融合向—位错模型和量子粒子群算法的断层参数反演研究

发布时间：2020-04-20 00:58

【摘要】：断层活动与地震存在密切联系,利用大地测量观测数据反演求解断层的几何运动参数并分析其构造应力特征,并结合其他地球物理数据可评估地震发生的可能性、研究地震破裂过程和机理。进行断层的深入研究不仅有利于认识强震孕育的过程、附近区域板块的运动情况,对地震灾害进行科学预警更具有指导意义。本文选取九寨沟作为研究区域,对覆盖该区域的两对四幅Sentinel-1A影像进行处理,获取了九寨沟震区的同震LOS向形变及三维形变场;然后以全局最优搜索智能算法—量子粒子群算法与向—位错模型进行融合,反演九寨沟震区断裂—树正断裂、虎牙断裂的同震滑动参数及转动参数。本文的研究内容具体包括:1、对位错理论及向错理论的发展进行总结,并详细阐述了经典位错、向错及其引起地表形变的理论模型。2、鉴于利用多视角InSAR直接解算同震三维形变场时南北向误差存在严重放大的现象,首先对覆盖九寨沟震区的升、降轨InSAR影像进行解算,获得了九寨沟地震的同震LOS向形变,升降轨干涉图表现出相反的形变特征。其次基于粘弹性球体位错模型模拟出该地震的南北向形变,联合LOS向形变求得了九寨沟震区的三维同震形变场。最后与模拟值进行对比,其中东西向同震形变的RMSE为3.41 cm,南北向同震形变的RMSE为2.57 cm,表明解算结果具有可信性。3、本文在考虑断层转动对地表形变影响的基础上,引入量子粒子群算法用于断层参数反演。首先利用向—位错模型正演出自定义走滑、倾滑及张裂转动断层在地表产生的水平形变。然后以走滑转动断层为例,在同等条件下分别用标准粒子群算法与量子粒子群算法反演该断层的滑动参数与转动参数,将两种算法求得的结果进行对比分析,验证了将量子粒子群算法用于大地测量反演的可行性。4、在获取九寨沟震区三维同震形变场的基础上,结合向—位错模型,将性能更优的量子粒子群算法用于反演九寨沟震中断裂—树正断裂、虎牙断裂的同震滑动参数及转动参数。反演结果表明树正断裂的同震运动以左旋走滑为主,兼有微量张裂,且树正断裂对同震形变贡献最大;虎牙断裂的同震运动分段明显,北段稍大。之后对反演结果进行正演并与反演的结果进行对比,结果表明反演结果具有较高的可靠性。
【图文】：

张衡,地震监测,监测技术,科学家

地质灾害主要包括地震、滑坡、地裂缝、泥石流、火山、崩塌、地面沉陷等。地震造成的破坏程度最大，波及范围最广，对人类文明、人民生命财产安全也。元代诗人陆文圭曾在《和心渊雷雨地震诗》中写道：“天公恶作剧，翻手变三山动，江高数尺缰”。从诗的描述中就可得出地震具有强大的破坏作用。我太平洋地震带及欧亚地震带之间，断层广布，地壳运动尤为强烈，是全球地震频繁的地区之一，中国的地震区域划分见图 1.1。其中青藏高原东北缘受欧亚度板块的碰撞挤压作用，区域内深大断裂交错纵横，地形反差极为强烈，是地易发生变形、流动的地区，更是强震多发区。青藏高原东北缘地区以其特殊、质构造及频繁的大震发生率而成为许多学者研究的热点区域。中国地震台网测7 年 8 月 8 日四川阿坝藏族羌族自治州九寨沟县（属青藏高原巴颜喀拉地块）.0 级强震，给国家和社会造成了巨大损失。九寨沟地震的发生又一次将众多研目光吸引到青藏高原东北缘地带。

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图 2.2 断层不同转动方式由图可知，断层的走滑位移U1、倾滑位移U2及张裂位移U3与转动参数及旋转轴的位置密切相关，其关系如下所示： 322332113311122sinsinsin1cos1cos1cosUrrUrrUrr（2.39）其中r1、r2、r3为断层上的点与旋转轴之间的距离。可由式（2.40）表示断层面上的点与地表点之间的位移关系[34]： dvuuuuFukjkikjinniijjk 1（2.40）式中 jk是 Kronecker 符号，和为介质弹性参数（又称 lame 常数），vk为断层面法矢量分量。uji为在点 123, ,处振幅为F的点震源的j分量在点 (,,)123x xx处产生
【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】：TP18;P22

【参考文献】