基于InSAR和GPS观测数据的尼泊尔地震发震断层特征参数联合反演研究

利用日本ALOS-2和欧空局Sentinel-1A卫星获得的尼泊尔地震同震形变场,结合GPS同震位移数据,联合反演了断层滑动分布特征和空间展布.结果表明:尼泊尔地震的同震形变场主要集中在150km×100km的范围内,且分为南北两个相邻的形变中心,南形变中心的视线向抬升量约为1.2m,北形变中心的视线向沉降量约为0.8m,均位于发震断层上盘.位于形变抬升区的KKN4和NAST两个GPS站,抬升量和南向运动量均达到了m级,而远离震区的其他GPS台水平和垂直观测量均在1cm以内.联合反演得到的断层位错分布主要集中在沿走向150km,沿倾向70km的范围内,最大滑动量为5.59m,平均滑动量为0.94m.断层面倾角在浅部约为7°,随着深度增加,倾角逐渐变大,到垂直深度20km时倾角接近12°;5月12日MW7.2级余震位于主震破裂区的"凹"型滑动缺损区域;主震破裂区的上边界与MBT空间位置十分吻合,主震破裂区主要集中的MBT以北50~60km处,垂直深度为8~9km,倾角为9°,继续向北时主震破裂面以10°~12°的倾角向深延伸,在18~20km可能与MHT交汇.因此,初步判定MBT为此次地震的发震断层.     

阿克苏跨断层形变观测资料分析及其与地震关系的研究

结合阿克苏台周边5级以上中强地震和100 km范围内的4级地震,对阿克苏台跨断层形变资料进行分析.分析结果表明,断层的垂直、水平位移形变异常变化与中强地震活动有明显的对应关系.在监控区350 km范围内的中强地震前,垂直形变异常形态表现为次波效应,而水平形变在100 km范围内的4级地震前则出现明显的伸长或缩短的异常特征.     

基于升降轨Sentinel-1 SAR数据研究2020年新疆于田MS6.4地震震源机制

2020年6月26日新疆于田县发生M_S6.4地震。 本文先利用Sentinel-1A/B卫星升、 降轨SAR数据, 结合InSAR技术提取此次地震的同震形变场; 并以同震形变场为约束, 利用贝叶斯方法的均匀滑动模型反演发震断层的几何参数; 最后基于梯度下降法(Steepest Decent Method, SDM)来确定发震断层更为精细的滑动分布。 研究结果表明: InSAR形变场的分布主要沿北北东方向, 东西方向跨度约40 km, 南北方向跨度约30 km, 形变特征为西侧沉降与东侧隆升, 西侧最大沉降约200 mm, 东侧最大隆升约70 mm。 于田地震发震断层为一条走向187.68°、 倾角59.78°、 滑动角77.76°的隐伏断层; 于田地震的宏观震源深度为6.29 km, 距震级M_W6.19。 断层滑动分布主要集中在沿走向7~21 km与倾向4~11 km的区域内, 平均滑动量约0.2 m, 在沿倾向7~8 km处的最大滑动量约0.97 m, 同震位错主要表现为正断运动。     

基于Sentinel-1A数据反演漾濞MS6.4地震的同震形变场及断层几何参数

2021年5月21日晚21时48分,云南省大理州漾濞县(震中:25.67°N,99.87°E)发生M_S6.4地震,震源深度8 km。为快速获得此次地震同震形变场及断层几何参数,研究该次地震的发震构造等,文章基于震前、震后的sentinel-1A卫星升降轨SAR数据进行二轨法差分雷达干涉测量(DInSAR),并基于Okada弹性半空间位错模型反演断层几何参数。研究结果如下:(1)此次地震造成的同震形变场长约19 km,宽约20 km;(2)升轨雷达视线向最大形变约为8.2 cm,降轨雷达视线向最大形变约为8.7 cm;(3)地震断层走向为313.7°,倾角为87°,滑动角为175°,为右旋走滑型断层,最大滑动量为0.79 m,反演得出的地震矩为1.48×10~(18) N·m,矩震级为M_W6.1。在川滇块体向南挤出的构造背景下,块体西边界的维西—乔后断裂、红河断裂发生右旋走滑,本次地震便是维西—乔后断裂南段分支断裂右旋走滑活动的体现。     

利用小波分析研究河西地区地壳垂直形变特征

利用小波分析对河西地区1971—1979、1979—1983年的地壳垂直形变场进行计算,结果表明:三阶以内的小波分解结果与地质构造走向基本一致,说明河西地区地壳垂直运动的短波主要反应的是断层活动;四阶小波变换结果为地壳垂直形变的低频部分,反映的是大区域地质构造运动所引起的地壳垂直形变。1971—1979年,门源南部的地壳垂直运动相对剧烈,而到了1979—1983年,门源地区地壳垂直运动主要活动区域由门源南部地区转移到门源附近区域,这可能与门源6.4级地震孕育的区域构造活动有关。     

