星载合成孔径雷达差分干涉测量(D-InSAR)技术在形变监测中的应用概述

本文综述了地球表面形变的主要类型(包括开采沉陷、地表沉降、地壳运动、地震形变、火山运动、冰川运动及山体滑坡等)及其在我国的分布状况，结合合成孔径雷达干涉测量(包括InSAR及D-InSAR，统称InSAR技术)的技术原理及特点，介绍了国内外InSAR技术近年来在形变监测领域的应用与发展。通过与传统形变监测及GPS监测技术的对比后指出，由于InSAR特有的技术特点，使其在各类形变监测应用中具有传统方法无可比拟的技术优势，必将对形变监测的发展起到极大的推动作用。     

昆仑山MS81地震震源参数的多破裂段模拟研究

昆仑山MS81地震的已有研究结果在破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数方面存在较大差异.本文采用D-InSAR技术首次获得昆仑山MS81地震干涉同震形变场，结合野外科学考察的实测值，进行了主破裂带InSAR视线向变化量的分解，通过对InSAR分解结果、野外科学考察、遥感解译等多源数据综合分析，重新划分了昆仑山地震的次级破裂段.进而通过对地震南北盘同震应变的分析，发现了昆仑山地震的南北两盘分别受挤压和拉张两种应力作用，研究表明多种岩石在拉张和压力作用下其最小主应力下的杨氏模量表现出非线性弹性特征，从而提出对昆仑山地震地表位移及震源特征参数分析时应考虑非线弹性介质导致的非线性弹性位移分布特征.基于上述原因，本文对Okada线弹性位错模型的算法进行了改进，提出了“多震源、非均一位错分量、多破裂段叠加”的线弹性模型，该模型模拟出的形变场干涉纹图较好地体现了地震形变场的分布特征，并由此获得了一套较为完整的地震发震断层的几何学特征参数，为破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数研究提供了较好的解释.     

Formation cause of thermal infrared high temperature belt along Honghe fault and its relation to earthquakes

Introduction The relation between satellite thermal infrared anomaly and earthquakes or fault activities has been studied for more than ten years. Many researchers contribute themselves to the research field and made some progress (Gorny et al, 1988; Andrew et al, 2002; WANG and QIANG, 1995; ZHENG et al, 1996; QIANG and DIAN, 1998). In recent years, with the rapid development of satellite remote sensing technique and its wide application to the field of seismology, more and more rese…     

根据2001年Mw 78可可西里强震InSAR同震测量结果反演东昆仑断裂两侧地壳弹性介质差异

利用2001年 Mw 78 可可西里强震InSAR同震测量结果，反演了青藏高原北部东昆仑断裂两侧地壳弹性介质差异.InSAR测量结果显示断层南侧的同震位移比北侧的大20％～30%.根据人工地震反射剖面建立岩石圈模型，以断层两侧杨氏模量差异和震源破裂深度为反演变量，通过有限元方法模拟实测得到的同震位移剖面.反演得到最佳断层破裂深度为20～22km，断层南侧杨氏模量相对北侧比值为81%～92%.结果表明，断层两侧弹性介质性质存在明显差异，由于构造运动作用，断层南部地壳不及北部地壳坚硬.前人利用地震层析成像和大地电磁测深等手段推断青藏高原内昆仑山断裂以南可可西里－羌塘地块地壳内广泛发育低速高导层，我们通过形变场力学分析得到与此相一致的结果.     

西藏改则地震升降轨同震形变场特征分析与破裂模式

通过升降轨ASAR数据的获取与差分干涉处理,获取了西藏改则地震的双视线向同震形变场信息。对升降轨同震形变场的特征分析表明,改则地震主、余震均表现为典型的正断裂破裂模式,并先后形成了东、西两条规模不同的走向NE、倾向NW的正断层破裂带(可能未出露地表),以及西北盘的东、西两个沉降形变中心。从干涉条纹的切割关系判断,东沉降形变中心可能受2008年1月9日Ms 6.9级主震的控制,西沉降形变中心可能受2008年1月16日Ms 6.0级余震的控制。Ms 6.9级主震形成东南盘隆升与西北盘沉降的总体格局;Ms 6.0级余震使西北盘余震震中及以西部位进一步沉降,造成西沉降中心沉降形变量大于东沉降中心。升降轨同震形变场的获取为进一步的震源参数模拟与三维形变场解算提供了更好的约束条件与信息。     

基于ASAR升降轨数据解算于田Ms7.3地震3D同震形变场

对覆盖同一地区的ASAR升降轨数据进行二通法差分干涉处理,获取2008年3月21日于田地震在两种LOS方向下干涉纹图.通过对于涉纹图的判读,结合震源机制解、地质构造和余震分布,认为于田地震断层为略有走滑分量的NE向正断层.考虑到于田地震的走滑分量微小的特定形变特点,在形变场三维解算中加人沿断层方向形变值近似为0的约束条件,结合已有的升降轨LOS方向形变约束,可以满足求解三维形变场的条件.解算的三维形变场结果表明,在雷达相干区域内,下盘抬升最高值达到15 cm,上盘沉降最大值达到22 cm,水平拉张的最大形变值出现在下盘,形变量达115 cm,这说明于田地震拉张特征明显.该结果为进一步认识于田地震的同震变形特征提供参考.     

