Coseismic deformation and slip distribution of the 1997 7.5 Manyi, Tibet, earthquake from InSAR measurements

We use interferometric synthetic aperture radar (InSAR) observations to investigate the coseismic deformation and slip distribution of the 1997 M_w7.5 Manyi earthquake, a left-lateral strike-slip earthquake occurred on the west portion of the Kunlun fault in the northern Tibet, China. The fault trace is constrained by the combination of interferometric coherence image and azimuth offset image. The total length of the identified fault is about 170 km. We estimate the source parameters using a seven-segment fault model in a homogeneous elastic half-space. We first use a uniform slip model to estimate the slip, width, dip and rake for each segment, resulting in a maximum slip of 5.5 m with a depth of 11 km on the fourth segment. The average dip of the uniform slip model is about 93° northward and the average rake is about −2°. We then use a distributed slip model to estimate the pure strike-slip and oblique slip distribution, respectively. In the distributed slip model, the fault plane is discretized into 225 patches, each of them 4 km × 4 km. We fix the optimal geometric parameters and solve for the slip distribution using a bounded variable least-squares (BVLS) method. We find a geodetic moment of 1.91 × 10²⁰ Nm (M_w7.5), of which almost 68% released in the uppermost 8 km and 82% in the uppermost 12 km. For all the models used in this study, the synthetic profiles along strike show asymmetric displacements on the opposite sides of the fault, which are in agreement with the observations. This suggests that a linear elastic model with variable and non-vertical dips is also reasonable for the mechanism of the Manyi earthquake.     

基于线弹性位错模型反演1997年西藏玛尼Mw7.5级地震的干涉雷达同震形变场——Ⅱ滑动分布反演

1997年11月8日西藏M_w7.5级玛尼地震是干涉雷达技术应用于地震观测以来的一次重要事件.在第一部分中，我们应用广泛使用的Okada线弹性位错模型，假设断层的各个分段滑动量均匀，反演得到断层各个分段的几何参数和均匀滑动量.本部分的反演进一步去除滑动均匀假设，并利用更能反映断层真实状态的角形元位错模型（线弹性），在第一部分反演得到断层几何的基础上，反演断层面的静态位错分布.反演结果表明，线弹性滑动分布模型能够更好地解释观测数据，进一步提高反演的数据拟合程度.最终得到了断层面上的走滑和倾滑位错分布.首次得到的断层面滑动分布显示断层面滑动在浅部（0～12 km）比较集中，地震破裂长度约170 km，最大左旋走滑位移达4.8 m；反演结果还表明局部段落存在较大倾滑位移，量值达到1.9 m，这在断层模型中是不能忽略的，它可能是断层两侧形变不对称的原因之一；反演得到的标量地震矩为2.18×10²⁰ N·m，相当于矩震级M_w7.5，与Velasco等利用地震波形反演得到的结果一致.     

Coseismic deformation of the 2020 Yutian MW 6.4 earthquake from Sentinel-1A and the slip inversion

A remarkable earthquake struck Yutian, China on June 26th, 2020. Here, we use Sentinel-1 images to investigate the deformation induced by this event. We invert the InSAR observations using a two-step approach: a nonlinear inversion to constrain fault geometries with uniform slip based on the rectangular plane dislocation in an elastic half-space, followed by a linear inversion to retrieve the slip distribution on the fault plane. The results show that the maximum LOS displacement is 22.6 ​cm, and the fault accessed to the ruptured characteristics of normal faults with the minor left-lateral strike-slip component. The fault model indicates a 210° strike. The main rupture zone concentrates in the depth of 5–15 ​km, and the fault slip peaks at 0.89 ​m at the depth of 9 ​km. Then, we calculate the variation of the static Coulomb stress based on the optimal fault model, the results suggest that the Coulomb stress of the Altyn Tagh fault and other neighboring faults has increased and more attention should be paid to possible seismic risks.     

