利用GPS和海底基准点观测形变反演日本大地震(Mw 9.0)同震断层滑动分布

收集了国际上发布的通过日本区域密集的地表观测数据获得的高精度同震形变位移,同时收集了靠近震中的5个海底基准点观测到的同震变形。基于以上结果采用分断层滑动模型,基于分层弹性半空间位错理论,采用二阶拉普拉斯平滑算子方法约束断层面上的滑动量,利用最速下降法求解模型的最优解,以期精化该地震断层的滑动分布,进而研究其地震活动机制。研究结果表明,日本地震断层的平均滑动为6.95m,最大滑动量为58.70m,位于东经143.17°,北纬38.25°,地震所释放的能量为4.48×10²² N.m(等效震级为Mw9.07),地震断裂主要集中于东经142°~143.8°,北纬37.2°~39.5°,海平面以下10~30km之间区域。     

汶川地震震后形变的GPS反演

通过对汶川地震后震区附近的GPS连续站资料的高精度数据处理,获得各测站的时间序列。利用时间序列分析,求得震后松弛时间约为38d,并获得各测站的震后位移。基于粘弹性松弛模型,对震后位移进行了模拟,反演出龙门山地区地壳的弹性层厚度的最佳估值为45km,粘弹性层的粘滞系数的最佳估值为1.8×10¹⁹ Pa.s,该结果与地震学以及地球物理学等给出的结果基本一致。     

汶川地震GPS形变约束的破裂分段特征及滑移

为了解2008年汶川地震破裂分段特征及滑移,采用弹性位错模型和模拟退火算法,数值模拟汶川震区密集的GPS同震形变。结果表明,GPS同震形变场至少需要用铲状的映秀-北川五断裂加上灌县－江油断裂来模拟,该模型对GPS数据的符合程度与汶川地震滑动分布模型相当,基本反映了汶川地震破裂特征。映秀－北川断裂总长255~294km。南段以逆冲为主,分上下两层,最深达30km。中段右旋走滑和逆冲都很大,而北段以右旋走滑为主。映秀段地震周期最短为3000年。破裂上层深度14km可能是龙门山中央断裂的闭锁深度。汶川地震可能源于相邻块体的相对运动和挤压、深部滑脱或浅部闭锁,在薄弱构造处首先爆发地震。     

基于地壳分层的地震断层同震变形反演分析

顾及地球结构的非均匀性、分层和球体特性,发展了顾及地壳分层结构的地震断层同震位错模型的反演模式,建立了非线性反演方程,对主要的两类地震断层分别进行了模拟反演分析。反演结果显示,该反演模式可很好地将断层位错参数反演出来,利用该模式可较好地解决实际地震断层同震变形的反演问题。     

利用GPS资料反演汶川Mw7.9级地震滑动分布

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生Mw 7.9级汶川地震,该地震使得北川-映秀断裂、灌县-江油断裂和汉旺-白鹿断裂带发生了同震破裂。本文主要利用“中国地壳运动观测网络”项目组提供的GPS同震位移资料,采用基于敏感度迭代拟合法(SBIF)及分段发震断层模型,分别应用均匀半空间和分层地壳结构两种方法反演分析了该次地震的精细同震滑动分布。结果表明：（1）SBIF反演方法应用于相对较小的GPS数据集仍然可以获得理想的同震滑动分布;（2）采用考虑分层地壳结构模型的反演结果整体上要优于均匀半空间模型的结果;（3）同震滑动主要发生在10-19千米深度以上,且存在五个滑动峰值区域及北川断裂南西端存在明显的深部滑动区,与震后野外考察结果及余震分布相吻合,同时能够较好地解释GPS观测数据;（4）青川断裂存在明显的右旋走滑分量,其平均滑动量为1.99米,北川断裂主要发生逆冲滑动,平均滑动量为3.35米,灌县断裂的平均滑动量为0.65米;（5）反演得到的地震矩为8.74×1020Nm(Mw 7.90),与地震学结果吻合。     