基于敏感性迭代拟合算法反演汶川Mw 8.0地震InSAR同震形变场

基于单一断层模型,运用敏感性迭代拟合算法反演了汶川地震InSAR同震形变场,获得了断层滑动分布及部分震源参数.结果表明,倾角线性变换的单断层模型模拟的同震形变场与InSAR形变场吻合较好,且残差较小,平均残差为0.11 m;反演的滑动分布主要集中于地下0～20km,其中,汶川地区在震源深度附近有较大的滑动量,10～15 km深度最高可达7 m,地表滑动量却相对较小,平均值仅为2.5 m,平均滑动角均值约为121°;北川地区最大滑动量可达到10 m,平均滑动角均值约为109°;而青川地区10～15 km深度滑动量最高也达8 m,平均滑动角均值约为135°;滑动矢量图显示,沿SW-NE走向断层面的滑动方向以强烈的逆冲为主,兼有一定右旋走滑分量.反演矩张量为1.0×1021 N·m,矩震级达Mw8.0.     

汶川MS 8.0地震InSAR同震形变场特征分析

采用7条地震前后日本ALOS/ PALSAR整轨数据,利用D-InSAR技术提取了2008年5月12日四川汶川地震500km×450km的地表连续同震形变场.形变场覆盖了金川-石棉、黑水-乐山、松盘-彭山、南坪-简阳、康县-重庆所有区域,包括了理县、汶川、茂县、北川、青川等重灾区域.结果显示,整个形变场影响范围较大,四川盆地出现了不同程度的地表形变.发震断层附近的非相干区域显示此次地震地表主破裂带在北川-映秀断裂带上,可以追踪出地表破裂带从汶川县映秀镇西南震中附近一直到青川县苏河北侧,全长约为230km.在发震断层西南段汶川至茂县一带,非相干条带的宽度明显大于其它段落,这与彭县-灌县断裂(前山断裂)的都江堰-安县段地表破裂段密切相关,地表破裂带长约70km.在远离发震断层的区域,西北盘总体表现为抬升,东南盘表现为沉降.但在发震断层附近,断层两侧均表现为局部抬升,且沿断层形变量分布很不均匀,表现出较强的分段性,显示出发震断层以逆冲为主的断层性质.从美国哈佛大学(Harvard)、美国地质调查局(USGS)与美国国家地震信息中心(NEIC)、中国地震台网中心(CENC)所给出的震中位置和发震时刻的差异来看,也反映出汶川地震破裂过程是多点破裂过程.在汶川县映秀镇西侧震中区,最大相对形变量达260cm,如果全部换算成垂直形变,则两个区域的垂直相对形变达3.3m.在雅安、峨眉山一带约有35cm的沉降区,在重庆及其南侧区域约有25cm的小范围隆起.     

基于InSAR和远场地震波联合反演2008年MW6.3大柴旦地震震源破裂过程

利用InSAR同震形变升、降轨数据和远场地震波数据,基于均方根最小与标量地震矩最小双重约束下的模拟退火方法,联合反演2008年11月10日大柴旦M_W6.3地震震源破裂过程.结果表明,2008年大柴旦地震震源破裂过程整体表现为沿倾向方向从深部破裂起始点处向上往地表传播,且破裂未到达地表;在前7 s内,滑动沿西北和东南两个方向传播,7 s后主要沿东南方向传播,破裂过程时间持续约为11 s,同震滑动分布主要集中在地下10~20 km范围内,最大滑动量达-0.71 m;反演结果揭示本次地震为西南倾高角度兼具微量走滑分量的逆冲破裂事件,反演矩张量为3.96×10¹⁸N·m,矩震级约M_W6.37.通过大柴旦地震发震断层和破裂机制综合分析,初步判断发震断层为西南倾向的大柴旦—宗务隆山断裂.     

2016年1月21日门源Ms6.4级地震InSAR同震形变及发震构造研究

2016年1月21日青海省门源县发生M_S 6.4级地震,距离震中位置最近的已知断裂为位于其北侧7 km的冷龙岭断裂,该断裂晚第四纪以来主要表现为左旋走滑运动,局部兼具倾滑分量.但本次地震的震源机制解显示为逆冲型地震,与人们认知的冷龙岭断裂走滑运动性质有所差异.本研究利用Sentinel-1A数据获取了升降轨方向的形变场,形变场特征显示本次地震以逆冲为主,最大形变量在6 cm左右.以此数据为约束,采用两步法反演了发震断层参数,结果显示仅以InSAR数据为约束并不能唯一确定断层的倾向,因此本文对比了NE倾向和SW倾向等不同断层模型的反演结果,综合分析该地区的地质构造背景,认为SW倾向的断层模型更加合理,本次地震由冷龙岭北侧的弧形次生断层引起,发震断层面走向141°,倾向SW,倾角43°,平均滑动角为72.7°,最大滑动量为0.44 m,反演矩震级为M_W 6.0,震源深度10 km.该次生断层与冷龙岭断裂一起构成正花状构造,冷龙岭主干断层近直立插入基底,夹持部分形成隆起断块,推测本次地震是青藏高原向NW推挤生长,在压扭性作用下隆起断块的一种表现.