利用InSAR资料反演缅甸Mw6.8地震断层滑动分布

2011年3月24日缅甸东北部发生M_w6.8级地震.本文利用覆盖该地区的升降轨ALOS PALSAR数据,获取了该次地震的同震形变场,并采用灰度配准技术获取了其地表破裂位移.针对影像中因轨道不精确造成的非线性长波长误差,本文采用二次多项式曲面法予以去除,获取了更为精确的同震形变场.最后,基于弹性半空间形变模型反演了该地震的断层滑动分布.结果表明,该地震断层滑动以左旋走滑为主,兼具少许的倾滑运动分量,断层滑动主要集中分布在断层面0~10 km深度范围,最大滑动量达5 m,位于地表以下5 km深处.反演获得的地震标量矩为2.49×10¹⁹N·m,震级约为M_w6.8级.     

2014年2月12日于田MW6.9地震破裂 过程初步反演: 兼论震源机制对地震 破裂过程反演的影响

通过反演2014年2月12日新疆于田M_W6.9地震的远震波形记录, 比较和分析了各种断层面倾角的破裂过程模型, 于震后2.2小时确定并发布了这次地震的破裂过程结果, 并讨论了震源机制不确定性对破裂过程反演的影响. 根据所确定的破裂模型可知, 2014年于田M_W6.9地震的滑动量分布比较集中, 具有朝西南延伸的优势破裂方向的特征. 这一特征与该地震的余震分布具有较好的一致性.      

基于Landsat 8光学影像的巴基斯坦Awaran M_w7.7地震形变监测及参数反演研究

2013年9月24日巴基斯坦俾路支省(Balochistan)境内的阿瓦兰县(Awaran)发生了Mw7.7级地震.本文利用覆盖该地区的Landsat 8数据,基于影像配准的方法获取了该次地震的同震形变场,并运用地统计的方法对形变结果进行精度评定.针对传统四叉树算法中近场和远场中采样密度的不均匀性,以及噪音区域对数据降采样和反演结果收敛性的影响,本文提出了改进的四叉树算法对点的密度和形变梯度进行合理兼顾.最后利用光学影像获取的形变结果和数据的精度水平,基于Okada弹性半空间形变模型反演了该地震的震源参数和断层滑动分布.结果表明,地震断层北倾47°,滑动以左旋走滑为主,断层的西南部兼具少量的倾滑运动分量,断层滑动主要集中分布在断层面0~15km深度范围,最大滑动量达10m.反演获得的地震标量矩为4.68×1020 N·m,震级约为Mw7.75级.本文的研究结果可以为该地区的地壳应力变化研究和地震灾害评估提供依据,同时为Landsat 8光学影像应用于地震的形变研究提供参考.     

InSAR数据约束的2022年1月8日青海门源MS6.9地震发震构造研究

利用Sentinel-1A卫星升降轨道数据和D-InSAR技术获得青海门源2022年1月8日M_S6.9地震的同震形变场,并基于弹性半空间位错模型反演其震源参数,利用分布滑动模型确定断层面上的滑动分布。结果表明,2022年1月8日青海门源地震的同震形变场沿NWW-SEE方向分布;断裂带南缘升轨影像和降轨影像最大视距分别为61 cm和62 cm,断裂带北缘升轨影像和降轨影像最大视距地表形变量分别为43 cm和56 cm。InSAR同震形变场断裂尺度模型断层长30 km,宽18 km,最大滑移量3.5 m;断层滑动分布模型表明该地震为左旋走滑地震。结合冷龙岭断裂的运动特征和几何特征,初步确定此次M_S6.9地震的发震断裂为冷龙岭断裂     

利用InSAR获取2020年新疆于田Mw6.3地震同震形变场与断层滑动分布反演

本文基于InSAR技术,利用欧空局Sentinel-1A/B升降轨SAR数据,提取了2020年6月26日新疆于田Mw6.3地震的同震形变场.利用升、降轨同震形变场约束,分别采用MPSO算法和Bayesian方法反演此次地震发震断层均匀滑动的几何参数,并进行对比.然后采用SDM方法获得发震断层非均匀滑动分布,并分析了同震...     

