基于GPS观测研究2010年青海玉树MS7.1地震震后地壳形变特征及其机制

2010年4月14日青海玉树M_S7.1地震发生在青藏高原东南部甘孜-玉树地震带,在震后7~10天内,我们快速建立了由15个GPS测站组成的跨地震破裂带观测剖面,包括1个连续站,3个半连续站和11个流动站,对所有站进行了240多天的观测,获取了该次地震的震后形变时空特征.采用欧拉矢量和位错模型解算了背景速度场,并从GPS观测的形变场中扣除该分量.采用分层黏弹性位错模型计算余震引起的地表形变,结果表明余震对部分测站的位移造成不可忽视的影响.采用对数模型拟合位移时间序列,表明特征衰减时间为6.7±1.2天.利用最速下降法反演震后余滑时空分布,反演结果表明震后断层活动以左旋滑动为主,断层南盘具有少量的抬升.在空间分布上,余滑主要位于同震破裂区的两侧,西北侧的余滑几乎达到地表,而东南区的余滑基本在同震破裂区的下方,余滑最大的区域位于结古镇东南下方10~20 km的深度范围.随着震后离逝时间的增加,2个余滑区在空间上保持不变,余滑区的面积逐渐扩大.余滑的矩释放为（1.5~5.1）×10¹⁸Nm,相当于1个M_W6.1~6.4地震释放的能量.分层岩石圈黏弹性模型计算的地壳孔隙弹性反弹形变与地表观测值相差较大,不能解释观测到的震后变形.采用麦克斯维尔流变体模型计算下地壳和上地幔松弛引起的地表形变,显示出其对地表形变的贡献较小.GPS观测得到的震后形变所具有的快速衰减特征,以及余滑模型能够较好地拟合GPS地表形变,表明2010年玉树M_S7.1地震后早期阶段的地壳形变主要是由余滑机制决定的.     

远震观测得到的2002年11月3日迪纳利断层地震（阿拉斯加中部）的震源过程

2002年11月3日的迪纳利断层地震是阿拉斯加中部迄今为止记录到的最大内陆地震。该地震发生在迪纳利右旋走滑断层的弧形段上。从固定震源机制方面，采用P波初动极性和远震P波波形的反演来约束破裂过程。我们发现在破裂开始震源附近显著的反向分量的清晰证据。25 s之后，破裂沿走滑断层东侧蔓延，在震中以东约170km的一个凹凸体发生了最大的地震矩释放，并伴有长达8m的最大滑移。此次地震持续了120 s，破裂长度超过300km。与重力异常的相关表明，地震矩分布与地表岩石单元物理特性的关系可能说明在较弱的断层中段余震较少。     

由GPS测量确定的2002年阿拉斯加迪纳利断层Mw7．9级地震的同震滑动分布

2002年11月3日，阿拉斯加中部发生了一次Mw7．9级的地震。该地震使部分苏西特纳冰川断层、迪纳利断层及托茨春达断层发生破裂。反演GPS测量的位移场表明，该事件以沿迪纳利断层复杂的右旋走滑破裂占优势。最靠近震中的GPS测点显示出苏西特纳冰川断层有逆冲运动的影响。优选的Mw7．9级地震同震滑动模型表明，在破裂的西段滑动相对较小，而在震中以东约60km至在迪纳利断层和托茨春达断层的交汇处滑动相对较大。我们发现大多数浅层滑动从地表至深15km，但反演却表明在震中以东110km有一大的深部滑移层。我们的模型预示地表滑动与地表地质观测非常一致，模型分辨率也非常好。     

2008年汶川地震中破裂的近平行倾斜断层

研究了2008年汶川地震期间一条复杂断层系的运动学破裂。我们假定为Hao等（2009）使用干涉合成孔径雷达（InSAR）数据计算的滑动分布,尝试拟合两个近断层台站记录的地震图,其中一个台站位于两个近平行倾斜断层之间。正演数值模拟结果显示,2008年汶川地震期间,两个近平行倾斜的断层同震地产生了破裂。这一结果为逆断层地震的动态断层相互作用提供了约束,与自由表面不影响破裂分支的分支走滑断层不同。     