汶川地震后龙门山断层中段愈合过程的GPS时间序列反演

利用汶川地震后、芦山地震前3年时间(2010.30—2013.30)的GPS连续站时间序列结果,采用TDEFNODE负位错反演程序,对龙门山断层中南段闭锁程度和滑动亏损速率动态演化进行了反演计算与分析,并讨论了汶川地震后断层中段的愈合过程和西南段的大震背景。结果表明:①汶川地震震中周边破裂区域的闭锁程度逐渐增强,由2010年基本处于蠕滑状态,至2013年处于较强闭锁状态;闭锁范围也逐渐增大,由汶川震中西南方向逐渐趋近震中位置,表明该部分断层正在快速愈合。汶川震中北东方向的大部分破裂区域依然处于蠕滑状态,表明该部分断层还未开始愈合。②芦山地震震中附近及其西南方向断层一直处于强闭锁状态,且完全闭锁区域的滑动亏损速率逐年减小,可能表明愈合区域分担了部分巴颜喀拉块体对四川盆地的挤压作用。以上结果表明,龙门山破裂断层不同段震后愈合过程和活动特征都有显著差异;处于强闭锁状态的龙门山断层西南段,在挤压弹性应变快速积累的情况下,发生大震的背景有所增强。     

地形变观测揭示的汶川Ms8.0级地震同震响应与影响

利用GPS、跨断层长水准、跨断层短水准与基线等多手段、不同时空尺度地形变观测资料,研究了2008年5月12日四川汶川县Ms8.0级地震同震响应及对周围地区的影响。分析表明了汶川地震发震区呈相当显著的逆冲兼右旋走滑同震变化,大震对其附近的甘川交界东段——甘川陕交界区、鲜水河断裂南段及与龙门山断裂、安宁河断裂的Y字型交汇区及其附近影响相对明显,对其应变积累可能以一定程度增强作用为主。     

利用InSAR技术观测台湾花莲地震断层滑动与运动机理分析

基于Sentinel-1卫星升降轨SAR数据,采用D-InSAR技术提取了2018年台湾花莲县Mw6.4地震的同震形变场。结果表明,2018年花莲地震造成的最大地表形变量为38.2 cm,以隆升为主,断层上下盘最大相对位移为50 cm。利用InSAR观测得到的升降轨地表形变数据,分别构建2018年与2021年台湾花莲两次地震的断层三维滑动分布模型。结果表明,2018年花莲Mw6.4地震主震断层为靠近米伦断层的西倾隐伏断层,断层最大滑动量为1.8 m,以左旋走滑为主兼具少量逆冲分量,断层破裂传播至米伦断层西侧,影响了苓顶断层和米伦断层的地震活动性。2021年花莲Mw6.0地震发生在苓顶断层北段,断层最大滑动量为0.38 m,断层滑动以左旋走滑为主,两次地震事件均具有高倾角滑动特征。综合两次地震静态库仑应力的重新分布和M-T图发现,2018年花莲地震对2021年地震起触发作用,应力沿断层从高纬度向邻近低纬度传输累积,花莲地区及近海海域短周期内地震活动性仍强烈,主要表现为小震频发、中强震孕育周期短等特点。     

日本2011 Tohoku-Oki Mw 9.0级地震的同震形变及其滑动分布反演:GPS和InSAR约束

利用覆盖整个日本东北部的3个条带的Envisat/ASAR降轨数据和6个条带的ALOS/PALSAR升轨数据,通过二通差分干涉处理,首先得到了2011年日本Tohoku-Oki Mw 9.0级地震的初步同震形变干涉结果,然后,利用GPS同震观测值对InSAR结果进行校正和基准统一。在此基础上,采用弹性半空间矩形位错模型,联合GPS和InSAR观测结果对同震滑动分布进行反演,获取了发震断层的断层滑动分布。结果显示,此次地震的滑动分布主要发生在40～50km深度范围内,最大滑移量为50.3m,释放的能量为3.20×1022 N·m(相当于Mw 8.94级)。     