2014年新疆于田MS7.3地震近断层 强地面运动模拟及烈度分布估计

分析了2014年于田M_S7.3地震的震源参数特征; 结合已有的震源机制反演结果, 选取断层面上滑动位移分布构建有限断层模型, 模拟计算了近断层区域的宽频带强地面运动参数, 并基于强地面运动模拟结果估算了该地震的模拟烈度分布. 模拟结果表明, 于田M_S7.3地震极震区的模拟烈度达到Ⅸ度, 与中国地震局公布的烈度图趋于一致, 相对于美国地质调查局公布的震动图中极震区烈度(Ⅶ—Ⅷ)偏大. 此外文中给出的烈度Ⅶ度及以上影响范围与中国地震局公布的地震动图较为一致.      

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。     

于田2008年和2014年两次MS7.3地震孕育的应力环境

2008年3月21日新疆于田发生M_S7.3级地震,2014年2月12日于田再次发生M_S7.3级地震,两次地震相距约110 km.但是,前者震源机制为正断层,后者震源机制为左旋走滑断层.为进一步探讨这两次地震的孕育应力环境、发震机制及其动力学成因,本文进行三维有限元数值试验分析,计算了该区域在GPS约束条件下的速度场、应力和应变场变化,并与实际观测资料进行对比.数值计算得到的区域内几条主要大的走滑断层错动性质,与实际地质观察到的断层左旋或右旋性质吻合,验证了计算结果的可靠性.结果表明于田及其临近区域整体上处于北东-南西向挤压和北西-南东向拉张状态.在GPS速度约束条件下,2008年于田地震震中区域最大主张应变率大于最大主压应变率,处于以拉张为主的应力状态,NE走向断层受到北东-南西方向的拉应力作用,从而形成正断层;2014年于田地震处于拉张应变率与压应变率几乎一致的区域,NEE走向断层在NE-SW主压应力和NW-SE主张应力作用下发生左旋走滑.     

Self-induced Deformation on the Fault Plane During an Earthquake Part I: Continuous Normal Displacements

— The problem of the coseismic deformation induced by an earthquake on its own fault plane is investigated here. The analysis concentrates on the on-fault displacement field accompanying the occurrence of an earthquake in response to a prescribed uniform shear slip and it is carried out on the basis of the classical analytical model by Okada (1992) for a rectangular fault buried in an elastic homogeneous half-space delimited by a planar free surface. The analysis is subdivided into two separate papers: the first dealing with normal and the second with tangential on-fault displacements. In this first paper, concerning the study of the normal displacement component, the contributions of the source and of the correction introduced by the free surface are investigated separately and their dependence on the fault characteristics is thoroughly discussed. Particular attention is also devoted to the effects of the normal displacement on the fault surface geometry. It will be shown that the main effect is that of deforming the fault itself, with deformation consisting chiefly in a rotation of the plane and in a bending of the fault edges. The rotation angle is negligibly small (on the order of 1–10 &mgr;rad) for a single earthquake, although repeated seismic events occurring on the same fault might result in rotations of several degrees over geological time scales.     

