中国西部及邻近国家近期强震地震形变InSAR分析研究

发布时间：2020-05-04 10:40

【摘要】：我国地处世界地震多发地带,西部川藏地区位于印度板块与欧亚板块之间,两大板块之间不断地碰撞、挤压,造成我国西部地区及周边国家发生了多次大地震,给当地经济、自然以及社会环境带来巨大的影响。因此,加强西部地区形变监测并开展相应的地球动力学研究,对研究高原地壳运动、地震孕育发生机理具有重要意义。然而,我国西部地区地广人稀、地质构造复杂、GPS测站覆盖范围和分布数量较东部地区明显偏少,造成相关震源机制与形变机理研究较少。本文充分利用InSAR数据来源广泛、覆盖范围大等优点,研究我国西部及周边地区近年发生的三场大型地震,同时检验InSAR技术在不同构造背景地震中的应用效果。2015年4月25日,尼泊尔发生Mw7.9级强震,我国西藏日喀则地区震感强烈,同年5月12日在主震东北方向Kodari地区又发生Mw7.3地震。2017年8月8日和2017年8月9日,在我国四川省九寨沟县和新疆博尔塔拉州精河县分别发生了Mw 6.5级和Mw 6.3级地震。这四场地震均位于偏远的高海拔地区,缺乏充足的地面形变观测数据。此外,尼泊尔大地震后需要对该地区地表形变进行持续监测。因此,使用InSAR技术进行同震形变监测,并利用SBAS-InSAR技术分析研究尼泊尔震后形变,都具有很高的实用性,对研究高原偏远地区的地震发震构造与地壳运动具有重要意义。本文使用欧空局(ESA)提供的Sentinel-1A/B影像数据和日本宇航局(JAXA)ALOS-2卫星影像数据,使用两轨法差分干涉测量处理。获取九寨沟、精河和尼泊尔地震的同震形变场,并通过弹性位错模型反演分析九寨沟地震和精河地震破裂滑动分布。同时采用直接解算模型方法获取尼泊尔Mw7.9级地震三维同震形变场。最后使用SBAS-InSAR技术获取2015年5月至2016年6月尼泊尔地区震后LOS向地表形变时间序列。本文研究内容为以下三个方面:(1)基于Sentine-lA数据的九寨沟地震同震形变分析及断层滑动分布反演由同震形变结果可知,九寨沟地震同震形变场位于岷江断裂、塔藏断裂、虎牙断裂汇合区域,形变区呈现蝴蝶状四象限分布特征。雷达视线向最大隆升形变量为12cm,最大沉降量为21cm。九寨沟地震反演结果表明,断层的长度和宽度分别约为68 km和40 km,断层的最大滑动量约0.87m,平均滑动量约0.21m,地震矩约为7.82×10~(18)N·m,对应的矩震级为Mw 6.5,地震破裂主要集中在地下5-15km深度范围内。整体上断层以走滑为主,地表破裂很小,且发震断层性质与虎牙断裂北段的性质一致,说明九寨沟地震发震断层是虎牙断裂北段的一部分。(2)基于Sentine-lA/B数据的精河地震同震形变分析及断层滑动分布反演由同震形变结果可知,精河地震形变区呈椭圆形,长轴走向近东西方向。升轨和降轨数据LOS向形变结果均为隆升变化,最大隆升量约为8cm,精河地震反演结果表明,同震滑动分布主要集中在沿走向8-21 km和沿倾向向下1-13km的区域内,断层的最大滑动量约0.92m,平均滑动量约0.66m,地震矩约为7.17×10~(18)N·m,对应的矩震级为Mw 6.3,该地震以逆冲运动为主。精河地震的发震断层为库松木楔克山前断裂,本次地震是新疆北天山地区逆冲断裂带深部发生错动的结果。(3)尼泊尔地震InSAR形变综合分析由尼泊尔地震同震形变结果可知,尼泊尔Mw7.9级地震形变区呈双椭圆状,震中南侧形变中心为隆升特征,最大隆升量约1.2m,震中北侧形变中心为沉降特征,最大沉降量约0.7m,同震结果显示南北两个形变中心均位于发震断层上盘,具有典型的低角度逆冲型地震特征。比较尼泊尔Mw7.9级地震同震形变场与Mw7.3级余震同震形变场,发现主震同震形变场靠近中心部位存在一个指向为北方向的凸出,并楔入震中北侧形变中心附近,而凸出的东面区域就是余震震中位置。该结果显示尼泊尔主震与余震可能存在触发关系。为了解尼泊尔发震断层三维运动情况,我们使用Sentinel-1A升轨和降轨数据,采用直接解算模型的方法获取尼泊尔Mw7.9级地震同震三维形变场。三维形变场既具有隆升特征又有沉降特征,尼泊尔Mw7.9级地震发震断层具有逆冲特征。本文使用12景Sentinel-1A卫星影像,基于SBAS-InSAR技术获取尼泊尔地震震区从2015年5月至2016年6月,时间跨度为一年的震后LOS向时间序列结果,结果显示震区范围内LOS向震后形变场北侧体现出沉降特征,南侧有明显的隆升特征。本文研究了InSAR技术在不同种类雷达数据源、不同类型地震的形变分析中的应用,获取了九寨沟地震、精河地震、尼泊尔地震同震形变场,并将尼泊尔地震视线向同震变形分解为三维形变场,了解发震断层的三维运动情况,用SBAS-InSAR技术获取了尼泊尔地震震后形变场,对震后危险性评估具有一定参考意义。研究表明,InSAR技术在监测西部高海拔、GPS站稀少、外业观测困难地区的地震形变中具有很大的优势,获得很好的效果。本文对地震孕育发生机理和高原地壳地球动力学研究具有重要科学意义。
【图文】：

示意图,原理,示意图,技术

据处理得到该区域的地表变化量。D-InSAR 技术最开改良后被广泛应用于监测地震、火山等灾害所造成的nSAR 技术是经过革新的 D-InSAR 技术，SBAS-InS长时间序列内的高精度形变信息。本章从数学和物理方法的基本原理、工作流程，并分析各种误差因素对响，最后介绍了 SBAS-InSAR 技术的主要原理和工术原理基本原理发射电磁波至地面点，同时天线接收目标反射的信点的相位信息和强度信息。通过合成孔径雷达距地面之间的几何关系得到干涉相位，在去除外部 DEM、差、时空相干性误差等干扰因素影响，可以确定目标区域的地表变化信息。

雷达影像,计算过程

中国地震局地震研究所硕士学位论文质量好坏。它的实质就是通过计算得到雷达影像数据干涉相位所包含的整度，，并提取主辅雷达影像数据的真实相位差，目前主要手段有区域增长法费用流法和 Delaunay MCF 方法。8、地理编码在 InSAR 雷达影像数据计算中用到的是斜距坐标系，而最后的结果为更广泛的应用需要投影变换到地理坐标系下。
【学位授予单位】：中国地震局地震研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P315.7

【参考文献】