基于多源卫星影像的同震形变、地表破裂特征与断层滑动模型研究

来源 :中国地震局地质研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenwoyu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
空间大地测量技术是获取与地震、山体滑坡、冰川迁移等引起的地表形变最有效的技术之一。In SAR可以测量全部或大部分地震同震地表形变,但由于大幅度位移或强烈的地面震动引起的干涉相位失相干现象,导致In SAR无法提供破裂断层的近场位移。光学影像相关性匹配技术可以获取同震水平位移场,其所重建的水平位移场既包括近场位移也包括远场位移。因此,多源卫星影像测量能够使我们获取更多精细的同震位移,以弥补单一影像测量技术的不足。另一方面,发震断层几何参数的约束更多地是通过同震形变场地表运动特征、借助地质资料所给出的断层信息以及利用非线性反演搜索最优断层参数等。但是,对同震地表形变量较大、断层滑动复杂、多条断层破裂的大地震而言,这些方法则对断层几何参数的约束引入很大的不确定性。通过多源遥感影像识取地表破裂特征能够很好地约束断层几何结构,从而解决了断层几何参数难以确定而引入的断层滑动模型不确实性问题。本文基于光学影像相关性匹配技术和DIn SAR技术,利用多源卫星影像(Sentinel-1A/B SAR影像和Sentinel-2光学影像)开展地震同震形变观测、地表破裂特征与断层滑动模型反演研究,以2018年帕鲁地震和2019年Ridgecrest地震序列为研究对象,为实现地震地表破裂特征识取、地表破裂模型构建以及受地表破裂模型约束的断层滑动模型反演进行了研究。研究取得的主要成果如下:(1)基于光学影像相关性匹配技术处理震前震后Sentinel-2光学影像,获取了2018年帕鲁地震同震水平位移场,从同震水平位移场中引入旋度场(Curl)、散度场(Divergence)以及剪切应变场(Shear-strain),构建出这次地震地表破裂模型。结果显示:这次地震所形成的同震地表破裂长约165km,破裂位于苏拉威西半岛的北部和帕鲁盆地内以及西缘和南缘的基岩山脉内,平均破裂走向SE346°NW;利用同震水平位移场、旋度场、散度场以及剪切应变场很好地构建出帕鲁盆地内的地表破裂模型,破裂长约65 km,平均走向为SE343°NW,最大左旋走滑量约6.62 m,最大正滑量约3.75 m,地表破裂受控于左旋走滑运动,兼具少量正断成分;地表破裂位置、走向和几何结构有所变化,呈现破裂分段差异性和几何结构复杂性,并且存在三处特殊的地表变形模式,包括左旋走滑兼具局部逆冲变形(局部缩短,Localized Shortening)、分布破裂带(Distributed rupture zone)以及左旋走滑兼具正断变形(局部拉张,Releasing bend),这些变形模式实际上体现这次地震的地表破裂几何结构变化和复杂性;介于这次地震全程以持续稳定的超剪切波速破裂,这次地震所产生的的几何结构复杂的地表破裂和特殊的地表形变模式实际上是为了维持超剪切破裂的传播。(2)使用升轨和降轨Sentinel-1 IW宽幅SAR影像重建了2019年Ridgecrest地震序列的同震In SAR形变场,利用Sentinel-2光学影像和亚像素光学影像相关性技术重建了这次地震的水平位移场。基于2019年Ridgecrest地震同震NS和EW位移分量计算出同震水平位移场、旋度场和散度场。结果显示:2019年Mw7.1主震产生的长约55km地表破裂带,平均走向为320.0°,最大水平位移量约为4.6m(35.75°N),根据旋度场和散度场所所显示的地表破裂几何结构和特征,Mw7.1主震破裂带分为5个破裂段:b1-b5破裂段;b2破裂段和b4破裂段上的散度测量结果显著地高于其他破裂段,说明b2破裂段和b4破裂段存在显著地垂直运动分量,并且这种垂直运动不仅限于浅层地表;Mw7.1主震b2破裂段和b4破裂段是以右旋走滑运动为主,兼具东倾正断分量,其他破裂段基本都是受控于纯右旋走滑运动;在Garlock断层上通过升降轨形变场剖线C1-C2和D1-D2分别测量获得了0.9cm、1.2cm和2.0cm的LOS向形变,该形变量证实了地震序列触发了Garlock断层上的浅层无震蠕滑(在117.3°W和117.5°W之间);整体上看,2019年Ridgecrest地震序列破裂了Airport Lake断裂带、China Lake盆地、Little Lake断裂带以及Searles Valley西南缘的多条离散断层单元,这些断层单元在浅层地表不相连。但是,这次地震既然同时破裂这些离散断层单元,可以推断出这些离散断层单元可能属于同一个断层系统,它们之间连通性良好,既可以单独破裂产生地震,也可以级联在一起产生大的地震破裂。(3)结合前人发表的2018 Mw7.5帕鲁地震的三维位移场显示在主体破裂东侧有两个明显的沉降区域,与本研究提取的断层位置上散度值剖线对比发现:垂直形变场上的沉降区域与正散度值一致,散度对垂直运动造成的拉张或挤压破裂的具有很高的敏感性,是定性识取与地震垂直运动有关的破裂的便捷方法。地震所产生的特殊地表变形模式(如裂缝、局部隆起和沉降、破裂带等)由于太小或者特征不明显等原因,无法从NS和EW位移场中直观地观察到或者目视解译出来。然而,旋度场、散度场和剪切应变场可以详细地突出地表破裂特征,使得我们能够以一种更简单、更自动的方式识取地表破裂特征。
