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时序InSAR高精度地震形变监测与于田地震序列研究

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时序InSAR高精度地震形变监测与于田地震序列研究

作者：吴雄骁中南大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达干涉测量(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术凭借全天时、全天候对地监测、高空间分辨率等特点,成为监测地表形变的重要手段,并广泛地应用到地震形变监测领域。但是在地震同震形变监测中最常使用的二轨法... 详细信息

合成孔径雷达干涉测量(Interferometry Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术凭借全天时、全天候对地监测、高空间分辨率等特点,成为监测地表形变的重要手段,并广泛地应用到地震形变监测领域。但是在地震同震形变监测中最常使用的二轨法D-InSAR技术在水域和植被覆盖严重的失相干区域中容易受到时空失相关的影响,同时还容易受到大气延迟误差的影响,导致同震形变场会受到严重的污染。因此,开展高精度地震同震形变研究对于今后的地震形变监测和参数反演具有重要意义。2020年6月26日我国青藏高原西北部新疆于田地区发生了Mw6.3地震,该区域在此之前的12年时间内还发生了2008年Ms 7.3地震、2012年Mw 6.2地震和2014年Mw 6.9地震,将这3次地震与2020年于田地震一起称为于田地震序列。于田区域内断层活动活跃,短时间内发生了多次大地震,严重影响到群众的利益,然而该地区海拔较高,环境恶劣,传统测量手段难以发挥作用。因此使用InSAR技术来探究于田地震序列间的联系,能加强对于地震发震机理,区域地质构造活动和周边地震活动危险性等的认识。目前多时域InSAR(Multi-temporal InSAR,MT-InSAR)技术避免了时空失相关问题,提高了形变监测的空间分辨率,被广泛地应用到了地震的震间和震后形变研究中。此外,充足的Sentinel-1A/B卫星存档数据为地震形变监测研究提供了数据保障。鉴于此,本文基于InSAR技术和充足SAR存档数据的支撑,针对如何获取高精度地震同震形变和系统性研究于田地震序列间联系的问题进行了以下研究工作:(1)本文根据时序InSAR分析策略提出了基于稳定点和干涉对优选的同震形变监测方法(即SP-IPO方法);主要是通过选择合适的干涉对和选择稳定点两步来提高同震形变场的精度。论文中以2018年2月6日发生在我国台湾花莲县附近的Mw 6.4地震为例详细地介绍了数据处理流程,并与传统D-InSAR方法的结果进行了精度比较。最后采用SP-IPO方法获取了14个不同位置和震级地震的同震形变场。形变结果表明通过设置选点阈值剔除形变场中的噪点能有效地提高同震形变精度,通过选择合适的干涉对能明显减少大气延迟误差的引入。(2)利用本文所提的SP-IPO方法,基于Sentinel-1A/B升轨和降轨影像,获取了2020年于田Mw 6.3地震同震形变场;并进行了断层的几何参数和滑动分布反演,模型结果表明2020年于田地震破裂特征以正断为主,兼具少量走滑运动,主要滑动位于地下4-10 km深处,最大滑动量约为1 m,所得矩震级为Mw 6.22;本文还建立了于田地震序列间的库伦应力变化模型来计算应力变化情况,揭示了于田地震序列间的应力触发关系,结果表明于田地震序列之间存在明显的应力传递和触发,2020年于田地震的发生受到了之前地震的促进作用。而在2020年于田地震发生后,主震西侧附近未知正断层段和阿什库勒、硝尔库勒、库利亚断裂西南段等断层应力增大,未来存在较大的风险。(3)基于时序InSAR技术使用Sentinel-1A/B卫星升轨和降轨数据对于田Mw 6.3地震研究区域进行长时序形变监测,获取了于田地震的震后形变场;并分析了该地震发生后研究区域内形变的时空演化特征,结果表明2020年于田地震震后一年半时间左右观测到的形变特征与一般的震后形变衰减模式不一致,没有典型的震后形变特征,由此说明2020年于田地震震后形变不明显。图50幅,表13个,参考文献129篇

关键词： InSAR 高精度同震形变监测于田地震花莲地震震源参数反演库伦应力震后形变

基于InSAR技术的三次于田地震断层滑动模型与相互触发关系研究

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基于InSAR技术的三次于田地震断层滑动模型与相互触发关系研究

作者：范晓冉云南大学

学位级别：硕士

2008年-2020年,位于西昆仑块体东边界和巴颜喀拉块体西边界交界处的于田地区,相继发生了2008年Mw7.1级地震、2012年Mw6.2级地震、2014年Mw6.9级地震和2020年Mw6.3级地震。在距离100km的区域内短期持续发生了多次中强地震,其背后的发震... 详细信息

