改进粒子群算法及在线状构造体活动特征反演中的应用研究

发布时间：2020-06-11 00:48

【摘要】：地震与地裂缝这两种“线状”构造体错动现今已成为严重危害人们生命财产安全和日常生活环境的主要地质灾害。因此,开展对地震断层和地裂缝构造活动特征的研究,对于地震与地裂缝防灾减灾与保障人民生命财产安全等具有重要的现实意义。然而,无论是地震还是地裂缝灾害其发生的根本成因均是深部断裂或浅部裂缝在区域构造应力场作用下发生错动而引起的。随着大地测量技术的发展,特别是空间大地测量技术GPS和InSAR技术的发展,使得能够高精度的监测到地震断层与地裂缝错动引起的地表形变,并可以进一步此为约束条件基于大地测量反演理论深入开展“线状”构造体现今活动特征的研究。本文提出了一种改进的粒子群算法,并结合向-位错理论和震源滑动分布反演理论,以高精度GPS、InSAR监测数据为约束,选取我国强构造区域川滇地区芦山与姚安地震断层以及渭河盆地内典型西安地裂缝,开展地震与地裂缝“线状”构造体现今活动特征的反演研究。论文取得的主要结论与创新性成果如下:(1)根据粒子相似度和进化速度-聚集度对粒子的权重进行动态调整,提出了改进的粒子群算法,并通过对比惯性权重值恒定、惯性权重值线性递减、惯性权重非线性递减、维多样性的动态权重粒子群算法和改进粒子群等五种算法,表明本文提出的改进粒子群算法在稳定性和有效性都优于其他四种算法,且进一步增强了粒子群算法解的收敛速度和解收敛性能。(2)利用2013年芦山地震GPS同震资料,采用五种粒子群算法反演计算了芦山地震发震断层的断层参数,并通过对比前人研究成果验证了改进粒子群算法反演结果的有效性与准确性。在此基础上进一步计算了地震断层的精细滑动分布,结果表明,芦山地震发震断层走向为213.3°,倾角为39.74°,最大滑动位于地表下约15km深度位置,最大滑动量约0.95m,且整体上以逆冲滑动为主。(3)利用2009年姚安地震ALOS_InSAR同震影像,首次获取了姚安地震高精度同震形变场,并以此为地表约束条件,分别建立了地震断层的均匀滑动与非均匀分布式滑动模型。反演结果表明,姚安地震以右旋滑移为主,并存在下滑分量,主要滑移量发生在地表下3-8 km的深度,最大滑移约为70 cm,深度为6 km。最后,从地质、地球物理、库仑应力模拟和区域构造等方面讨论了反演结果的合理性。(4)深入研究了渭河盆地整体活动特征,发现盆地中部(西安地区)拉张应变明显是强构造活动区域,并进一步建立了西安地裂缝位错-向错组合模型,利用提出的改进粒子群算法对西安地裂缝现今活动参数进行了反演研究。研究结果表明:西安地裂缝均以正断层活动特性为主,并均呈现出一定的旋转特征,且地裂缝间存在显著的差异转动特征,以此进一步定量的证明了西安地裂缝具有的三维活动特性。
【图文】：

论文框架图

改进粒子群算法及在线状构造体活动特征反演中的应用研究

种断层转动图
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P228;P315.7

【参考文献】