段沿N15°E方向的GPS水平速度场剖面。采用弹性半空间矩形位错模拟反演,结果表明,尼泊尔地震前喜马拉雅主前缘断裂带存在浅部闭锁,深部无震蠕滑,闭锁深度为22.5km,蠕滑段滑动速率为19.0mm/a,断层倾角为10°。GPS观测的同震形变场揭示了尼泊尔地震引起的地壳形变特征,最大同震位移位于尼泊尔境内的KKN4,该站向南移动1.89m;地震还在我国藏南地区造成最大0.54m的永久形变。距离震中400km以外GPS观测到的同震形变微弱,在误差范围之内。依据GPS同震水平位移在N15°E方向的位移剖面,采用矩形位错模型简单模拟了尼泊尔地震的同震破裂。结果显示,GPS同震位移剖面可以用喜马拉雅冲断带前缘主断裂(MFT)以北的基底低角度逆断层引起的弹性位错模拟,浅部的主前缘逆冲断裂、主边界逆冲断裂和主中央逆冲断裂等分支并没有破裂。     

介质不均匀性和断层倾角对同震位移场影响的数值模拟

利用三维有限元数值模拟方法,定量研究了介质不均匀性和断层倾角变化对同震位移场的影响。模拟结果显示：1）在均匀及纵向分层介质模型中,对于垂直走滑断层地震,水平位移场分量与介质的泊松比呈较弱的负相关,垂直位移场与介质的泊松比呈正相关,水平位移场与剪切模量呈正相关,垂直位移场与剪切模量呈负相关;2）模型介质的横向变化对同震位移场有较大影响,剪切模量的横向变化对地震位移场影响最大,且两者呈负相关,在垂直走滑断层地震中,保持断层一侧块体的介质参数不变、减半另一侧块体的剪切模量,剪切模量减半的块体中的最大垂直位移分量增大55.6%;3）倾角对同震位移场有重要影响。断层附近,倾角对位移场起控制作用,对于高倾角逆冲断层(60°~90°),上盘断层附近区域的水平位移场出现反向,反向区域的范围随倾角的增大而增大,当倾角为90°时,上盘水平位移场全部反向;断层倾角增大时,断层附近下盘的水平位移场的增大幅度较大。     

2021年云南漾濞地震InSAR监测及断层滑动分布反演

采用双轨D-InSAR技术获取2021-05-21云南漾濞6.1级地震的升降轨同震形变场,并以此为约束,基于Okada均匀弹性半空间位错模型反演发震断层的几何参数与同震滑动分布,最后通过正演模型预测地震的同震三维形变场,分析地震的形变特征及发震断层的几何形态和构造运动。结果显示,在InSAR形变场中,升轨LOS向最大形变量约10 cm,降轨LOS向最大形变量约13 cm;利用Okada模型反演得出,发震断层长约12.53 km,宽约6.44 km,位于地下3～9 km处,断层走向约136.34°,倾角约83.79°,滑动角约-175.46°;断层的同震滑动主要分布在沿走向9～21 km与沿倾向向下3～9 km范围内,最大滑动位移出现在地下4 km深度处,滑移量达到0.64 m;通过正演模型的地表三维形变预测发现,垂直方向最大抬升约3.22 cm,最大沉降约4.04 cm。总体而言,此次地震的发震断层类型为右旋走滑,且带有正断分量,初步判断地震发生在一条未知的NW-SE向断裂带上,该断裂可能属于维西-乔后-巍山断裂和红河断裂北段的次级或分支断裂。     

新疆于田MS7.3地震同震与震后形变机制研究

利用InSAR技术获取2008-03-21新疆于田MS7.3地震的同震和震后形变场。同震分布式滑动反演结果表明,同震断层最大滑动量达5.4 m,主要分布在南部断层的0~5 km深度附近,地震以正断错动为主,兼有左旋走滑分量。震后形变结果表明,发震断层北段两侧存在差异性运动,最大累积差异形变在震后782 d达15 cm。进一步分析表明,震后断层余滑可能是震后形变的主要机制。余滑反演结果表明,震后2 a断层余滑量相对较小,滑移区范围明显减小且均位于浅部区域,北部断层能量释放较彻底,南部仍存有少量能量,整体能量基本释放完。     