2011年4月11日日本东北福岛县浜通Mw6．6地震的地表断层破裂和滑动分布

2011年4月11日日本东北福岛县浜通地震于2011年3月11日东北地方太平洋海岸近海地震之后1个月发生在一地震活动区。这次浜通地震在北北西一南南东走向的系浞断层上造成14km长向西的正滑破裂,同时在西北西～东南东走向的汤野岳断层造成16kin长向南的正滑破裂。沿系浞断层的滑动从南端到中部突然增加,其中测量的最大位移近2m;该断层的中段到北西端的滑动逐渐降低。汤野岳断层也有不对称的滑动分布,在其北西段附近峰值约为0．9m。从破裂沿这两条断层扩展的方向来考虑,显然测量到的地表断错在走向上不对称,在更靠近破裂起始的断层末端观测到最大断错,而在破裂终止的方向显现出逐渐减小。滑动分布和震中位置的地表观测结果与滑动反演模型得出的地震破裂的总体特征一致。浜通地震断层超过60％的破裂长度以及其他历史正断层地震,滑动位移量小于或等于最大滑动的30％。根据破裂长度、最大和平均位移估计的该地震的矩震级（Mw）在6．5～6．8之间,与地震学确定值6．6相一致。     

盲逆断层震后变形耦合机制研究——以2017年伊朗MW7.3地震为例

震后变形是地震周期中一个重要阶段,深入研究其产生机制有助于提高对地震演化过程、断层性质及地震危险性评估的认识.2017年伊朗M_W7.3地震InSAR观测资料丰富,为研究扎格罗斯造山带山前褶皱带盲逆冲断层震后变形机制提供了切入点.合理详细的震源模型及高精度的形变观测是开展震后余滑或黏弹松弛研究的首要前提,本文采用多视角InSAR资料联合远场波形数据反演该地震的破裂滑动分布,并解算得到伪三维地表位移,利用InSAR时序分析提取震源区主震后一年半内变形特征,显示震源区震后形变特征与同震位移场类似,LOS向形变速率最大值约8 cm·a^-1,震后变形预示震源区可能存在明显的震后应力调整现象.利用震后半年内形变资料约束的纯运动学余滑模型表明同时期释放能量为矩震级M_W6.7,进一步探讨应力驱动震后余滑及下地壳黏弹性松弛对震后变形的贡献,基于分层黏弹模型的模拟计算表明震后余滑和黏弹松弛效应的耦合模型可以更好地解释地表震后变形特征,其中震后余滑主要分布在同震破裂区的上方浅部,对主震后一年半内震后地表变形起主导作用,震源区壳下黏滞系数量级下...     

卡斯凯迪亚消减带的幕式颤动和滑动：静滑动震颤

发现在最初被认为不活动的北卡斯凯迪亚消减带的深部界面观测到的重复性缓慢滑动事件具有独特的非地震性地震学特征。颤动状的地震信号与用跨越过去6年的地壳运动数据识别出的滑动事件在时间和空间上相关。在滑动事件之间的时段内，颤动活动要么不存在，要么很小。我们称这种颤动和滑动相关现象为幕式颤动和滑动(ETS)。我们认为幕式颤动和滑动的活动可以作为卡斯凯迪亚特大逆冲地震区应力加载的实时指标。     

2002年迪纳利断层地震前后的应力

根据2002年迪纳利断层地震前后的主应力方向及应力变化,采用一种新方法得到了沿该地震破裂的断层在空间上平均的绝对偏应力张量。应力是在沿迪纳利断层在3个区域估计的,其中一个区域还包括苏西特纳冰川断层,一个区域沿托茨昌达断层。估计的地震前分解到地震破裂断层上的空间平均剪切应力约为1MPa到约4MPa。得到的所有这些区域地震后沿断层的剪切应力几乎为零(0±1MPa)。这些结果表明:沿走向数十千米的平均偏应力水平较低,地震时的应力下降较为完全。     

