基于GPS观测数据的云南地区地壳形变特征研究

利用1999~2013年间多期GPS观测数据,将云南地区分为5个活动块体,研究区域现今水平运动特征、应变特征以及各块体的运动特征,反演主要活动断裂带的走滑速率。结果表明,区域水平运动具有北强南弱的特征,小江断裂带、红河断裂带对云南地区构造活动具有明显控制作用,改变了断裂带两侧的运动特征;区域应变具有明显的差异,西部以拉张应变为主,东部小江断裂带周边地区拉张和挤压应变均衡且为强应变区,滇东地区应变较小;各块体运动方向与速率存在差异,滇东块体为逆时针旋转,其余块体顺时针旋转;基于块体模型反演的主要断裂带的走滑速率与地质方法获取的走滑速率具有较好的一致性。     

基于改进拉普拉斯平滑约束的地震同震滑动分布方法

在同震滑动分布反演问题中,拉普拉斯平滑约束通常用于避免矩阵秩亏并且确保子断层之间的平滑。然而传统的拉普拉斯平滑约束会大大低估断层的最大滑动量。针对该问题,提出一种基于深度定权拉普拉斯平滑约束方法。该方法适用于主滑区域集中在浅部的地震。利用传统拉普拉斯平滑约束和基于深度定权拉普拉斯平滑约束设计模拟试验,并将这两种方法运用到2009年拉奎拉Mw 6.3级地震中。在模拟试验中,基于深度定权的方法较传统方法在最大滑移量上精度提升了4.4%。在拉奎拉地震中,基于深度定权方法与传统拉普拉斯方法反演得到的最大滑移量分别为1.02 m,0.97 m。模拟试验和拉奎拉地震反演结果表明,对于主滑移区在断层浅部的地震,基于深度为拉普拉斯约束定权的方法可以较有效地解决传统拉普拉斯平滑约束反演断层滑动分布会低估最大滑动量的问题。     

2016年意大利阿马特里切Mw 6.2地震震源机制InSAR反演

2016年8月24日,意大利中部阿马特里切（Amatrice）地区发生Mw 6.2地震。采用ALOS-2条带模式和SENTINEL-1A宽幅模式的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）数据分别进行SAR差分干涉测量处理,获取了该地震的同震形变场。结果显示,本次地震造成意大利中部地区发生明显的地壳形变,在雷达视线向最大沉降量达19.6 cm。基于合成孔径雷达干涉测量（interferometry synthetic aperture radar,InSAR）和GPS同震形变场数据对此次地震的发震断层进行联合反演,通过改进倾角和平滑系数获取方法,得到了最优滑动分布模型。通过使用单断层模型和双断层模型进行反演可知,双断层模型反演结果优于单断层反演结果,两种模型下反演模型相关系数分别为0.85和0.89,发震断层走向分别为160°和158°,倾角分别为44°和46°,倾滑分布主要位于地下5~7 km,平均倾滑角为-80°,最大倾滑量0.9 m位于地壳深度5 km处,该发震断层是亚平宁冲断带的一部分,为NW-SE向延伸的正断层,断层长约20 km。综合使用地震同震形变场和GPS数据对震源机制进行反演、模拟和分析,获取了高精度的震源参数,可以为分析地震危险性和断层破裂参数等提供数据支持。     

多视线向InSAR形变场约束的改则地震滑动分布反演

利用3种不同视线向LOS(Line Of Sight)的ENVISAT ASAR数据进行干涉处理,提取多视线向(Multi-LOS)的同震形变场;结合同震形变场特征与震源机制解,构建了改则地震双断层破裂模型;利用四叉树采样后的多视线向同震形变场进行约束,通过梯度下降法(Steepest Descent Method,SDM)与Crust2.0地壳分层模型反演了改则地震的同震滑动分布特征。结果表明:反演的形变残差得到有效控制,基本介于0±10 cm之间;主震断层的滑动量主要位于断层面2—16 km深部,最大滑动量可达1.34 m,位于断层面6.4 km深处;余震断层滑动量主要位于断层面2—6 km深部,最大滑动量可达0.90 m,位于断层面3.52 km深处;主震断层与余震断层均以正断为主,但主震断层还具有一定的左旋走滑分量,而余震断层的左旋走滑不明显;当剪切模量μ取3.2×1010Pa时,反演获得的主震与余震地震矩M0分别为6.34×1018N·M与1.20×1018N·M,分别相当于矩震级MW6.47与MW5.98。     

