地震断层同震滑动分布的反演

发布时间：2020-04-14 10:44

【摘要】：我国位于环太平洋火山地震带和地中海--喜马拉雅山地震带之间,是深受地震灾害最严重的国家之一。而在地震灾害中构造地震的危害大破坏力强,对构造地震的断层错动参数和滑动分布的研究对评估地震和科学救灾有着重要的意义。地表形变是地球外表对地震断层运动最直接响应,利用大地测量数据正反演断层运动参数是大地测量学与地球物理学学科交叉研究的重要问题。本文从反演算法、精细化滑动分布反演、联合数据反演三个方面不断深入自己的研究。首先比较PSO、GSA和CGSA-PSO算法对非线性多参数模型反演的正确率与效率进行比较,确定合适的反演算法。随后使用CGSA-PSO算法结合九宫格的思想反演芦山断层倾角,在精确的几何结构的基础上反演得到芦山地震断层滑动分布。最后为降低单一数据反演造成的不确定性,联合GPS和InSAR数据全参数反演美浓地震发震断层几何结构和断层滑动分布。本文主要研究工作如下:(1)采用CGSA-PSO算法反演芦山断层滑动速率。利用GPS同震位移场为起算数据,CGSA-PSO算法能够有效并可靠反演断层滑动速率。在芦山地震实例中CGSA-PSO算法反演得到的滑动速率从矩震级、地表形变和地震性质三个方面得到验证。反演得到断层U1为0.0198m、U2为0.6908m,释放能量8.396×10~(18)N·m(Mw6.58),与权威机构发表近似,滑动速率正演结果与地表GPS观测值吻合。(2)芦山地震同震断层的几何形态的构建。芦山地震断层形态上来可以将断层分为三段南段、中段、北段。南段断层倾角较大,接近陡立。北段断层倾角随深度增大倾角变小,底部倾角35°,呈铲状结构。中段作为南段与北段的连接部分,随深度的增加倾角变小。整体上芦山断层呈现为上陡下缓,南陡北缓的形态。(3)芦山同震滑动分布的反演。芦山地震反演得到的滑动参数分布表明最大滑动量均在地表下13km附近,最大滑动量为0.82m 比Jiang和许才军的结果略大,震矩级与前人研究相同为Mw6.70。(4)美浓地震断层几何反演。结合CGSA-PSO算法和格网算法确定美浓地震断层最优几何参数,最优发震位置经纬度(120.465°,22.953°)、最优走向角为299.585°、最优倾角为26.546°和最优深度为11.450km。(5)美浓地震滑动分布的GPS与InSAR反演。美浓地震同震滑动分布模型表明破裂主要集中在地下10km到16km范围内,计算得到的地震矩为5.46×10~(18)N·m,矩震级为6.45Mw。东西向水平位移残差不超过5mm占总点数的84%,最大残差为11.50mm。本文三个方面的工作为研究旨在从断层几何和断层运动出发较为完整的研究同震地震断层模型,对地震评估和科学救灾具有一定意义和为他人研究提供些许思路足以。
【图文】：

示意图,坐标系,示意图,基线向量

我们可以通过两次旋转矩阵进行：首先关系：( )1 2 31 0 00 cos sin0 sin cosne e e e e e 面的倾角，( )ne e e 为断层坐标系的基线向量，向量。其次局部笛卡尔坐标系和断层坐标系间的关系( )1 2 3 1 2 3cos sin 0sin cos 00 0 1e e e e e e 走向，( )1 2 3e e e 为局部笛卡尔坐标系的基线向量图 2.2 坐标系示意图

断层面,剖分,断层

2.2.2 断层格网化和格林函数矩阵首先将断层格网化剖分成m n块子断层，然后根据矩形位错模型计算块子断层每一块对地表任意一个观测点的位移量贡献值，最后建立滑动量与观测值间的线性方程组，以某一原则求解最优的滑动量。这个过程中需要保证坐标系统的一致性，计算出每个块子断层中心在局部卡尔坐标系中的位置以及观测点与个断层中心的相对位置。如图 2.3 所示将断层面沿断层走向均匀划分 n 列长度为 L,沿断层走向均匀划分m 行宽度为。则任意子断层面的中点 p 在断层面坐标系下为( n)，，p 点对应的局部笛卡尔直角坐标( x y z)的计算公式如下：0 00 0cos sin 0 1 0 0sin cos 0 0 cos sin0 0 1 0 sin cos 0x xy yz d + （2.22）根据矩形位错模型可知在其它几何参数已知的情况下，位错矢量( )strike dip tensiles s s与局部笛卡尔坐标系中同一点的形变量( )x y zu u u 是线性关系。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P315.7

【参考文献】