2023年塔吉克斯坦MW7.2地震InSAR同震形变场与滑动分布

利用Sentinel-1A卫星SAR影像数据,对2023年塔吉克斯坦M_W7.2地震开展同震形变提取,基于弹性位错模型进行断层反演,并以本文反演得到的右旋节面解为接收面,计算不同深度的静态库仑应力。同震形变结果显示,升轨LOS向最大形变量达15 cm,降轨LOS向最大形变量达16 cm。断层反演结果表明,此次地震最优发震断层走向为131.1°、倾角为85.7°,同震主滑移区分布在深度10～30 km范围内,以右旋走滑为主,最大滑移位置位于地下约20 km深度处,滑移量为3.49 m,未破裂至地表,矩震级为M_W7.16。库仑应力结果显示,该区域库仑应力符合帕米尔高原已有的应力场及地质学研究结果,随着深度增加,其影响范围以发震断层为中心向外扩张,且自5 km深度往下,应力加载区逐渐侵蚀应力卸载区,并开始以加载区为主,在约10 km深度处开始发生余震活动,与本次发震断层相邻的2条断层未来短时间内地震风险性较小。     

基于Sentinel-1数据的银川盆地现今地壳形变研究

基于InSAR技术,利用Sentinel-1数据获取银川盆地及周边地区2015~2019年高空间分辨率地壳形变速率场。结果显示,银川盆地整体呈下沉趋势,贺兰山东麓断裂及黄河断裂两条主控断裂两侧存在较明显的差异性运动,芦花台隐伏断裂和银川隐伏断裂活动不明显。对一般倾角断层的震间地表形变曲线拟合公式进行改进,实现了基于单一轨道InSAR观测值同时反演断层倾角、走滑速率、倾滑速率以及闭锁深度。将算法应用于灵武断裂的活动状态及闭锁深度反演,得到断裂走滑速率约为303 mm/a,正断倾滑速率约为027 mm/a,闭锁深度约为6.8 km,倾角约为54.7°。此外,InSAR监测发现,石嘴山市和银川市东部存在局部巨幅形变,通过InSAR时序分析及现场调查认为,形变可能由人类活动引起。     

断层蠕滑时空分布的GNSS网络滤波反演

为从现今庞大的GNSS观测网络中快速检测断层蠕滑形变，精细反演蠕滑时空分布及演变特征，提出集GNSS网络滤波、地表形变信息提取和地下断层蠕滑时空分布反演三者于一体的方法。该方法同时采用整个GNSS网络的时空观测阵列，利用断层形变高空间相关的特点，对覆盖断裂带地表的GNSS位移时空序列进行主成分分析，利用主成分信息快速检测并反演蠕滑断层的时空分布与演变过程。以2005年苏门答腊M_W8.6地震震后余滑和2006年墨西哥Guerrero州慢滑移为例，本文方法可成功检测并反演蠕滑断层的时空分布及演变特征，结果与相关研究成果吻合。     

联合光学和雷达遥感数据的2021年玛多MW7.3地震同震形变提取

利用Sentinel-1升降轨数据,基于D-InSAR技术获取2021-05-22青海玛多M_W7.3地震LOS向形变场。由于地震破裂达到地表,沿断层剖面处出现了干涉条纹不连续、破碎重叠等现象,为准确提取地震发震断层的几何展布,联合地震前后的Landsat-8光学影像数据,基于频率域互相关算法提取地震水平向形变场及断层的几何展布特征。结果显示,玛多地震的地表破裂轨迹长达155.6 km,在首端及末端存在分支破裂,地表主体破裂带可分为3段,段间走向差异较大,整体呈NWW向展布。发震断层主要以左旋走滑为主,推测本次地震由昆仑山口-江错断裂控制。     

基于光学遥感影像的2019年加利福尼亚MW7.1和MW6.4双震同震形变测量

利用地震前后的Landsat-8和Sentinel-2光学遥感影像数据,基于频率域互相关算法提取加利福尼亚州MW7.1及MW6.4地震的同震形变场,同时针对形变数据易受轨道误差、条带误差及时间失相干的影响,分别采用最小二乘多项式曲线拟合、改进均值相减等方法去除系统误差项。研究表明,MW7.1主震以右旋走滑为主,地表形变的断层迹线呈NNW走向,长度达55 km,最大滑移量约为2.82 m;MW6.4地震的发震断层迹线呈NE走向,长度达15 km,最大滑移量约为1.05 m,推测2次地震的发震断层分别为NNW向右旋走滑断裂及NE向左旋走滑断裂,二者形成典型的共轭关系。     

