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。     

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。     

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。     

新疆于田MS7.3地震同震与震后形变机制研究

利用InSAR技术获取2008-03-21新疆于田MS7.3地震的同震和震后形变场。同震分布式滑动反演结果表明,同震断层最大滑动量达5.4 m,主要分布在南部断层的0~5 km深度附近,地震以正断错动为主,兼有左旋走滑分量。震后形变结果表明,发震断层北段两侧存在差异性运动,最大累积差异形变在震后782 d达15 cm。进一步分析表明,震后断层余滑可能是震后形变的主要机制。余滑反演结果表明,震后2 a断层余滑量相对较小,滑移区范围明显减小且均位于浅部区域,北部断层能量释放较彻底,南部仍存有少量能量,整体能量基本释放完。     

2015年西藏定日MW5.7地震震源参数估计和静态应力触发研究

采用InSAR形变监测资料计算2015年西藏定日M_W5.7地震同震形变场,反演发震断层几何参数和滑动分布。在此基础上,研究尼泊尔M_W7.8主震对定日地震的静态库仑应力触发影响。综合分析地震滑动机制和构造特征,认为定日断层为西倾隐伏断层。反演结果表明,地震破裂相对集中,主要深度在6~9 km,破裂以正断滑动为主。发震断层走向约178°,倾角约 48°,破裂区长约5 km,宽约5 km,最大滑动量约0.2 m,释放的地震矩约3.7×10¹⁷ N·m,对应矩震级M_W5.6。尼泊尔主震同震库仑应力在定日地震震源处约为0.2 bar,造成藏南申扎-定结拉张地堑应变加载。     

基于Sentinel-1A数据反演2015年新疆皮山MW6.5地震断层滑动分布

使用Sentinel-1A卫星观测的2015年新疆皮山地震震前震后一对SAR影像,提取该地震的同震形变场。结合Okada位错模型,在考虑渐变入射角和解缠基准偏差的情况下,反演本次地震的断层滑动分布。结果表明,皮山地震是小倾角逆冲型地震,断层破裂开始于地表以下约5 km处,最大滑动量为0.76 m,高滑区集中于深度9～14 km,累计释放地震矩达5.14×10¹⁸,相当于矩阵级M_W6.47。     

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。     

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。     

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。     

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。     

InSAR约束下的2021年西藏比如M_(W)5.7地震断层几何参数及滑动分布北大核心CSCD

利用Sentinal-1A卫星SAR数据获取覆盖2021-03-19西藏比如M_(W)5.7地震的降轨同震视线向形变场,反演此次地震的发震断层几何参数及同震滑动分布。结果表明,此次地震破裂在一个之前未被探测到的隐伏断层上;破裂以正断为主,伴有少量左旋走滑分量;滑动主要分布在2.4~11.2 km深度处,且在6.4 km深度处滑动量达到最大,约为0.17 m;获取的地震矩约为3.6×10^(17) Nm,相当于M_(W)5.7。这些精确的断层参数及震源模型可为评估区域地震危险性及构造演化提供重要参考。     

InSAR约束下的2021年西藏比如MW5.7地震断层几何参数及滑动分布

利用Sentinal-1A卫星SAR数据获取覆盖2021-03-19西藏比如M_W5.7地震的降轨同震视线向形变场,反演此次地震的发震断层几何参数及同震滑动分布。结果表明,此次地震破裂在一个之前未被探测到的隐伏断层上;破裂以正断为主,伴有少量左旋走滑分量;滑动主要分布在2.4～11.2 km深度处,且在6.4 km深度处滑动量达到最大,约为0.17 m;获取的地震矩约为3.6×10¹⁷ Nm,相当于M_W5.7。这些精确的断层参数及震源模型可为评估区域地震危险性及构造演化提供重要参考。     

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。     

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。     

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。     

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。     

两次大柴旦Mw6.3地震间地表形变的InSAR观测及与同震破裂的联合分析

基于2008-11-10、2009-08-28两次大柴旦Mw6.3地震期间的6景Envisat SAR影像,利用小基线集技术提取相应的InSAR地表形变场。结果显示,震中周缘区域未观测到显著的震后形变空间模式,6个特征点区域的形变序列也未显示由快到慢的时变特征。基于震后形变理论对获取的地表形变进行余滑解释,分析两次地震同震破裂的主要参数,建立震时及期间地下断层滑移过程。两次地震分别在不同深度发生破裂且平均滑移量差异较大,前次地震未产生显著的浅层震后余滑。地震区域岩石圈8.2~23.7km深度内在同震阶段的滑移亏损可能以震间无震滑动的形式予以补偿。     

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。     

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。     

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。