沿着横断板块边界地震滑动和无震滑动之间的相互作用：地震序列的一…

本文提出了或许能解释在同一孕震区经常观测到的地震多次发生的模型。这种地震序列或震群可能包含在空间上相距几十公里、在时间上相隔几天至数月的一些事件。本模型考虑了一条埋在弹性半空间内的长垂直走滑断层。断层的强度和一滑动类型（地震或无震）是非均匀的，并受到缓慢增加的周围剪切应力的作用。我们假设，断层面的一部分存在有稳定无震滑动的条件，并伴有非稳定的凹凸体。假设产生该序列中一次地震的凹凸体破裂，引起了远离     

GNSS观测的2021年5月22日玛多MS7.4地震同震位移及其约束反演的滑动破裂分布

2021年5月22日青海省果洛州玛多县发生M_W7.4地震,此次地震产生的地表破裂在空间上表现出明显的分段特征.本文基于不同来源的GNSS连续观测网数据获取了此次地震的精细三维同震形变场,结果显示:观测到的最大水平位移量达到280 mm,最大垂直形变量仅为25 mm,暗示此次地震的逆冲分量较小;此次地震具有较为明显的左旋走滑特征,同震形变基本对称,在NW-SE向的影响范围更广,该方向上水平同震形变大于3 mm的震中距范围超过500 km.进而,本文以余震精定位结果和GNSS观测到的三维同震形变场为约束,构建了地表破裂线为折线、倾角为85°、倾向西南的断层模型,反演了滑动破裂分布.结果显示:滑动破裂分布在震中两侧不均匀,均破裂到地表,破裂深度达到15 km左右,最大滑移量为4.73 m,计算的矩震级为M_W7.37.该结果与余震精定位结果具有很好的一致性,破裂的极值区正好位于早期余震空区,推测该余震空区未来的发震风险性较低.最后基于反演结果模拟计算了震中区域形变和应变场,结合应变值在断层地表迹线东南侧呈现挤压特征和已有的研究成果,推测此次地震增强了巴颜喀拉块体在东部地区挤压应力的积累特征,导致东部地区发震危险性增强,值得后续跟踪研究.     

卡斯卡迪亚古陆俯冲带上的间歇式颤动和滑动: 静滑动的嘟囔声

我们在曾一度被认为很平静,具有独特非地震活动特征的地区,北卡斯卡迪亚古陆俯冲带下部界面上观测到一些重复发生的慢滑动事件。颤动式地震信号在时空上与过去6年里连续的地壳运动数据中识别出来的滑动事件相关。在滑动间隔期内,颤动活动小到几乎不存在。我们称这一相关的颤动和滑动现象为“间歇性颤动滑动(ETS)”,并认为ETS活动可用于卡斯卡迪亚古陆大型俯冲地震带应力聚集的实时监测。     

基于Sentinel-1A的新疆阿克陶MS6.7地震同震形变与滑动分布特征

文中利用Sentinel-1A升、降轨数据获取了2016年新疆阿克陶地震的同震形变场。形变场以水平运动为主,形变主要发生于断层南盘;升、降轨最大形变量分别约为12cm和-21cm;基于雷达影像观测右视成像的特点可知阿克陶地震具有右旋走滑的破裂特征,结合形变场形态特征与余震剖面推断认为,阿克陶地震的发震断层为S倾的木吉断裂。基于均匀弹性半空间模型反演双断层面的静态滑动分布,结果显示:2个断层面上各存在1个椭圆状的滑动集中区,破裂基本到达地表,滑动主要发生在沿断层面走向长约50km、沿断层面倾向方向0～20km的范围内,最大滑动量位于约9km深处,量级约为0.7m;西段主要以走滑为主,东段为走滑兼具少量正断性质,反演得到的地震矩约为8.81×10¹⁸N·m,相当于M_W6.57。综合分析认为,本次地震的震源特征为右旋走滑兼有少量正断分量,是发生在公格尔拉张系内拉张环境下的构造地震事件。     

