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。     

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观测值研究日本M_W9.0地震震后形变机制

基于GPS观测的震后水平位移对2011年日本MW9.0地震的震后形变特征进行研究。震后近5a(截至2015-12),震后水平位移累积达到东向60~165cm,南向20~65cm,距离震中较远处的G104、G105及J192站点观测到的震后位移累积变化已超过同震位移,且震后形变还在持续。联合震后余滑和粘弹性位错理论模拟震后形变,利用这2种作用机制对震后GPS水平形变进行解释。研究表明,震后余滑在震后形变最初阶段起主要作用,但随着时间增长而逐渐衰减,粘滞性松弛作用的贡献随着时间增长而变大,GPS观测到的震后地表形变可由这2种机制结合得到较合理的解释。利用震后GPS形变模拟估算地震区域的地幔粘滞系数在1.5×1019 Pa·s量级。     

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,并与单一余滑模型进行对比,分析汶川地震震后1 a内的形变特征。研究结果表明,根据模拟值计算得到青藏高原东部弹性层的最佳厚度为25 km,中下地壳的最佳粘滞系数为4.0×10¹⁸ Pa·s;震后1 a内组合模型的拟合效果优于单一余滑模型,其中余滑形变占主要成分。     

震后形变的解析模型和时空分布特征

利用3种可能震后效应（震后余滑、孔隙弹性回弹、震后粘弹性松弛）的数学解析模型，分析了各种震后形变的时空分布特征，并且以1931年富蕴8级地震的震后粘弹性松弛反演为算例，说明震后粘弹性松弛解析模型的应用。分析与计算表明：震后1～2年，3种因素都发挥着很大作用：震后余滑和孔隙弹性回弹主要影响近场，粘弹性松弛影响范围较宽广；此后，震后粘弹性松弛则成为构造活动稳定地区震间形变的重要因素。     

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。     

利用大地测量数据反演断层滑移分布的MCMC方法

断层滑移的反演可以表达为一个不等式约束下的正则化问题。本文基于改进的MCMC方法,利用GPS位移数据反演2015年尼泊尔地震的同震滑移分布。结果表明,主要滑移集中在震中东侧靠近加德满都的区域,最大滑移约7 m,最大滑移误差约为滑移量的10%,地震矩为7.67×1020 Nm,相当于MW7.86,与其他手段得到的结果一致。利用反演模型预测的GPS位移与观测相吻合。震例结果表明,改进的MCMC方法适用于断层滑移分布的反演,并能够从统计角度给出滑移误差。     

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。     

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。     

GPS约束下的2022年台湾MW6.9地震破裂滑动分布

利用9个GPS站水平和垂直向形变数据反演2022年台湾M_W6.9地震破裂滑动分布。结果表明,此次地震破裂至地表,滑移以走滑为主兼逆冲分量,主要沿NNE向延伸,有2个破裂集中区,共释放地震矩约5.73×10¹⁹ Nm。基于GPS观测和位错理论模型对此次地震的地表形变进行分析,认为同震形变整体上符合台湾岛东海岸区域构造运动特征,菲律宾海板块俯冲欧亚板块是中央山脉断裂活动的主要动力来源。     

2021年阿拉斯加MW8.2地震震源破裂过程反演

基于GPS近场形变和远场P波,利用有限断层方法反演2021-07-29阿拉斯加M_W8.2地震的震源破裂过程。结果显示,此次地震持续时间约100 s,释放的地震矩约为1.59×10²¹ Nm。断层破裂滑移自震中沿断层向NEE延伸,震中东北侧的断层滑动量较大。基于GPS数据和位错理论模型分析地震的地表形变,同震形变整体上符合海沟特大地震的逆冲断层弹性回跳理论模式。受到断层闭锁的影响,太平洋板块俯冲北美板块,使得上盘北美板块受到长时间持续挤压,地震发生瞬间北美板块转变为拉张松弛状态。     

