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。     

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。     

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。     

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。     

利用InSAR数据约束反演2017年Mw6.3精河地震同震破裂模型

利用Sentinel-1降轨卫星数据,研究2017-08-09新疆精河M_W6.3地震的同震形变与断层滑动破裂。考虑轨道和大气误差的影响,基于模型改正后的精细同震干涉图显示,视线向最大地表位移约为7 cm,未发现有地表破裂。此外,基于弹性半空间位错模型,采用两步法策略分别反演地震的均匀断层几何参数和同震滑动分布,结果显示,精河地震发震断层以逆冲运动为主,主破裂区位于8~17 km深度,最大滑移量为0.6 m,表明该地震是一次由逆冲型隐伏断层产生的单次破裂事件。InSAR结果给出的地震释放矩能量为2.91×10¹⁸ Nm,相当于矩震级M_W6.25,与USGS、CENC等机构给出的震级一致。     

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。     

RANSAC-PSO算法的抗差反演——以芦山地震为例

本文利用RANSAC-PSO算法研究在反演断层滑动参数时所用大地测量数据包含粗差的问题。在模拟实验中对理论观测值加入1%、5%、10%粗差,分别采用粒子群算法、选权迭代算法和RANSAC-PSO算法反演断层滑动参数。结果表明,当观测值中包含粗差率达10%时,PSO算法反演的滑动参数与理论值相差23.2 cm,选权迭代法反演的滑动参数与理论值相差26.2 cm,而RANSAC-PSO反演的滑动参数与理论值相差小于1 cm。芦山地震具有以逆冲为主兼具少量左旋走滑性质,采用芦山地震同震GPS位移数据分别以PSO算法和RANSAC-PSO算法反演断层滑动参数,RANSAC-PSO算法反演的走滑量为0.051 8 m,倾滑量为0.828 9 m,均大于PSO的反演结果;释放能量1.000 9×1019 N·m（MW6.63）,与GCMT 的1.060 0×1019 N·m更加吻合。分别用RANSAC-PSO算法与PSO算法反演的滑动参数计算地表水平位移,并与GPS观测进行对比,发现二者在计算距断层的远场点时,计算的水平位移基本一致;而在计算距断层的近场点时,RANSAC-PSO算法表现更为优秀,尤其体现在LS07点上,其计算值与GPS观测值完全重合。     

2022年门源MW6.6地震震源破裂滑动分布

基于Sentinel-1和ALOS-2近场InSAR形变,利用有限断层方法反演2022-01-08门源M_W6.6地震的震源破裂滑动分布。结果显示,门源M_W6.6地震的最大滑动量约3.65 m,释放的地震矩约1.56×10¹⁹ Nm。破裂传播至地表,分东西两段,破裂滑移自震中沿断层向SEE和NWW向延伸,在震中的东南侧断层滑动量较大。有别于其他研究结果,本文认为门源地震震源破裂主要发生在东段的浅部,深度不超过8.0 km,西段的破裂最深可达15.0 km。同震形变整体上符合左旋走滑破裂特征,显示了青藏高原内部块体间的相对运动特征。     

形变监测网的基准与形变模型反演

本文利用自由网位移解之间的相似变换关系,讨论了利用各种自由网位移解作形变模型反演及求形变网基准问题,说明形变网除了可以用网内的点作为基准(称为内部基准)外,还可以根据某些外部条件,例如通过形变模型反演,得到与形变相拟合的观测位移场,即以形变模型为基准的观测位移场。这类基准可以称为外部基准。把相似变换参数及水平位移旋转中心也作为反演的未知参数,可以利用形变网的任何一个自由网位移解作某一形变模型反演并得到唯一的解。这种反演方法不仅可以充分利用有形亏的重复边长、角度或高差观测资料,而且可以同时利用观测方法不同的多个独立形变观测网的位移资料。     

洞体应变观测资料对地表勒夫数的反演

本文在地壳介质均匀、各向同性的假设条件下,推导了由正东西和正南北方向上的线应变观测值对勒夫数的反演计算公式,并且考虑到实际观测情况,还给出了地表上一点由水平面内任意两个观测方向的线应变观测对勒夫数的反演计算公式。最后给出了用本文公式对洞体应变台站观测资料进行反演计算的结果。     

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。     

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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。     

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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。     

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