基于GNSS观测研究2015年尼泊尔MW7.8地震震后地壳形变特征及其机制

收集及处理尼泊尔境内的GPS连续观测站和中国藏南地区的GPS基准站数据,获得2015年尼泊尔MW7.8地震震后3 a的GPS水平形变场。结果显示,尼泊尔地震的震后形变主要分布于尼泊尔北部及中尼边境区域,且东西方向形变较小,南北方向形变较大,整体继续向南运动,最大震后位移约为10.93 cm。采用孔隙弹性回弹模型计算的理论地表位移远小于GPS观测值,无法解释GPS观测到的震后形变。采用震后余滑模型反演的结果表明,震后余滑主要集中在断层的下倾延伸部分,且空间分布较广,余滑释放的地震矩为1.09×1020 Nm。采用PSGRN/PSCMP程序计算粘弹性引起的理论地表形变结果显示,粘弹性松弛模型不能解释近场GPS观测值,但在远场区域的运动方向与GPS观测值一致。采用粘弹性松弛和震后余滑组合机制模型进行反演,余滑释放的地震矩降为1.08×1020 Nm,且空间分布更加集中。研究结果表明,组合机制模型在保证了模型拟合精度的基础上,反演结果与应力驱动模型反演结果更接近。     

2015年尼泊尔MW7.8地震近场GNSS时间序列分析

收集尼泊尔地震近场密集的GNSS测站数据,采用GAMIT/GLOBK软件包解算2011～2017年尼泊尔近场58个GNSS连续观测站和41个震后GNSS流动观测站数据,对获得的数据进行周期性、共模误差以及噪声的时间序列分析。结果显示：1)GRACE改正GNSS时间序列周期项,可使E、N、U三个分量的WRMS平均降低15.52%、26.41%和45.06%;2)针对时间序列中存在大量缺失数据,改进传统的PCA方法,利用第一主成分计算共模误差,3个分量有效率分别达到61.91%、53.91%和53.88%;3)噪声分析表明,尼泊尔地震近场GNSS站点最佳噪声模型为WN+FN,相比单纯的WN模型,WN+FN模型估计震间速度、同震和震后位移误差分别约为其6～9倍、4～7倍和2～4倍。该研究结果对区域坐标框架维护、尼泊尔地震的同震破裂和震后余滑的地球物理模型反演具有重要意义。     

尼泊尔MW7.9地震震后断层滑动时空特征分析

利用2015年尼泊尔MW7.9地震震后16个站531 d的连续观测数据,基于弹性位错理论,使用主成分反演方法（PCAIM）分析该地震震后断层滑动的时空变化特性。结果表明：1）震后断层滑动服从对数衰减模式;2）余滑主要分布在主震破裂带北部区域,最大滑动量达到20.6 cm,位于地表以下26.7 km处;3）余滑释放的地震矩为3.36×1020 N·m,对应矩震级约为M_W7.6。     

基于GPS TEC的尼泊尔MW7.8地震同震电离层扰动研究

基于GPS数据对2015年尼泊尔MW7.8地震引起的同震电离层扰动进行统计与FFT频谱分析,探究地震电离层TEC扰动传播的时空特性。结果表明,震后5 min起出现明显的TEC扰动异常现象,持续时间超过6 min,呈现增大-减小-增大的变化趋势;扰动由震中向东、东北等方向传播,速率分别为2 336.36 m/s和455.52~937.64 m/s;扰动的中心频率为3~7 mHz,符合瑞利波与声波引发的扰动频段。     

高频GPS测定的尼泊尔MW7.8和MW7.3地震震时地表动态变形过程

以陆态网络和尼泊尔境内高频（1 Hz）GPS观测数据为基础,采用动态双差相对定位方法,获取2015年尼泊尔M_W7.8和M_W7.3地震震时近场地表动态变形过程。结果表明,M_W7.8地震震中东侧高频GPS站动态位移幅度明显大于震中西侧;各高频GPS站动态位移幅度不仅与测站震中距有关,而且与地震破裂传播方向有关;M_W7.3地震引起的水平动态位移相对较小。将高频GPS与邻近强震仪动态位移时序进行对比发现,二者在振幅和相位上具有较好的一致性。     

利用长期GPS数据研究2008年汶川地震震后形变

采用2008年汶川M_W7.9地震震后7a的GPS连续站和流动站的长期观测资料,基于粘弹性松弛模型,利用PSGRN/PSCMP程序计算汶川震后形变,反演巴颜喀拉块体下的粘弹性参数。其中分层模型考虑巴颜喀拉块体下存在低速带,最优拟合的粘弹性松弛模型显示该低速带粘弹性参数为2.51×10¹⁸ Pa·s,而中下地壳粘弹性参数为3.98×10¹⁸ Pa·s。     

2021年青海玛多MW7.4地震震后余滑研究

构建应力驱动震后余滑模型,对2021年青海玛多M_W7.4地震的震后余滑效应进行数值模拟,得到震后160 d的GPS形变时间序列。结果表明,余滑主要分布在同震断层显著滑动的下倾和两侧区域,最大滑动量达1.24 m,累积释放地震矩1.08×10¹⁹ Nm,相当于M_W6.62地震,5～15 km深度的震后余滑约占总量的80%。最优拟合模型显示,以13 km深度为界,断层上部和下部的参考滑动速率参数V₀分别为6.50 m/a和0.15 m/a,表明玛多地震震后余滑界面的摩擦属性在深度上存在明显差异。     