巴基斯坦7.8级地震前新疆独山子台跨断层位移变化初析

2005年10月8日巴基斯坦发生7.8级强烈地震, 震前新疆独山子台横向位移测量仪(GDW)记录到了较大变化。 根据独山子台记录到的断层形变资料, 结合区域内其他观测资料及区域地震活动进行了初步分析, 结果表明: ① 独山子-安集海断裂现今活动是以右旋逆冲运动为主, 其断层垂直向活动速率为0.12 mm/a, 水平向活动速率为0.25 mm/a。 巴基斯坦7.8级地震前横向位移观测结果显示断层右旋滑动速率增强, 其日平均速率达1.79 mm/d, 是正常日平均活动速率的12.8倍。 ② 独山子台MD系列数字化跨断层形变观测资料, 对独山子台300 km范围内的M_S≥5.0地震, 震前均有明显的地震前兆异常显示; 对1000 km范围内的M_S≥7.5地震, 亦有孕震过程显示。 ③ 巴基斯坦7.8级地震后约15分钟, 独山子台的MD系列数字化跨断层形变测量仪先后记录到了同震变化, 这也进一步说明该测量仪具有高精度、 宽量程、 抗干扰能力强的特点。     

北天山西段库松木楔克山山前断层新活动特征初探

库松木楔克山山前断层是位于北天山西段再生造山带北缘一条重要的边界断层,是本次新发现和确定的一条活动断层。断层分为东、中、西三段:东段主要由4条断层斜列组合而成,单条断层长度为9~13 km,在晚更新世~全新世仍在强烈活动,晚更新世以来的垂直错动量为3~4 m,垂直活动速率为0.23~0.33 mm/a,全新世以来的垂直错动量为0.5~0.8 m;中段断层活动错断了中更新世至全新世地貌,形成多级断层陡坎和长约8~10 km的地震形变带,晚更新世以来垂直活动速率为0.5 mm/a;西段自晚更新以来无活动显示。     

1976年唐山MS7.8地震同震及现今形变特征

基于1976年唐山M_S7.8地震的同震位移和现今GPS速度结果, 本文分析了该地震的同震破裂参数、 同震应变释放分布及其现今应变积累特征． 对唐山同震位移二维位错解析公式的拟合结果显示, 唐山地震前的断层闭锁深度约为18—23 km, 断层倾角可能介于74°—90°之间, 同震位错量约为3.1—3.4 m． 在同震过程中沿发震断层表现出显著的右旋错动特征, 在发震断层两侧沿NE向表现出左旋应变释放特征． 在本文现有的GPS测站密度和精度情况下, 尚无法识别出现今阶段沿唐山断裂的明显蠕滑特征． 唐山同震应变释放和现今GPS应变率积累结果均显示, 唐山断裂SE侧的剪切形变(速率)量值大于其NW侧, 同震与现今阶段的形变量值相差约1000倍．      

郯庐断裂带中南段跨断层短水准形变特征初步分析

通过对郯庐断裂带中南段近20年的跨断层定点水准测量资料的处理与分析,初步总结了郯庐断裂带中南段断层垂直形变的时空活动特征。2000—2019年郯庐断裂带中南段断层垂直形变活动整体水平不高,平均合成速率为0.19 mm/a,但具有明显的分时活动特征。2000—2010年槐柏—宿迁段活动相对较大,新沂—临沂段活动相对较小,宿迁和新沂之间存在相对闭锁段;2011—2019年整体活动速率有所降低,但安丘测点活动速率相对2000—2011年增大明显。郯庐断裂带中南段的活动特征和近20年来该地区地震活动情况存在一定的对应关系。      

新疆伊犁喀什河断裂带及其活动性研究

通过对1812年新疆伊犁尼勒克地震的考察研究，认为该地震以地震断层为主体的地表地震形变带展布方向与发震断裂喀什河断裂带的走向一致。喀什河断裂带可分为3段，全长315km，它是由多条断层组成的活动断裂带，总体以逆冲活动为主，东段具有右旋扭错性质。喀什河断裂带具有长期发育的历史，它控制了中生代地层的分布，在新生代仍有多次活动并以垂直运动为主，晚第四纪以来的垂直活动速率为O．9—6mm／a。     