2008年新疆于田7.3级地震对周围断层的影响及其正断层机制的区域构造解释

计算了2008年3月21日新疆于田M_s7.3地震导致周围断层的库仑破裂应力变化. 结果表明,库仑应力在贡嘎错断裂的西南段和东北段、康西瓦断裂东段和西段、普鲁断裂西段、龙木错-邦达错西段、阿尔金断裂和西昆仑山前逆冲断裂增加分别达6.9×10⁴ Pa、4.4×10³ Pa、8.0×10⁵ Pa、2.8×10³ Pa、2.3×10⁴ Pa、5.7×10³ Pa、1.6×10³ Pa和1.1×10³ Pa,而使得贡嘎错断裂中段、康西瓦断裂中段、龙木错-邦达错东段、普鲁断裂中段和喀喇昆仑北段断层上的库伦破裂应力减小分别达3.9×10⁵ Pa、5.8×10⁵ Pa、1.5×10⁴ Pa、1.5×10⁴ Pa和1.1×10³ Pa. 根据康西瓦的断层滑动速率估计该地震使得中段特征地震延迟1~127年,使得东段特征地震提前2~138年. 计算还得到2005年10月8日巴基斯坦M_w7.6地震在于田地震破裂面和滑动方向上产生的库仑破裂应力增加为10~20 Pa,虽然有利于于田地震的发生,但数值太小,难以看到明显的触发作用. 分析了该地震及其周围已发生地震出现正断层机制的原因. 认为在印度板块向欧亚板块北北东向推挤作用下,相对塔里木块体,青藏高原北缘的柴达木块体沿阿尔金断裂东向运动,而兴都库什块体沿喀喇昆仑断裂整体北西向运动. 地震发生区位于此两块体之间,在双边动力相互作用下导致了东西向拉张的形变模式.     

基于InSAR形变观测反演2015年皮山MS6.5地震滑动分布

2015年7月3日在新疆皮山县发生了M_S6.5地震, 该地震使当地遭受了巨大的经济损失。 本文利用欧空局提供的Sentinel-1A卫星差分干涉数据对该地震的震源机制情况进行了反演研究, 首先运用两轨法对卫星雷达影像进行差分干涉处理, 获取了覆盖皮山地震震区的同震形变场, 然后利用弹性半空间的均匀滑动模型反演获取了发震断层的几何参数, 并对原始观测数据进行降采样处理, 在此基础上运用分布式滑动模型反演获取了更为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是一个以逆冲为主兼有极少量左旋走滑的盲断层, 此次地震断层面的同震活动分布主要集中在7~15 km深度范围内, 同震的地震矩为6.28×10¹⁸N·m, 矩震级为M_W6.46, 与前人的研究结果非常一致。     

利用GPS和InSAR数据反演2011年日本东北MW9.0地震断层的同震滑动分布

本文首先对Envisat/ASAR数据进行干涉处理, 获取2011年日本东北M_W9.0地震的地表InSAR同震形变场; 然后通过对InSAR同震形变数据重采样方法的深入分析, 选择条纹率法结合干涉图的空间相干性对InSAR同震形变数据进行重采样; 最后基于弹性半空间位错模型, 联合InSAR与GPS形变数据, 采用最小二乘法反演发震断层的滑动分布. 研究结果表明: 考虑相干性的条纹率重采样方法, 更适用于形变场中存在除断层外的有限边界、 且形变场范围较大的InSAR数据重采样处理; 断层滑动主要发生在地表以下50 km范围内, 最大滑动量为49.9 m, 矩张量为4.89×1022 N·m, 所对应的矩震级为M_W9.1, 与地震学反演的结果比较吻合.      

基于Sentinel-1A数据的2017年伊拉克哈莱卜杰MW7.3地震同震形变场分析及断层滑动分布反演

本文首先利用二轨法对欧洲空间局Sentinel-1A雷达卫星影像进行差分干涉处理,获取了覆盖2017年伊拉克哈莱卜杰（Halabjah）M_W7.3地震震区的同震形变场,结果表明:哈莱卜杰地震造成的地表形变影响范围约为60 km×70 km,形变场基本沿扎格罗斯主前缘断层展布;形变场的西南盘呈现隆升趋势,最大视线向形变值为88 cm,东北盘呈现下降趋势,最大视线向形变值为37 cm;隆升形变值远大于沉降值,反映出发震断层以逆冲运动为主的特征。然后基于弹性半平面空间矩形位错模型,分别采用多峰值粒子群算法和最速下降法确定了发震断层的几何参数和滑动分布结果。反演结果显示发震断层以逆冲运动为主,兼少量右旋走滑运动,最大滑动量为3.34 m,释放的地震矩为1.68×1020 N·m （M_W7.4）,与地震学的研究结果一致。      

断层构造对地震地电阻率异常的影响

分析了典型震例,研究了断层构造对地电阻率异常空间分布的影响;应用弹-塑性二维有限元方法,模拟汁算了含断层的地质体中介质应变的空间不均匀分布.换算为视电阻率变化,解释了震前地电阻率异常空间不均匀分布的现象.研究表明,震源区周围地电阻率中期,短临异常空间不均匀分布的根本原因足断层构造以及不同震源机制引起的地下介质变形的不均...     