利用GPS观测资料分析2015年尼泊尔MS8.1地震震前及震后形变

通过对尼泊尔MS8.1地震前后附近区域GPS台站记录到的观测数据进行处理,获得了震区以及中国青藏高原地区地震前后GPS站点速度场以及震后形变场。震前速度场显示,喜马拉雅构造带整体呈现出约16 mm/a的压缩特征。同时,震前喜马拉雅构造带根据形变特征可分为东、中、西3段,其地震发生在中段,主要以北向挤压为主,而东西两段分别具有逆时针旋转和顺时针旋转的特征。震后GPS站点形变场显示,此次地震对中国新疆、青海、西藏等地区的影响较大,其最大震后位移达20 mm左右。震后速度场显示,本次地震对尼泊尔地区以及中国藏南地区的构造形变影响较大,主要表现为喜马拉雅构造带的年推挤速度减小,藏南地区的南北向运动速率减小,而东西向速度有增大的现象。这一现象可能对藏南地区的走滑断层有较大影响。     

InSAR约束下2001年昆仑山MS 8.1地震震后粘弹性松弛效应

根据2001年昆仑山MS8.1地震震后2~6 a的InSAR形变场,采用震后粘弹性松弛模型进行模拟,使用半解析平面分层模型研究青藏高原昆仑山地震震区流变结构。Maxwell半空间粘弹性应力松弛模型模拟结果表明,最优的弹性上地壳厚度为15~20 km,莫霍面深度为70 km,该地区下地壳有效粘滞系数在（1~2.5）×1019 Pas之间,上地幔有效粘滞系数在（1~6.3）×1019 Pas之间。该结果与青藏高原玛尼震区的震后粘弹性松弛反演结果基本一致。     

汶川地震震后余滑和震后粘弹性松弛数值模拟分析

采用2010～2015年汶川地区GNSS震后形变资料,利用有限元法建立三维震后粘弹性松弛模型,通过二维格网搜索获得龙门山断裂带上盘最佳弹性层厚度和中下地壳最佳粘滞系数,并分析汶川地震震后2～7 a粘弹性松弛影响下的震后形变特征;然后采用2008～2009年GNSS震后形变资料,根据最佳参数建立粘弹性松弛与余滑组合模型,...     

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。     

青藏高原及周缘深部结构的重力异常解释与尼泊尔Ms8.1地震

利用离散小波变换获得青藏高原布格重力异常不同尺度的总水平梯度(HGM)和横向、纵向、对角分量平方和的平方根(HVDM)图像。结果表明:1)4、5阶小波细节之和的HGM高值区域存在于尼泊尔喜马拉雅地区、喜马拉雅东构造结和阿尔金断裂带中段,即青藏高原周缘较为活跃的构造带;2)尼泊尔喜马拉雅地区和阿尔金断裂带西段存在5阶小波逼近高值HGM,较高值HGM带呈现环青藏高原形态,反映了青藏高原与周缘构造块体地壳深度变化和岩石圈地幔顶部物质性质的差异性变化特征;3)HVDM高值带分布于喜马拉雅地区、喜马拉雅东构造结地区、阿尔金断裂带和龙门山断裂带,体现了青藏高原周缘构造带形态特征;4)2015尼泊尔Ms8.1地震发生在地壳深部的HGM高-低-高分布形态的低值区和HVDM高值带的边界,是印度板块和欧亚板块持续汇聚及周缘大型走滑断裂带的调节作用、累积能量释放的结果。     

远场GPS同震位移的变形特征分析——以2011年日本东北大地震为例

利用2011日本东北大地震的亚洲东部GPS远场水平位移数据,通过计算及比较分析4个独立震源解和倾/滑角效应,研究了远场地震变形的空间分布特征和规律。结果表明,对于低角度逆冲型地震来说,水平位移格林函数在远场位移场中占主导作用。基于此确定了远场GPS水平位移场能在反演中有效利用的空间范围,为联合远场GPS数据和近场GPS数据反演断层滑动分布作理论准备,并为远场数据反演位错Love数（h、l）提供理论依据。     

2020年土耳其MW5.7地震InSAR同震形变特征与破裂滑动分布

为准确认识2020-06-14土耳其MW5.7地震的发震位置、构造特点以及地震危险性,利用D-InSAR技术对Sentinel-1A数据进行处理,基于GACOS进行大气校正,获得视线向（line of sight,LOS）同震形变场。降轨LOS向同震形变场显示,断层北侧抬升,最大抬升形变量约8.87 cm;南侧沉降,最大沉降量约-7.75 cm。以LOS向同震形变为约束,先采用贝叶斯自举优化法反演发震断层几何参数,然后使用有限断层方法反演地震破裂滑动分布。结果显示,断层走向约257.48°±0.65°、倾角约79.69°±0.98°、滑动角约154.2°±3.8°,震中位置为（40.754°E,39.389°N）,破裂区域长度约8 km、宽度约6 km,破裂的最浅埋深约0.8 km、最大埋深约8.9 km,最大滑动量约0.57 m,对应深度约4.278 km。地震释放地震矩约4.54×1017 Nm,对应矩震级MW5.7,与土耳其灾害和紧急情况管理局公布的结果一致。此次土耳其地震受近东西向的潜伏断层控制,以右旋走滑为主兼具少量的逆冲特性。地震造成部分地区的库伦破裂应力增量超过0.1 bar,这些区域未来的地震危险性值得关注。