Deformation Evolution Characteristics Revealed by GPS and Cross-fault Leveling Data before the MS8.0 Wenchuan Earthquake

Based on GPS velocity during 1999-2007, GPS baseline time series on large scale during 1999-2008 and cross-fault leveling data during 1985-2008, the paper makes some analysis and discussion to study and summarize the movement, tectonic deformation and strain accumulation evolution characteristics of the Longmenshan fault and the surrounding area before the M_S8.0 Wenchuan earthquake, as well as the possible physical mechanism late in the seismic cycle of the Wenchuan earthquake. Multiple results indicate that:GPS velocity profiles show that obvious continuous deformation across the eastern Qinghai-Tibetan Plateau before the earthquake was distributed across a zone at least 500km wide, while there was little deformation in Sichuan Basin and Longmenshan fault zone, which means that the eastern Qinghai-Tibetan Plateau provides energy accumulation for locked Longmenshan fault zone continuously. GPS strain rates show that the east-west compression deformation was larger in the northwest of the mid-northern segment of the Longmenshan fault zone, and deformation amplitude decreased gradually from far field to near fault zone, and there was little deformation in fault zone. The east-west compression deformation was significant surrounding the southwestern segment of the Longmenshan fault zone, and strain accumulation rate was larger than that of mid-northern segment. Fault locking indicates nearly whole Longmenshan fault was locked before the earthquake except the source of the earthquake which was weakly locked, and a 20km width patch in southwestern segment between 12km to 22.5km depth was in creeping state. GPS baseline time series in northeast direction on large scale became compressive generally from 2005 in the North-South Seismic Belt, which reflects that relative compression deformation enhances. The cross-fault leveling data show that annual vertical change rate and deformation trend accumulation rate in the Longmenshan fault zone were little, which indicates that vertical activity near the fault was very weak and the fault was tightly locked. According to analyses of GPS and cross-fault leveling data before the Wenchuan earthquake, we consider that the Longmenshan fault is tightly locked from the surface to the deep, and the horizontal and vertical deformation are weak surrounding the fault in relatively small-scale crustal deformation. The process of weak deformation may be slow, and weak deformation area may be larger when large earthquake is coming. Continuous and slow compression deformation across eastern Qinghai-Tibetan Plateau before the earthquake provides dynamic support for strain accumulation in the Longmenshan fault zone in relative large-scale crustal deformation.     

汶川8.0级地震前GPS与跨断层资料反映的运动与变形演化特征

为了研究与总结2008年5月12日汶川8.0级地震前GPS与跨断层资料反映的龙门山断裂带及其周边地区的运动、构造变形、应变积累演化过程,以及汶川地震临震阶段可能的物理机制,本文综合1999~2007期GPS速度场、1999~2008年大尺度GPS基线时间序列、1985~2008年跨断层短水准等资料进行了相关分析与讨论。结果表明:(1)GPS速度剖面结果显示,宽达500km的川西高原在震前有明显的连续变形,而四川盆地一侧和跨龙门山断裂带基本没有变形趋势,表明震前川西高原在持续不断地为已经处于闭锁状态的龙门山断裂带提供能量积累。(2)GPS应变率结果显示,震前龙门山断裂带中北段的NW侧EW向挤压变形明显,变形幅度从远离断裂带较大到靠近断裂带逐渐减小,而断裂带变形微弱;龙门山断裂带西南段周边形成了显著的EW向挤压应变集中区,应变积累速率明显大于中北段。(3)断层闭锁程度反演结果显示,除了汶川地震的震源位置闭锁相对较弱,且西南段有大概20km宽度断层在12~22.5km深度为蠕滑状态以外,震前整条龙门山断裂基本处于强闭锁状态。(4)大尺度GPS基线结果显示,跨南北地震带区域的NE向基线从2005年开始普遍出现压缩转折,反映NE向地壳缩短的相对运动增强。(5)跨断层短水准场地结果显示,震前年均垂直变化速率和形变累积率很低,表明断层近场垂向活动很弱、闭锁较强。通过以上分析认为,在相对小尺度的地壳变形中,震前龙门山断裂带深浅部均处于强闭锁状态,断裂带水平与垂直变形都很微弱,这可能经历了一个缓慢的过程,而且越是临近地震的发生,微弱变形的范围可能越大;在相对大尺度的地壳变形中,震前龙门山断裂带西侧的巴颜喀拉块体东部地区经历了地壳缓慢且持续的缩短挤压变形,为龙门山断裂带应变积累持续提供了动力支持。     