2021年青海玛多MW7.4地震GNSS同震形变场及其断层滑动分布

2021年5月22日青海玛多M_W7.4地震作为发生在巴颜喀拉块体内部的一次强震,再次引起了人们对该地区地震活动性的强烈关注.本文基于震后GNSS流动观测和区域连续GNSS站资料,解算了106个站点的同震形变及其中17个站点的高频形变波形.同震形变场显示玛多地震具有典型的左旋走滑特征,GNSS观测到的最大同震位移达到1.2 m.GNSS与InSAR数据相符度较高,GNSS提供了准确的近场形变信息.基于GNSS同震形变场,本文反演了断层滑动分布,并计算了发震断层上产生的库仑应力变化.结果表明,发震断层的滑动破裂存在多个凹凸体,破裂分段特征明显且出露地表,与野外地表破裂考察和余震分布吻合,主体破裂位于断层面0~10 km的浅部区域,最大滑动量达到4.6 m,地震矩1.63×10²⁰N·m,矩震级为M_W7.4;发震断层上静态库仑应力增加区域与余震分布具有一致性,说明余震主要是由静态库仑应力加载而触发的.     

板内逆断层地震破裂的基本特征及分段标志研究

通过对１６ 个板内逆断层地震的基本类型、构造环境、地震地表破裂尺度、几何形态、运动学特征及余震分布图像的研究分析,较系统地归纳了板内逆断层地震破裂的基本特征及分段标志．研究表明：（１） 逆断层破裂往往沿走向延伸较短,常表现为二维面状分布形态;（２） 地震断层未出露地表或仅有部分出露地表;（３） 逆断层地震破裂较走滑断层和正断层产生的地震破裂更为复杂,不仅表现在构成整体破裂带的各个单条破裂的力学性质差异方面,而且表现在几何结构方面．     

2016年新疆阿克陶MS6.7地震同震形变特征和断层滑动分布反演

本文针对2016年11月25日在新疆阿克陶发生的地震, 用差分干涉测量技术(D-InSAR)对3种不同观测模式的升、 降轨数据进行处理, 提取了多视线向的同震形变场; 根据不同模式的LOS向形变量, 构建形变分解模型, 将其分解为垂直向形变量和沿断层走向形变量; 结合同震形变场特征与震源机制解, 采用单断层模型, 利用梯度下降法(SDM), 以Multi-LOS向形变进行约束, 反演了阿克陶地震的同震滑动分布特征。 研究结果表明, 升、 降轨LOS向同震形变场在发震断层两侧具有不同的形变特征, 发震断层走向近EW向; LOS向形变量分解表明, 此次地震破裂以右旋走滑为主; 滑动分布反演的形变残差介于0~5 cm之间, 发震断层的滑动量主要位于2~16 km深部, 最大滑动量可达1.02 m, 位于断层面深部5.83 km处, 最大滑动量处的滑动角为185.24°; 平均滑动角为181.32°, 平均滑动量为0.12 m; 滑动分布反演也证明该地震为右旋走滑破裂事件, 与LOS向形变分解结果一致; 当剪切模量μ=3.2 GPa时, 反演得到的地震矩震级约M_W6.6。     

利用 Yabuki＆Matsu'ura 反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震同震滑动分布

Yabuki & Matsu'ura反演方法是利用ABIC最佳模型参数选取方法和平滑的滑动分布作为约束条件,由形变观测数据计算发震断层滑动分布.本文基于日本列岛同震GPS观测数据和发震断层曲面构造模型,利用Yabuki&Matsu'ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震的发震断层同震滑动分布.反演结果表明,断层面上的最大滑动量为35 m,较大滑动分布在浅于30 km的震源中心上部,最大破裂集中在20 km深度的地方,其地震矩约为3.63×1022N·m,对应的矩震级为Mw9.0.模拟结果显示Yabuki&Matsu'ura反演方法更适用于倾角低于40°的断层模型反演.最后,本文基于上述方法获得的发震断层滑动模型,利用地球体位错理论正演计算该地震在中国及其邻区产生的远场形变,正演计算结果基本可以解释由中国GPS陆态网络观测到的同震形变.     

