地球空间环境与大地测量教育部重点实验室

利用InSAR资料研究地震及余震的震源机制

 基于虚2010414日,一个Mw 6.9级地震发生在中国青海省南部的玉树县,该地震造成了2698人死亡,270余人失踪。玉树地震发生在甘孜-玉树断裂带,该断裂带东南起自四川甘孜,向北西经玉隆、邓柯、玉树、当江,经冬布勒山北麓勒玛曲第四纪盆地消失于西金乌兰湖,总体倾向北东,倾角在60º80º之间,长度约500 km。在获取到卫星SAR数据后,采用二通差分干涉法对SAR影像进行处理来获取玉树地震的同震地表形变场( 1)。

 1  玉树地震InSAR同震地表形变场

 当断层面是一个倾斜的非平面时,用矩形位错元按照断层分段的几何参数模拟断层几何模型常常会产生位错空白区和重叠区。这些空白区和重叠区会对最终的滑动分布模型产生负面影响。除此之外,这些空白区和重叠区还会在断层分段边界引起突出的应力集中。因此,构建一个没有空白区和重叠区的断层面是非常必要的。本研究提出了一种新的利用三角形位错元构建断层几何模型的方法( 2),推导了角位错在弹性半空间任意深度引起的应变公式,并改进了经典的拉普拉斯平滑算子。

 2  利用TDE构造断层几何模型的示意图

 3  利用RDETDE构建的断层几何模型及其滑动分布

结合野外地质考察结果、余震分布以及同震InSAR地表形变场特征,确定了断层的地表位置。在此基础上反演得到了此次地震的矩形和三角滑动分布模型。研究结果表明:(1)三角滑动分布模型不仅能提高对InSAR观测数据的拟合度还可以提高对余震观测数据的拟合度。(2)此次地震的震级为Mw 6.76~6.81,出现了两个较大的滑动集中区。其中最大的滑动位于洛荣达村附近(震中东南)的地表,达到~1.6 m;第二个滑动集中区位于发震断层的中部,靠近震源,深度为~6 km。(3)计算得到的周围区域的静态库仑应力变化显示玉树段SE端区域是一个库仑应力增加而余震较少区域,意味着该区域是将来一个值得关注的重点区域。

 2011311日日本本州东海岸附近海域发生Mw 9.0级大地震。该地震的发生影响整个日本的地质应力场,尤其是日本东北地区,例如震前地震活动性较低的Ibaraki-Fukushima县边境在地震后发生了大量的浅源正断层地震序列。利用InSARGPS资料,提取了IwakiKita-Ibarake两个余震区典型余震的同震形变场,并利用InSAR干涉图形状和方位向偏移量法对发震断层部分几何参数约束。在此基础上,采用弹性半空间矩形位错模型对余震的同震滑动分布进行反演,获取了发震断层的几何参数和滑动分布。最后利用余震的断层作为接收断层,计算了Mw 9.0 Tohoku-Oki静态库仑应力对余震作用的大小。结果显示IwakiKita-Ibarake研究区的余震近似为纯正断层类型的浅源地震,静态库仑应力在两个研究区的最大值分别为1.1 MPa0.7 MPa 4),表明Mw 9.0 Tohoku-Oki地震对研究区的余震触发是有促进作用的。

 4  断层面上的库仑应力分布 

 相关研究成果分别发表在《International Journal of Geophysics》、《Natural Hazards and Earth System Sciences》和《Journal of Asian Earth Sciences》上。 

 

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