基于时序InSAR技术的同震-震后形变场观测和模拟研究

来源 :中国地震局地质研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangshjing
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近年来,随着大地测量技术的不断发展及其在地震领域的广泛应用,结合新兴InSAR技术进行断裂带同震-震后-震间不同阶段的运动变形特征,同震破裂模型,震后变形机制及震间长期应力加载的动力学过程等科学问题的研究成为世界科学家关注的焦点。被誉为“第三极”的青藏高原是世界上地壳活动性最强烈的陆陆碰撞带,在青藏高原周边及内部形成一系列大型逆冲及走滑活动断裂带,孕育了一系列强震事件,特别是在青藏高原南缘印度板块与欧亚板块的直接碰撞形成多条东西向绵延数百千米的大型逆冲断裂,吸收了印度-欧亚板块碰撞速率的近一半,构成著名的喜马拉雅地震带,自1500年以来至少发生M7.5以上大地震有10次之多。但是由于喜马拉雅构造带及藏南地区地形地貌复杂,自然环境恶劣,地面观测难度很大,长期以来地震监测薄弱,对该区域逆冲断裂深部几何结构、大地震同震破裂模式、断裂带深浅部变形响应及震后断层余滑及粘弹性松弛的衰减过程以及中下地壳流变属性等一系类科学问题的认识还很有限。2015年4月25日发生在喜马拉雅构造带中部的尼泊尔Mw7.8级地震为这些问题的解决提供了难得的机遇,这次地震是自有卫星观测纪录以来,在喜马拉雅造山带上发生的最强烈地震,这次地震的同震破裂变形分布状态及震后缓慢变形的动态变化过程均被现代卫星大地测量技术GPS,InSAR所观测和捕获到,为研究该区域的断裂构造几何与运动特征、大型逆冲地震破裂模式及地震孕育发生机制等带来了丰富的信息。本论文主要基于InSAR及时序InSAR技术,观测研究了尼泊尔地震的同震形变场和震后形变时空演化特征,并开展了GPS、InSAR单独及联合的震后形变模拟研究,探索了震后余滑的分布变化特征及其与同震滑动的空间关系等。此外,本论文还对2019年10月发生在菲律宾棉兰老岛的4次Mw6.0以上的地震序列及其复杂的多断层破裂特征进行了研究。本文开展的主要研究工作和结论如下:1、利用Sentinel-1和ALOS-2两种不同卫星的升降轨数据获取了尼泊尔地震Mw7.8主震和Mw7.3强余震的同震形变场,联合升降轨同震形变场,反演了这两次地震的断层滑动分布模型,分析了这两次地震的同震形变场空间分布变化特征及其断层滑动分布模型的空间关系。结果显示两次地震的同震形变场均为南部隆升、北部沉降的分布形态,同震滑动分布显示深部破裂没有贯通,两者之间仍留有约30-40km宽的未破裂空区。2、利用2015-2019年间的ALOS-2降轨数据和Sentinel-1A/B升轨数据,分别采用基于SBAS-InSAR和PS-InSAR的两种时序处理方法,获得尼泊尔地震震后4.5年的累积形变场时空演化序列和震后不同时段的平均形变速率场;基于观测的InSAR震后形变场,并结合震后GPS观测数据,开展了GPS单独及与InSAR联合的震后运动学余滑与应力驱动余滑的反演研究,结果显示震后形变主要表现为在同震形变近场区的南北两个形变区域,但形变方向与同震形变相反,同震时视线向隆升区和沉降区在震后转化为视线向沉降和隆升区,但形变范围和形变量级都相对很小。反演的震后余滑主要分布在同震破裂的下倾角方向,但在上倾角方向也存在滑动区域。震后余滑出现的区域与同震库仑应力正值区基本一致。3、基于ALOS-2和Sentinel-1A数据对2019年菲律宾棉兰老岛4次Mw6.0以上地震序列的同震形变场特征、多断层复杂破裂几何结构及触发关系等进行了综合研究,发现此次棉兰老岛地震序列发生在NW和NE走向两条近正交的共轭断裂带上,4次主事件分别破裂了4个不同的断层段,破裂性质均为走滑运动,其中第四次地震EQ4滑动量值最大,达到~1.2m。同震静态库仑应力变化显示先发生的地震对后发生的地震具有库仑应力触发作用。分别以NW和NE走向断层作为接收断层的库仑应力计算结果显示震后NW向断层仍处于库仑应力加载环境下,其未来地震风险值得关注。
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