利用组合算法反演球体分层模型的断层参数

随着空间大地测量观测精度的提高,大地测量反演模型也更加精确细化,对反演算法也提出了更高的要求。针对球体分层位错模型断层参数反演问题,从反演参数的敏感性与相关性两个方面入手,分析了遗传算法在反演中的缺陷,提出了迭代最小二乘算法与遗传算法相结合的组合算法,利用模拟数据反演验证了算法的有效性。在遗传算法的断层参数反演中,断层的深度和滑距往往难以得到良好的结果,主要原因首先是上深度与下深度之间以及深度与滑距之间具有很强的相关性,其次是深度和滑距的敏感性相对来说也比较低。组合算法在各种倾角的断层上都取得了理想的反演结果,具有实用性。     

红河断裂带闭锁程度和滑动亏损分布特征研究

利用1999~2013年青藏高原东南缘的GPS速度场观测数据,采用DEFNODE程序反演红河断裂带走滑速率、三维闭锁程度和滑动亏损分布。反演结果表明:红河断裂带北、中、南段右旋走滑速率分别约为(5.9±1.2)mm/a,(4.8±0.6)mm/a和(4.3±0.4)mm/a,在地表以下6km的闭锁程度分别为0.43,0.22和0.25,其滑动亏损速率分别为3.3mm/a,2.6mm/a和2.3mm/a,红河断裂带闭锁程度和应变积累程度都比较低,与近年来红河断裂带整体活动微弱的现状相吻合。     

顾及地壳粘弹性结构的地震断层震后形变反演分析

顾及地壳的粘弹性结构特征,建立了基于粘弹性地球模型的地震断层震后反演模型。利用遗传算法重点对走滑断层和逆断层两种主要地震断层进行了震后形变反演研究,并与球体均匀模型反演进行了比较。研究结果表明:遗传算法能在较大范围内搜索出发震断层的位错参数,反演的结果基本可靠;基于粘弹性地球模型特征建立的地震断层震后反演模型,可较好地反演不同类型的地震断层震源位错参数;如果出现模型参数不清楚的情况,需综合考虑衡量反演结果的准则,找寻其他方法来判断,仅以VTPV最小作为反演准则并不可靠。     

汶川地震后龙门山断层中段愈合过程的GPS时间序列反演

利用汶川地震后、芦山地震前3年时间(2010.30—2013.30)的GPS连续站时间序列结果,采用TDEFNODE负位错反演程序,对龙门山断层中南段闭锁程度和滑动亏损速率动态演化进行了反演计算与分析,并讨论了汶川地震后断层中段的愈合过程和西南段的大震背景。结果表明:①汶川地震震中周边破裂区域的闭锁程度逐渐增强,由2010年基本处于蠕滑状态,至2013年处于较强闭锁状态;闭锁范围也逐渐增大,由汶川震中西南方向逐渐趋近震中位置,表明该部分断层正在快速愈合。汶川震中北东方向的大部分破裂区域依然处于蠕滑状态,表明该部分断层还未开始愈合。②芦山地震震中附近及其西南方向断层一直处于强闭锁状态,且完全闭锁区域的滑动亏损速率逐年减小,可能表明愈合区域分担了部分巴颜喀拉块体对四川盆地的挤压作用。以上结果表明,龙门山破裂断层不同段震后愈合过程和活动特征都有显著差异;处于强闭锁状态的龙门山断层西南段,在挤压弹性应变快速积累的情况下,发生大震的背景有所增强。     

基于SRTM DEM的二路差分获取仲巴地震的地震形变信息

本文简要介绍了已知DEM的二路差分的基本原理,并以西藏2004年7月12日仲巴地震为例,获取了仲巴地震的同震形变场。采用Okada弹性半空间位错模型反演了该地震的震源参数,得到了最佳震源机制解。结果表明:仲巴地震是以倾滑为主的右旋正断层型地震,断层面走向近乎南北方向(179°),倾角43,°深度13Km,三个方向的位移矢量分别为:-200mm、700mm和0mm。     

青藏东北缘水平速率场构建及运动特征分析

基于GAMIT/GLOBK软件,对青藏东北缘地区的中国地壳运动观测网络点数据进行精确解算,构建了青藏东北缘地区水平速率场。重点研究青藏块体东北缘地区的祁连山断裂、海原断裂和六盘山断裂的水平形变。分别作出平行于断裂带和垂直于断裂带的速率图,并详细分析了每个断层的挤压与走滑特征。分析结果表明,祁连山断裂以左旋、逆冲为主,走滑速率约为4 mm/a,地壳缩短率为6 mm/a;海原断裂左旋走滑速率为4 mm/a,地壳缩短率为5 mm/a;六盘山断裂地壳缩短率为6 mm/a,走滑速率不明显。