利用向-位错组合模型研究龙门山断裂带的三维运动

提出描述断层滑动和转动的向-位错组合模型。利用实测的2008年汶川大地震GPS同震数据,基于向-位错组合模型,采用粒子群算法反演了主破裂带的三维滑动和转动,并将滑动结果与前人成果进行对比,最后由正演计算进一步验证反演结果的可靠性。理论分析和模型计算结果表明：1) 震源破裂的主要特征是逆冲兼右旋走滑;2) 龙门山断裂的滑动和转动有明显的分段性特征;3) 汶川地震的地震矩为7.069×1020 Nm,矩震级为7.899。向-位错组合模型反演结果与前人成果保持了很好的一致性。     

2015年塔吉克斯坦MS7.4地震的InSAR观测及其构造意义

利用欧空局提供的Sentinel-1A卫星差分干涉数据为约束,对2015-12-07塔吉克斯坦MS7.4地震的震源机制进行反演。首先运用两轨法对卫星雷达影像进行差分干涉处理,获取覆盖塔吉克斯坦地震震区的同震形变场,然后运用分布式滑动模型反演获取较精细的断层滑动分布。结果显示,分布式滑动模型与观测结果有很高的拟合度。反演结果表明,发震断层以左旋走滑运动为主,此次地震断层的最大滑移量为4.42 m,同震的地震矩为73.71×1018 Nm,矩震级为MW7.19,与震后USGS、GCMT、IPGP等机构给出的震源机制解结果一致,是在具有左旋走滑运动特征的显著构造背景下的一次正常、必然的破裂事件。     

基于升降轨Sentinel-1数据分析2017-11-12伊拉克MW7.3地震震源参数

利用Sentinel-1卫星提供的多个轨道SAR数据对2017-11-12伊拉克M_W 7.3地震进行研究,通过处理不同轨道数据并比较,获取震区可靠的同震形变场。利用降轨同震形变场,采用数据分辨率约束的四叉树方法降采样后作为约束条件,基于弹性半空间模型（Okada）反演断层几何参数及滑动分布。结果表明,本次地震位于扎格罗斯褶皱冲断带,产生的破裂带长度为44.5 km、宽度为16.1 km;发震机制为走滑逆冲断层,断层滑动角为140.68°,倾角为8°,最大滑动量为3.83 m,地震造成视线向最大抬升和最大下沉为50 cm和40 cm;此次地震震源深度为15.5 km,累计释放地震矩0.97×1020 Nm。     

俯冲带地震循环的数值模拟——以日本Tohoku MW9.0地震为例

基于滑移弱化摩擦准则,以日本2011年Tohoku MW9.0地震为例,建立一个以物理规律控制地震循环过程的二维有限元数值模型。结果显示,参考模型在1 000 a间的6次大地震表现出特征地震的规律,地震重复周期约161 a,单位破裂长度地震矩为1.13×1020 Nm/km,在两次大地震中间会发生一次5.62×1018 Nm/km的小地震。参考模型的数值结果与地表同震GPS位移、震间GPS速度分布具有较好的一致性。模型弹性参数的不确定性对同震以及震间形变的影响有限,模型粘性参数主要影响震间形变场。数值计算也显示,假设震间形变仅由断层运动规律所决定,那么在一个地震周期内,模型空间重力异常基本上随时间均匀变化,在大陆一侧距海沟100 km处可达-370 μGal;速度场的变化主要发生在震后约5 a的时间内,此后基本保持稳定增加。     

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。     

Sentinel-1 SAR数据约束的2018年谢通门MW5.8地震同震破裂模型

通过Sentinel-1卫星升降轨数据获取谢通门地震的同震形变场,并基于均匀弹性半无限位错模型反演地震的同震滑动分布模型。InSAR同震形变场表明,升降轨视线向最大形变量分别为0.049 m和0.051 m,形变场长轴大致呈南北方向,位于甲岗-定结断裂西侧。通过对倾角和倾向进行格网搜索发现,西倾节面更可能为该地震的发震节面。反演结果表明,滑动分布主要位于2~10 km深度范围内,平均滑动量为0.02 m,最大滑动量为0.10 m,发震断层倾角为47°,平均滑动角为-81.60°,显示该地震以正倾滑动为主。大地测量数据约束的该地震震中为30.27°N、87.75°E,震源深度为6.58 km,释放地震矩为5.056×10¹⁷ Nm,对应矩震级为M_W5.7,与GCMT、USGS公布的震级基本一致。综合分析震中位置和滑动机制认为,甲岗-定结断裂的分支断层为本次谢通门地震的发震断层。