九寨沟Ms7.0地震的InSAR观测及断层破裂研究

为提高九寨沟2017-08-08 MS7.0地震的InSAR同震形变场精度,厘清发震断层的构造形态及形成机制,对形变区相干系数进行统计分析并确定相干性阈值,利用GACOS对形变场进行大气校正,再根据余震分布和地质背景确定发震断层的基本形状,最后基于Okada弹性半空间位错模型反演发震断层的滑动分布。改正后的InSAR同震形变场显示,视线向最大下沉为25 cm,最大抬升为10 cm,分别位于震中西北和东南,形变长轴为北西向,主要形变区位于发震断层西部。改正后的InSAR形变场残差均方根较改正前小,最大滑动量为0.9 m,平均滑动角为-0.5°,破裂主要集中在地下1~20 km范围内,矩震级为6.5,与USGS和GCMT等机构的结果一致。研究表明,利用GACOS改正九寨沟InSAR同震形变场对提高形变场精度具有一定的作用,反演断层滑动分布的结果较改正前差别不明显,发震断层的属性与虎牙断裂北段的性质基本一致。结合余震重定位结果可以推断,发震断层为虎牙断裂的北向延伸部分,此次地震事件为巴颜喀拉地块南东向扭转与华南地块碰撞的结果,中下地壳粘性流体的差异分布是导致虎牙断裂倾角变化的主要原因。     

格仁错断裂现今地壳运动特征的InSAR监测与分析

基于干涉合成孔径雷达（InSAR）技术,获得格仁错断裂高空间分辨率的地壳形变速度场,并以此为约束,利用深浅部震间断层位错模型反演断层面上的滑移速率与闭锁深度。结果表明,格仁错断裂性质为右旋走滑,断层两侧存在差异运动,断层上的差异运动自西向东逐渐减弱;InSAR变形结果与GPS观测结果高度一致,远场LOS向最大形变差异达4 mm/a;研究区域内断层剖面分析结果显示,格仁错断层两侧地壳形变差异最大,是区域内控制长波长信号的主断层;格仁错断层面滑动分布不均匀,滑动速率约为2～6 mm/a,断裂西北段滑动速率小于东南段。闭锁程度较高的区域主要位于当惹雍错与孜桂错之间,该地区存在较高的强震危险性。     

基于升降轨Sentinel-1 SAR影像研究精河MS6.6地震震源机制

采用Sentinel-1A/B卫星升降轨SAR数据获取了2017-08-09新疆精河MS6.6地震的同震形变场,并以InSAR形变场为约束,利用均匀滑动模型和分布式滑动模型反演了发震断层的滑动分布。结果表明,升降轨InSAR形变场均显示为隆升,形变影响范围约30 km × 40 km;发震断层走向约为83.8°,倾角约为40.6°,滑动角约为89.1°,震源深度约为20.7 km,矩震级为MW6.35,同震位错以逆冲运动为主兼有极少量左旋走滑分量。精河地震的发震断层为库松木楔克山前断裂,该次地震是新疆北天山地区逆冲断裂带深部发生错动的结果。     

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。     

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。     

基于GPS资料研究红河断裂带现今闭锁程度与地震危险性

基于2009~2015年中国大陆GPS水平速度场数据,采用DEFNODE负位错反演程序计算红河断裂带的断层闭锁程度和滑动亏损速率特征,并结合小震精定位结果分析该断裂带的强震危险性。结果表明,GPS水平观测值与模型值的拟合结果较好,小震分布与闭锁程度结果存在一定的相关性,红河断裂的中段北部（南涧-墨江）基本完全闭锁,断层的滑动亏损速率也相对较大,该段落具有发生较大地震的可能性;红河断裂带其余段落闭锁程度较弱,尤其是断裂带的南段,在2~5 km深度处基本由闭锁状态转化为蠕滑状态,断层的滑动亏损速率也相应很小,该段发生较大地震的可能性较小。     

断层三维滑动速率反演的算法对比

将微粒群优化算法与位错理论模型相结合,采用模拟重力测量数据反演断层三维滑动速率,并比较了该算法与蒙特卡洛法和蚁群算法的反演结果。利用河西地区2001~2004年的GPS数据,对祁连山断层的三维滑动速率进行反演,并与蚁群算法进行比较。结果表明,微粒群优化算法可有效求解断层的三维滑动速率,收敛快、精度高。     

2021年双湖MS5.8地震InSAR同震形变场及断层滑动分布反演

基于Sentinel-1A数据,利用合成孔径雷达差分干涉(DInSAR)技术提取视线向(LOS)同震形变场,利用基于序列蒙特卡罗采样的贝叶斯方法反演发震断层几何参数与断层滑动分布。结果表明,发震断层走向约47.810°±2.218°,倾角约36.664°±2.499°;震中位置为87.715°E、34.365°N,震源深度为5.673 km。同震滑动分布主要集中在3.9~7.5 km深度,最大滑动量约0.42 m,平均滑动角约-66.598°±3.258°。本次地震以正断为主,兼具少量左旋走滑性质,反演得到的矩震级为M_W5.5,略小于USGS提供的震级。     

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。     

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。     

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。     

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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。     

基于GPS和水准数据的微粒群算法联合反演祁连山北缘断裂三维滑动速率

将微粒群算法与位错理论模型相结合,采用中国地壳运动观测网络提供的青藏高原地区2001~2004年GPS测量数据和2000~2006年水准测量数据,通过常规定权和附有相对权比的方法对祁连山北缘断裂的三维滑动速率进行联合反演,并与蚁群算法反演结果进行对比。结果表明,微粒群算法收敛速度快、稳定性高,结合经典位错理论模型,是一种可以有效求解断层三维滑动速率反演问题的优化算法,在大地测量反演领域极具应用潜力。     

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。