1970年云南通海地震同震形变和破裂滑动初步研究结果

分别以三角测量获取的同震形变、GPS与三角测量联合获取的同震形变为约束,先采用模拟退火算法反演1970年通海地震单断裂矩形断层破裂模型,然后用约束变量的最小二乘法反演地震滑动分布模型。根据两套数据用模拟退火算法获得的单矩形断裂模型的倾角都超过80°,破裂长度都接近100 km,破裂出露地表,以走滑为主。根据两套数据用约束变量的最小二乘法反演获得的两个破裂滑动分布模型,矩震级Mw=7.4,最大破裂位置和破裂深度大致相同,西北段破裂分布比较接近,而东南段差异较大。根据GPS和三角测量确定的东南段破裂滑动较大,可能是根据GPS和三角测量计算同震变形时,由于没有坐标转换公共点而引入一些较大的误差;也可能是用三角测量计算同震形变时低估了断裂东南端的变形。     

张家口-宣化盆地现今地壳变形特征与断层滑动速率反演

基于PS-InSAR结合先验条件的最小二乘迭代逼近法,利用3轨道Sentinel-1数据获取张家口-宣化盆地及周边区域地表三维形变速率场,并在此基础上使用剖面投影法和由刃型位错提出的倾滑断层震间形变数学表达式,反演得到张家口断裂和宣化盆地南缘断裂滑动速率和闭锁深度。断层参数结果显示,张家口断裂中段和宣化盆地南缘断裂闭锁程度较高,具备发生中强以上地震的应变能积累背景条件。     

基于GPS的2021年玛多MW7.4地震同震静、动态形变场

利用青海省CORS网GPS连续观测数据获取2021年玛多M_W7.4地震的同震形变场以及震时地表运动状态。结果表明,断层南北两侧的近场测站分别展现出南东向和北西向运动,符合左旋走滑机制。同震形变集中在震中距300 km范围内,震中距150 km以内的站点均能反映出cm级的位移,最大水平向位移为28.3 cm(JDUO站)。高频GPS动态形变提取出的永久位移与静态解算结果相当,其动态波形最大峰值为49.9 cm(KANQ站)。依据震中距和波形初动时间估计得到地震波速为2.8~4.9 km/s,断层东端的站点估算速度大于其他站点,可能与此次破裂的方向性或者破裂传播速度有关。依据震级经验公式,动态波形估算震级在M6.8~7.6区间,拟合平均震级为M7.35±0.15。若在实时条件下,震后70 s内可得到稳定的震级。     

基于GPS、InSAR和强震数据联合反演2017年九寨沟MS7.0地震同震滑动分布

以多源观测为约束,利用近场GPS、InSAR同震位移和强震观测数据联合反演2017年九寨沟M_S7.0地震发震断层的几何形状和破裂模型,并初步分析其地震成因。结果表明,九寨沟地震的发震断层走向154°,倾角80°,以左旋走滑为主,兼有少量正断分量;地震破裂主要集中在2~12 km深度范围,最大滑移量为1.6 m,位于地下6 km深处,断层在近地表没有滑移;地震释放的地震矩为5.59×10¹⁸ Nm,矩震级为M_W6.44。结合余震分布认为,该地震的发震断层为隐伏的虎牙断裂北段。     

鲜水河走滑断层主形变带与地震形变带关系的研究

本文分析了主形变带和地震形变带与老断层面的关系,指出主形变带与地震形变带不能简单地看成一致或重合,二者是随时空变化的。把断层形变测线布置在地震形变带最大剪切形变段上,不一定能测到断层带上平时的最大剪切形变值。鉴于鲜水河走滑断层两盘同时运动的事实,建议把形变测线布置在老断层带非闭锁段上,并向两侧延长80—100m。     

2022年青海门源地震震源机制与同震滑动分布研究

采用Sentinel-1A卫星提供的升降轨雷达影像数据研究门源地震同震形变及震源机制。首先利用合成孔径雷达差分干涉(D-InSAR)技术获得门源地震的同震形变场;然后以升降轨同震形变场为源数据,利用弹性半空间位错模型进行反演,确定地震的断层几何参数和滑动分布;最后基于同震滑动模型对升降轨同震形变场进行正演。结果表明,沿雷达视线方向的升轨和降轨同震形变场最大抬升形变量分别为39 cm和58 cm,最大沉降形变量均为56 cm。此次门源地震为左旋走滑型地震事件,发震断层方向为NWW-SEE、走向为109°、倾角为86°,主要集中在地下2～6 km处,最大滑动量为4.2 m,释放的地震距为8.22×10¹⁸Nm(M_W6.6)。正演结果表明,本文滑动分布模型准确可靠。     