安宁河-则木河断裂带及周边地区Rayleigh波群速度背景噪声成像研究

安宁河-则木河断裂带位于川滇地块、巴颜喀拉地块和华南地块的交接部位,是川滇菱形块体的东部重要边界。利用布设在安宁河-则木河断裂带周边区域的西昌台阵和川西台阵均历时两年、共187个宽频带地震台站的垂直分量的背景噪声数据,采用噪声层析成像方法获得了这一区域4~20s的Rayleigh波群速度分布图像。与前人研究相比,本文结果的横向分辨率有明显改进,在安宁河-则木河断裂带可达20km左右,在其它区域可以达到20~40km。成像结果表明,安宁河-则木河断裂地区上地壳的速度结构存在明显横向不均匀性,速度分布特征与地表地质构造基本一致,不同周期的速度分布变化较小。盐源盆地、西昌盆地和四川盆地西南缘表现为低速异常。九龙附近和南部的德昌-盐边-巧家附近表现为高速异常,分别与出露的花岗岩体和峨眉山玄武岩有关。在安宁河断裂南段和则木河断裂北段能观测到断裂两侧的速度存在明显差异,其余断裂带两侧的速度对比不明显。贡嘎山附近的中上地壳表现为明显的低速异常,其东侧和西南侧高速体的阻挡,以及鲜水河-安宁河断裂带走向的变化,在贡嘎山区形成一个挤压弯曲段,使得川滇菱形块体的东南向水平运动转换为垂直于断裂的挤压作用和垂直隆升,导致了贡嘎山的快速隆起。     

汶川MS8.0地震震前近震源区地壳形变机制探究

多种形变资料表明, 汶川地震震前越靠近震源区, 其形变特征越不明显, 且在近震源区震前呈现短期平静状态． 为研究这种小变形现象的深部动力学因素及形变机制, 本文基于成都地区1996—2007年13期重复重力观测数据, 经平差处理后进行密度的三维反演, 得到了汶川地震近震源区震前10年的地壳深部密度变化水平向和垂直向的时空分布特征． 结果表明: 密度变化在空间上呈有序分布, 主要集中在龙门山断裂带及其附近区域, 且深部变化幅度显著大于浅部, 表明近震源区断裂带深部活动较为显著; 从时间上来看, 密度变化速率并不均衡, 在震前3—8年介质密度变化剧烈, 而在震前短期变化却不明显． 根据震前形变特征和不同深度密度变化的动态演化过程, 本文认为龙门山断裂带的地壳分层运动, 导致了浅层地壳的小形变和深部显著的密度变化． 此外, 根据该断裂带及其附近地区的密度变化特征, 本文选取和改进了适合汶川地震的孕震模型, 即改进的组合-硬化模型, 将动力学过程与孕育机制结合起来, 以期对汶川地震震前近震源区的形变机制作出合理解释．      

Current tectonic deformation and seismogenic characteristics along the northeast margin of Qinghai -Xizang block

Introduction The northeast margin of Qinghai-Xizang block has become the place with close attentions from geo-specialists at home and abroad for its significant tectonic movement and intensive seismicity. Quite a number of achievements have been obtained from the studies on geological structures and strong earthquake activities (DING, LU, 1989, 1991; GUO, et al, 1992, 2000; GUO, XIANG, 1993; HOU, et al, 1999; Tapponnier, et al, 1990; Gaudemer, et al, 1995). In the Development Program…     

基于形变观测分析2011年日本9.0级地震与断层运动间关系

2011年3月11日日本发生9.0级地震,本文以此次地震的震间、同震和震后形变观测为约束,依据不同时段断层运动空间分布特征分析日本海沟地区强震与断层运动间关系.震间日本海沟地区,断层运动闭锁线深度约为60km,闭锁线以上从深到浅依次为断层运动强闭锁段、无震滑移段和弱闭锁段.由同震位错反演结果,2011年日本9.0级地震同震存在深浅两个滑移极值区,同震较浅的滑移极值区(同震位错量10~50m,深度小于30km)震间为断层弱闭锁段;同震较深的滑移极值区(同震位错量10~20m,深度在40km左右)震间为断层强闭锁段;而在两者之间的过渡带同震位错相对较小,震间断层运动表现为无震滑移.震后初期断层运动主要分布在在闭锁线以上的同震较深滑移极值区,而同震较浅的滑移极值区能量释放比较彻底,断层震后余滑量相对较小.依据本文同震和震间断层运动反演结果,震间强闭锁段积累10m同震位错需要100多年时间,与该区域历史上7级地震活动复发周期相当;震间弱闭锁段积累30~50m同震位错约需要300~600年时间,与相关研究给出的日本海沟9级左右地震复发周期比较一致.在实际孕震能力判定的工作中,由于不同性质的断层段在同震过程中会表现更多的组合形式,断层发震能力判定结果存在更多的不确定性,但利用区域形变观测等资料给出震间断层运动特征的研究工作对于断层强震发震能力的判定具有非常重要的实际意义.     