利用GPS观测资料分析2008年于田Ms7.3地震的同震位移及震后形变

2008年3月21日新疆于田发生Ms7.3级地震.本文通过处理、分析GPS数据,得到破裂断层北侧100 km附近的同震位移及震后形变信息.在观测区域GPS点监测到10 mm左右的同震位移,其中最大为南向14 mm,东向5 mm.同震位移呈现一致性的东南向运动特征,证实于田地震存在显著的左旋走滑分量.震后台站向西南方向运...     

Yabuki&Matsu’ura方法在汶川M_W7.9地震反演中的应用

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生汶川MW7.9地震,该地震使得北川—映秀断裂、灌县—江油断裂发生了同震破裂。本文主要利用震后通过复测获得的GPS同震形变场,采用Yabuki&Matsu’ura反演计算方法和分段平面断层模型,反演了地震同震滑动分布。结果表明:映秀—北川主破裂带的断层错动,在映秀附近以逆冲滑动为主,而在北川以北,其走滑运动明显大于逆冲,这一结果与震后地质调查结果与通过地震波研究获得的断层破裂特征相一致;反演得到的最大滑动量达到9.3m和9.6m,分别对应于这次地震中地表破坏最为严重的北川和映秀地区;由所获得的滑动分布计算的地震矩为8.07×1020 N.m,对应的震级为MW7.9。研究结果初步显示,Yabuki&Matsu’ura反演方法可适用在内陆地震断层反演计算中。     

THE SOURCE PARAMETERS AND RUPTURE PROCESS OF THE MW7.0 EARTHQUAKE IN ALASKA,USA ON DECEMBER 1, 2018

A magnitude M_W7.0 earthquake struck north of Anchorage, Alaska, USA on 1 December 2018. This earthquake occurred in the Alaska-Aleutian subduction zone, on a fault within the subducting Pacific slab rather than on the shallower boundary between the Pacific and North American plates. In order to better understand the earthquake source characteristics and slip distribution of source rupture process as well as to explore the effect of tectonic environment on dynamic triggering of earthquake, the faulting geometry, slip distribution, seismic moment, source time function are estimated from broadband waveforms downloaded from IRIS Data Management Center. We use the regional broadband waveforms to infer the source parameters with ISOLA package and the teleseismic body wave recorded by stations of the Global Seismic Network is employed to conduct slip distribution inversion with iterative deconvolution method. The focal mechanism solution indicates that the Alaska earthquake occurred as the result of tensile-type normal faulting, the estimated centroid depth from waveform inversion shows that the earthquake occurred at the depth of 56.5km, and the centroid location is 10km far away in northeast direction relative to the location of initial epicenter. We use the aftershock distribution to constrain the fault-plane strike of a normal fault to set up the finite fault model, the finite fault inversion shows that the earthquake slip distribution is concentrated mainly on a rectangular area with 30km×20km, and the maximum slip is up to 3.6m. In addition, the slip distribution shows an asymmetrical distribution and the range of possible rupture direction, the direction of rupture extends to the northeast direction, which is same as that of aftershock distribution for a period of ten days after the mainshock. It is interesting to note that a seismic gap appears in the southwest of the seismogenic fault, we initially determined that the earthquake was a typical normal fault-type earthquake that occurred in the back-arc extensional environment of the subduction collision zone between the Pacific plate and the North American plate, this earthquake was not related to tectonic movement of faults near the Earth's surface. Due to the influence of high temperature and pressure during the subduction of the Pacific plate toward to the north, the subduction angle of the Pacific plate becomes steep, causing consequently the backward bending deformation, thus forming to a tensile environment at the trailing edge of the collision zone and generating the M_W7.0 earthquake in Alaska.