其他文献
阿尔金断裂带是青藏高原北缘的一条主控边界断裂,也是欧亚板块内部规模最大、走滑作用最显著的板内活动断层。作为阿尔金断裂与祁连山西段一系列走滑和逆冲断裂构造转换的关键部位,阿尔金断裂带东段一直以来都受到地震地质学家们的广泛关注。沿阿尔金断裂带东段线性地貌清晰,但该地区震级大于6.5的地震完整记录不足百年,历史上沿阿尔金断裂带东段没有地表破裂型地震发生,其大地震复发模型仍不清楚。此外,阿尔金断裂带东段穿
西秦岭造山带位于青藏高原、鄂尔多斯和华南地块的过渡区,晚新生代以来,在青藏高原向北东扩展的构造背景下,受东昆仑断裂、西秦岭北缘断裂、龙门山断裂围陷的西秦岭造山带发生强烈的构造活动,形成显著的构造地貌,并在先存构造的基础上发育走向NWW和NE两组活动断裂。其中,NWW活动断裂系(白龙江断裂、光盖山-迭山断裂和临潭-宕昌断裂)是研究西秦岭构造变形的关键,对讨论块体过渡区的相互作用、东昆仑断裂东端的构造
活动块体理论将中国大陆构造划分为一系列一级或二级活动块体单元。活动块体之间的相互作用构成了中国大陆晚新生代以来构造变形的基本特征,对中国大陆内部强震的孕育和发生以及地震类型起着直接控制作用。对于不同块体之间构造边界以及块体相互作用的认识,是理解青藏高原扩展与周缘地块响应过程、以及评估区域地震危险性的关键所在。随着青藏高原不断向北扩展,现今祁连山—河西走廊以及阿尔金断裂系共同代表了青藏高原构造变形的
青藏高原分布着一系列由大型走滑/逆冲断裂带围限的活动块体。其中,横贯青藏高原的东昆仑断裂带作为巴颜喀拉块体北部边界的重要活动断裂,其地震活动性、危险性一直备受关注。时序InSAR技术以及不断积累的长时间尺度大地测量数据成为研究东昆仑断裂带地壳形变特征、揭示东昆仑断裂带两侧岩石圈流变性质的重要技术手段。本文基于D-InSAR和时序InSAR技术处理和分析2003-2010年的ENVISAT/ASAR
青藏高原的隆升及其现今的构造活动被认为是正在进行中的印度和欧亚大陆之间碰撞的结果。青藏高原的侧向生长、隆升及其深部过程,是了解大陆碰撞变形与演化机理的关键。基于地质或地球物理观测的研究,众多地球科学家提出关于青藏高原隆升的几种不同的物理模型,主要可分为挤压增厚、构造挤出、下地壳流动、拆沉及地幔上涌、印度板块俯冲或双向俯冲等。近年来通过面波成像、接收函数反演或联合反演、地震环境噪声以及走时层析成像等
近年来在圣安德烈斯断层及俯冲带上发现的震颤等大量深部的不稳定滑动现象引发对下地壳断层力学性质的关注,尤其是实验室中对与其孕震机制密切相关的岩石摩擦滑动特征的研究。本论文以下地壳广泛存在的辉石作为研究对象,选取了普通辉石和透辉石两种代表性辉石矿物作为实验样品,在100-600°C之间以及200 MPa(和100 MPa)有效正应力(30 MPa孔隙水压)的热水条件下进行速率阶跃摩擦滑动实验研究。针对
这本书我仅看了一半,也许不该这么早评论,但我害怕现在的想法被遗忘,所以仍将这些半生不熟的结论罗列出来。更何况一本真正伟大的书,无需看到结尾,作者的观念与体会就已表达得一清二楚了。许多人翻开这本书,阅读两三遍却看不下去,原因不外乎人名太乱或者情节交织复杂。的确,几代人重复命名,都叫"何塞·阿尔卡蒂奥·布恩迪亚",乍一看令人抓狂,想要单凭记忆就厘清人物关系几乎是不可能的。但正因为如此,只有放弃纠
期刊
实验室内的岩石弹性波速度研究有助于油气勘探、地震定位和地震层析成像,是联系地质学与地震测深的桥梁。不同岩石间的弹性波速度差异归因于岩石的矿物组成、孔隙度、温度与压力和岩石密度间的不同。老虎山断裂带位于青藏高原东北缘,在其西侧发生过古浪8.0级地震,在其东侧发生过海原8.5级地震。近百年内,在古浪断裂带和海原断裂带之间,尚未发生大地震,因而该区域被称为大地震的“天祝空区”,而老虎山断裂带正好位于“天
在青藏高原东北缘一般认为存在一条以“水平传递”式连续变形为特征的祁连-海原断裂带,沿着冷龙岭断裂中段的水平走滑运动应该直接过渡到金强河断裂上,而在这两条断裂连接点东侧的冷龙岭断裂东段现今活动性应该并不突出,反映在断错地貌特征及其滑动速率应该与冷龙岭断裂中段存在较为明显的差异。如果1927年古浪地震沿冷龙岭断裂中段传递到冷龙岭断裂东段而没有传递到金强河断裂,那么沿冷龙岭断裂中段和东段的构造地貌表现特
滑坡作为自然地质灾害中的主要组成部分,在世界范围内分布广泛且具有很强的破坏力,经常会造成一些重大的生命财产损失。在一些高山峡谷地区,陡峭边坡通常因失稳下滑而形成滑坡,一些大型滑坡还会堵塞河流而形成严重的滑坡-堰塞坝(堵江)的灾害链模式。本文基于云南巧家县古滑坡,对其基本特征及其形成机理进行分析,通过滑坡后缘碳酸盐胶结层的ESR测年数据确定巧家古滑坡的形成时代,并结合OSL测年数据对古滑坡的活动期次