京西北地区地震重定位及构造特征

采用双差定位法对京西北地区(39.5°—41.5°N,113°—117°E)2013年1月1日至2017年12月31日6223次有效地震进行精确定位,得到该区震源分布的精细图像和震源深度剖面图.结果显示,重新定位后地震的水平分布更集中,沿断裂带分布特征更加明显,震中在断裂带呈更明显的条带状、簇状分布,地震与线状的深浅断裂构造的关系密切;大部分地震发生在中上地壳,震源分布为典型震源密集区的空间形态,呈纵深约15 km、直径20—40 km的近圆形"厚饼状".     

2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带的震间形变

利用区域GPS和水准测量资料,结合地震构造背景的分析,本文研究2008年汶川8.0级地震前横跨龙门山断裂带地区的震间地壳形变,探讨引起这种形变的活动构造与动力学模式,并由此认识汶川地震的孕育与成因机制.主要结果表明：1997～2007年期间,自龙门山断裂带中段朝北西约230 km的地带内存在垂直于断裂的水平缩短变形、以及平行于断裂的水平右旋剪切变形,缩短率为1.3×10^-8/a （即：0.013 mm/km/a）,角变形速率为2.6×10^-8/a;同一地带在1975～1997年期间还表现出垂直上隆变形,上隆速率在龙门山前山断裂与中央断裂之间仅0.6 mm/a,而至龙门山后山断裂及其以西达2～3 mm/a.这些反映了在汶川地震之前至少10～30余年,龙门山断裂带中段的前山与中央断裂业已闭锁、并伴有应变积累.造成这种形变的主要原因是：以壳内的低速层为“解耦”带,巴颜喀拉地块上地壳朝南东的水平运动在四川盆地西缘受到华南地块的阻挡、转换成龙门山断裂带中段的逆冲运动;由于该断裂段的震间闭锁,致使西侧的巴颜喀拉地块的上地壳发生横向缩短以及平行断裂的右旋剪切变形.然而,龙门山断裂带北段在1997～2007年期间除了有大约0.9 mm/a的右旋剪切变形外,横向的缩短变形极微弱,这可能与该断裂段西侧的岷江、虎牙、龙日坝等断裂带吸收了巴颜喀拉地块朝东水平运动的大部分有关.另外,汶川地震前,横跨龙门山断裂带中段与北段的地壳形变特征的差异,与汶川地震时能量释放的空间分布吻合.     

芦山地震断层的滑动分布与汶川地震断层的关系

本文利用2013年芦山M_S7.0级地震同震GPS数据反演了芦山断层几何与断层滑动分布,结果表明:芦山地震发震断层具有南陡北缓、上陡下缓的特征,低倾角的区域位于发震断层北段且靠近映秀断层的一侧;滑动分布模型的最大滑动量为0.82m,其深度为13.67km与小震发生集中平均深度12.5km接近.我们选取1998—2014年龙门山断裂带区域地壳形变观测数据,拟合获得了龙门山断裂带走向方向上的速度分量,发现在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震之间宽度约30km破裂空区,龙门山断裂带西南段与东北段的形变分量以破裂空区为界方向相反.断裂带东北段(汶川地震主要发震断层)的形变分量方向与断层右旋走滑运动方向一致,而在断裂带西南段(芦山地震发震断层)的形变分量方向与断层左旋走滑运动方向一致.芦山地震走滑方向与汶川地震走滑方向相反是因为该断裂带构造运动在特有几何构造下受青藏高原东南向挤压,遇龙门山中段岩石圈楔状构造的阻挡,在汶川M_S8.0地震与芦山M_S7.0地震间的地震空区,形成了构造运动向其两侧分流的结果.     

汾渭断陷带现今垂直形变与近期地震活动性

本文针对2008年汶川地震后鄂尔多斯块体周缘出现的小震活跃现象, 利用分布于汾渭断陷带不同部位的跨断裂水准资料, 分析了其近期的垂直形变演化过程。 结果表明: ① 各水准剖面的垂直差异运动幅度基本稳定在±20 mm之间, 且在小震活动期间未出现明显的形变异常; ② 鄂尔多斯块体周缘近期小震活跃可能是缘于汶川地震后, 青藏块体挤压应力减弱, 华北块体对其推挤作用相对增强而造成鄂尔多斯块体的水平挤压应力场的“暂态失稳”所致。