长距离动态GPS数据处理方法与汶川地震引起的动态地壳形变特征分析

利用长距离GPS动态数据处理方法,根据四川GPS网地震前后的观测数据,计算出了四川GPS网各站点地震前后的位移量。以相对稳定的雅安站为参考站,计算出了绵阳站和郫县站的动态变形序列。汶川地震动态地壳变形分析结果表明,地震期间,绵阳站和郫县站的主运动朝向西北方向,同时伴随有小幅摆动。在高程方向,绵阳站出现先上升后下降的运动特征,郫县站出现上下波动特征。     

基于GPS观测的Baja California地震地壳变形分析

2010-04-04墨西哥Baja California(32.259°N,115.287°W)Ms 7.2级地震发生在GPS连续观测站及钻孔应变仪相当密集的区域,利用GPS监测数据计算出了若干站点地震前后的位移量。地壳变形分析结果表明,离震中近的观测站变形量普遍较大,最大可达0.2m,大部分观测站明显向东南方向运动。通过选择较稳定的观测站作为参考站,计算了4观测站的动态变形序列,同时得到地震波的传播速度为3.2km/s,与应变观测计算结果比较吻合。     

GPS测得的汶川大地震前后的地壳运动

鉴于INS积累误差及TERCOM匹配算法机理缺陷对地磁匹配导航精度和可靠性的影响,提出了一种改进型的TERCOM匹配导航算法。分析了该算法的机理缺陷,将基于Hausdorff距离的匹配准则引入该算法中,提出了通过增加旋转变化、自适应确定最佳旋转角、实现适配序列精匹配的思想和算法,有效地提高了水下地磁匹配导航的精度和可靠性。通过实验验证了这种改进算法的正确性。     

基于小波消噪技术的时序分析法用于GPS监测数据处理

在GPS监测工程中，进行时序分析时，观测序列中噪声的存在，不仅影响相关系数、模型系数的解算，而且可能改变模型阶数，考虑到小波技术在粗差探测，噪声消除方面有着特别的作用，本文提出把小波技术和时序分析法相结合，形成改进的时序分析法，并通过实例证明谊方法的有效性与可行性。     

利用InSAR数据的汶川地震形变场提取及分析

以2008年5月12日发生在中国四川的Mw 7.9级汶川地震为研究对象,由于汶川地震发生在植被覆盖茂密、地形起伏大的龙门山山区,常规的C波段雷达在这些区域几乎得不到任何有意义的信号,采用日本JAXA的L波段ALOS/PALSAR覆盖震区的震前和震后6个条带的卫星数据,以SRTM-DEM数据作为外部DEM,利用GAMMA软件进行二通差分干涉测量处理,获取了覆盖震区的同震形变场;并使用国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”项目组公布的震区GPS同震观测结果,与InSAR观测结果进行了比较分析,表明两者之间具有很好的一致性,通过传统差分干涉获取到的形变量精度可以达到cm级。     

台湾集集大地震断层非均匀滑动分布的反演

利用台湾1999集集大地震前后GPS测量获得的地表位移数据,反演断层面上的非均匀滑动分布.反演中采用二次样条函数作为滑动分布的基函数,通过引入阿卡克贝叶斯准则,获得了反演问题的惟一解.反演得到的地表位移与实测位移的差在几个厘米,较好地解释了观测到的GPS位移.另一方面,用反演结果计算得到的地表形变场同INSAR得到的地表实测位移场较相近.     

我国GPS跟踪站在汶川地震前后的运动特征分析

利用国家测绘局及其它部委布设的GPS跟踪站连续10年的观测数据,通过数据处理和分析得到了汶川地震前这些站的运动速度场和震后位移量,同时获得了各站近10年的坐标时间序列,在此基础上初步分析了地震前、后各站时间序列表现出的站点的运动特征信息。为我国地心坐标框架的进一步更新和维护提供了重要数据,也为地球动力学研究提供了重要的基础信息。