利用InSAR技术研究2016年西藏定结Mw5.3地震发震构造

利用Sentinel-1A卫星数据和D-InSAR技术，获得2016-05-22西藏日喀则市定结县M_W5.3地震LOS方向的同震形变场图像，分析InSAR形变结果的变化特征，并以此为约束反演该地震的断层几何参数和同震滑动分布特征。结果表明，定结M_W5.3地震发震断层走向近SN，断面倾向E，倾角约43°，破裂长度约9 km，同震滑动主要集中在2~5 km深度范围内，以正断倾滑为主，最大滑动量为0.24 m，矩震级为5.3级。2016年定结地震发震构造是定结-申扎伸展断裂系中的一条新生盲断层。     

基于Sentinel-1A数据反演2015年新疆皮山MW6.5地震断层滑动分布

使用Sentinel-1A卫星观测的2015年新疆皮山地震震前震后一对SAR影像,提取该地震的同震形变场。结合Okada位错模型,在考虑渐变入射角和解缠基准偏差的情况下,反演本次地震的断层滑动分布。结果表明,皮山地震是小倾角逆冲型地震,断层破裂开始于地表以下约5 km处,最大滑动量为0.76 m,高滑区集中于深度9～14 km,累计释放地震矩达5.14×10¹⁸,相当于矩阵级M_W6.47。     

2012年苏门答腊MW8.6级地震震后效应模拟

基于弹性-粘弹性分层半空间中矩形位错理论和地震波反演的断层模型，结合研究区地壳-上地幔平均波速分层结构，利用PSGRN/PSCMP软件模拟计算2012年苏门答腊MW8.6地震产生的同震效应以及考虑2004年MW9.1地震效应的震后地表形变和重力变化，同时给出震后形变和重力的年变化率。结果表明，同震形变和重力变化显示发震断层左旋走滑特征，其变化主要集中于断层附近；海水质量的重新分布对同震垂直位移和重力变化影响显著；震后50 a年均变化率揭示了地表形变和重力变化的过程, 其图像明显受2004年MW9.1地震震后效应影响，呈现复杂的正负6区域分布；震后50 a近场年均形变量达10 mm/a，年均重力变化量达1.2 μGal/a，而远场年均形变量低于1 mm/a，年均重力变化量低于0.1 μGal /a；水平形变在震后400 a内变化明显，变化率逐步减小，800 a后基本稳定；垂直位移和重力变化在震后100 a内变化尤为显著，变化率快速衰减，400 a后基本稳定不变。     

顾及黏弹性松弛效应的2015年尼泊尔MW7.9地震震后早期余滑模型

处理尼泊尔境内及中国藏南的连续GPS数据，获得尼泊尔地震震后1 a的三维形变场。结果表明，震后形变主要发生在尼泊尔北部及中尼边境区域，水平形变以向南运动为主，垂直形变以隆升为主。采用有限断层模型反演的震后余滑分布范围十分广泛，主要集中在同震破裂下倾部分，向下延伸至30 km，平均余滑深度为20 km。震后1 a余滑释放的地震矩为8.8×1019 Nm，等价矩震级为MW7.3，占同震释放总能量的12%。扣除黏弹性松弛效应之后，反演的余滑分布更加集中于同震破裂下倾区域，断层模型底部无余滑，平均余滑深度减小为16 km。经黏弹性松弛效应改正后的余滑模型释放的地震矩为 5.7 ×1019Nm，仅为同震释放能量的8%左右。该余滑模型不但提高了数据的拟合精度，且其分布特征更接近应力驱动的模型。由于震后余滑发生在深部而非浅部未破裂区域，说明断层浅部仍处在闭锁状态，其未来的地震危险性仍需密切关注。     

InSAR约束下的2021年西藏比如M_(W)5.7地震断层几何参数及滑动分布北大核心CSCD

利用Sentinal-1A卫星SAR数据获取覆盖2021-03-19西藏比如M_(W)5.7地震的降轨同震视线向形变场,反演此次地震的发震断层几何参数及同震滑动分布。结果表明,此次地震破裂在一个之前未被探测到的隐伏断层上;破裂以正断为主,伴有少量左旋走滑分量;滑动主要分布在2.4~11.2 km深度处,且在6.4 km深度处滑动量达到最大,约为0.17 m;获取的地震矩约为3.6×10^(17) Nm,相当于M_(W)5.7。这些精确的断层参数及震源模型可为评估区域地震危险性及构造演化提供重要参考。