从远震P波得到的1997年委内瑞拉卡里亚科地震的破裂过程

将两步有限断层波形反演法用于1997年7月9日委内瑞拉卡里亚科走滑地震记录到的宽频带远震P波,以期确定主震滑动的分布。首先用一个最大上升时间为20s的狭长断层来分析这次地震。这种线源分析表明,断层滑动以恒定破裂速度向西扩展且上升时间相对较短。此结果被用于以60 km×20 km的二维断层的P波波形的二次反演。破裂显示出了震源附近有一个大的滑动带(滑动量1.3 m)和一个更宽的第二个破裂源,此源在深度小于5km处向西向上扩展。第二个源有2.1 m的滑动峰值,由P波估算的地震矩为1.1×10~(26) dyne-cm(M_W=6.6)。由此推断出的破裂图象与在震中区观测到的宏观效应一致。     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震GNSS同震形变场及其断层滑动分布

2022年1月8日在青海省海北州门源县发生M_S6.9地震,本次地震是继2016年门源M_S6.4地震后冷龙岭断裂周边发生的又一次强震。确定本次地震的破裂分布对分析该地区震害风险具有重要意义。通过收集震中及周边12个GNSS连续站点和震后加密观测的17个流动站点观测资料,获取了震中100 km范围内29个测站的GNSS静态同震形变场,并以此为约束反演了本次地震同震滑动分布。结果显示,近场GNSS观测到的最大形变量可达1.3 m。反演的最优破裂模型显示该地震主破裂区深度位于0～10 km,滑动破裂出露地表,最大滑动量为4.07 m,地震矩释放能量约1.1×10¹⁹ N·m,对应矩震级M_W6.7。门源地震破裂至地表是造成该地区基础设施破坏的直接原因。     

根据地面形变的观测研究1966年邢台地震的震源过程

本文以完整的形式给出拉梅常数不相等情形的半无限弹性介质中任意倾角的矩形滑动断层引起的地震位移场解析表示式。以一些数值结果说明介质的泊松比、断层面的倾角、上界和下界对地面的地震位移场的影响。在比较1966年邢台地震的地形变资料和计算得到的各种走向、倾向、倾角、断层面长度、宽度、震源深度和错距的单个的矩形滑动断层引起的地面位移之后指出,简单的滑动断层错动模式不能同时很好地解释观测到的邢台地震的水平和垂直形变。为了解释观测结果,提出了一个复合的断层模式。这个复合断层模式由六个简单的矩形滑动断层构成。运用网格尝试法,得到了基本上符合观测到的水平和垂直位移场的震源参数。     

大瞬态剪切应力驱动的非火山颤动

在火山附近观测到非脉冲的地震辐射或“颤动”已有很长时间了(McNutt,2005),最近在消减带附近也观测到了类似现象(Obara,2002)。尽管非火山颤动观测资料的数量一直持续增加,然而人们对其发生机理依然知之甚少。有人将非火山颤动归结为流体的运动(Obara,2002;Kaoet al,2005;McCauslandet al,2005;Katsumataand Kamaya,2003;Seno and Yamasaki,2003),然而大地测量学观测发现非火山颤动与有规则间隔的慢滑动事件具有很好的一致性(Rogers and Dragert,2003;),这让另外一些人将非火山颤动发生的原因解释为板块边界的滑动(Rogers and Drager…