2008年-2020年,位于西昆仑块体东边界和巴颜喀拉块体西边界交界处的于田地区,相继发生了2008年Mw7.1级地震、2012年Mw6.2级地震、2014年Mw6.9级地震和2020年Mw6.3级地震。在距离100km的区域内短期持续发生了多次中强地震,其背后的发震机理与触发关系等科学问题令人印象深刻,比如处于阿尔金断裂带尾端的于田强震群间是否存在应力触发机制,未来地震危险性趋势如何?尝试回答这些问题,有助于我们认识发震断层和局部构造的演化机制、有助于加深对北阿尔金断裂带、喀拉库什断裂带以及龙木错断裂带的级联区地震危险性等。首先,本论文使用来自欧空局的Sentinel-1A IW升降轨宽幅数据,构建了2020年于田Mw6.3级地震同震形变场,并反演出了断层参数和滑动分布结果,获得了发震断层几何参数和运动学滑动分布特征,结果显示:发震断层破裂长度为12.5km,宽7.5km,反演的矩震级为Mw6.3,同震滑动主要集中分布在地下6-9km深度范围内,滑动量最大约0.94m,平均滑动角为-107.73°,该地震以正断运动为主兼具有左旋走滑运动。可以判定此次最新的2020年于田地震发震构造为琼木孜塔格断裂东麓小型盆地中间的次级正断裂。其次,获取了2008年和2014年于田地震的同震形变场,并对两次地震进行了详细分析。基于已有研究结果中的复杂断层模型参数,反演了2008年和2014年于田地震的断层滑动模型。结合对2020年于田地震的滑动模型研究结果,计算了三次地震在发生顺序下发震断层上的同震库伦应力变化,从计算结果分析出2008年于田地震很可能触发了2014年于田地震的发生,单独一个2014年于田地震对2020年于田地震有轻微触发作用,但2008年于田地震和2014年于田地震的累积应力变化抑制了2020年于田地震的发生。最后,我们对于田地区200km范围内大中断裂的应力扰动进行计算分析,结果显示:三次于田地震的发生调整了该地区的应力分布,使得于田地区西南-东北方向上的断裂带地震危险性提高,也降低了西北-东南方向上断裂带的地震危险性,同时于田地区的地震危险性仍然不能忽视。

关键词： InSAR 于田地震同震形变场断层滑动分布库伦应力

基于InSAR技术的于田地震形变特征及发震机理研究

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基于InSAR技术的于田地震形变特征及发震机理研究

作者：姜鑫兰州交通大学

学位级别：硕士

地震通常发生在地表迹线清晰,已知的大型活动断裂上,中强震的发生通常会造成明显的地表形变。地震是区域构造形式的集中表现,伴随着地表形变和断层位错,地震活动的相互触发加剧了区域构造运动。同震形变信息是断层在地表运动的直观表现... 详细信息

地震通常发生在地表迹线清晰,已知的大型活动断裂上,中强震的发生通常会造成明显的地表形变。地震是区域构造形式的集中表现,伴随着地表形变和断层位错,地震活动的相互触发加剧了区域构造运动。同震形变信息是断层在地表运动的直观表现,对了解发震断层的运动性质,研究邻近断层的构造特征具有重要意义。基于InSAR技术全天时、全天候观测得到的高空间分辨率地表形变信息,在地质灾害快速观测及长时间地表缓慢沉降监测中得到了广泛的应用。2020年6月26日新疆和田地区于田县(35.73°N,82.33°E)发生6.4级地震,位于西昆仑块体与巴颜喀拉地块交接处,是一次典型的正断层运动事件。本文研究基于InSAR数据获取了于田地震造成的同震形变场,通过两步反演法获取了此次地震的震源参数,分析了此次地震事件断层运动性质及发震机理,结合震中区域库仑应力重新分布及区域地质构造,评估了该区域未来的地震危险性。最后,基于30景Sentinel-1A升轨SAR影像,利用PS-InSAR技术,研究了阿尔金断裂西南段近5年来的活动特征。本文工作为于田地区构造活动的研究提供了参考,同时也为该地区断层未来的地震危险性和断层活动特征研究提供一定的基础。本文的主要工作和结论如下:(1)利用Sentinel-1A/B升降轨SAR数据,基于D-InSAR技术获取了2020于田地震同震形变场,结果显示同震形变主要发生在阿什库勒断裂西支和黑石北湖断裂之间。此次地震InSAR观测到的地表形变场分布均匀,形变结果显示降轨观测视线向最大形变为17.9cm,升轨观测视线向最大形变为20.2cm。(2)断层参数及滑动分布反演,以获取的同震形变信息为约束,基于弹性半空间位错理论构建了单一断层模型,采用多峰粒子群算法经过两步反演获取了断层运动参数及断层面上的精细滑动分布,结果显示发震断层的倾角、走向角、滑动角分别为63°、210°、-60°,断层拉张破裂主要发生在5-12km的深度,断层破裂没有出露地表,最大滑动量达到0.89m。(3)静态库仑应力计算与地震危险性分析,以反演得到的断层作为接收断层,计算了于田地震引起的区域应力变化。结果显示在10km深处,阿什库勒断裂上库仑应力分布出现减少。在15-20km范围,库仑应力沿阿尔金断裂西段、黑石北湖断裂西段和郭扎错断裂出现大范围累积(约0.25MPa),结合区域内块体间的相互应变分析,该区域未来有发生强震的潜在可能。分析于田地震与历史强震间的触发关系,分析得出前3次地震的发生都促进了2020年于田地震的发生。(4)基于PS-InSAR技术,使用多景Sentinel-1A/B升轨SAR影像研究了阿尔金西南段2016-2020年的震间形变特征。结果显示阿尔金断裂西南段跨断层视线向相对速度在2.6-7.8mm/a,断层两侧运动速度均匀,阿尔金断裂西南段整体的活动速率为2.7-6.4mm/a,表明阿尔金断裂西南段现今仍具有较强的活动性。

关键词：于田地震 InSAR 同震地表形变断层滑动阿尔金断裂

2014年2月12日新疆于田地震强地面运动初步模拟及烈度预测

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地球物理学报 2014年第2期57卷 685-689页

作者：张振国张伟孙耀充朱耿尚文健陈晓非中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 中国科学技术大学地震学与地球内部物理实验室合肥230026 蒙城地球物理国家野外科学观测研究站合肥230026

2014年2月12日新疆自治区于田县发生了MS7.3级地震.在已知的三维介质模型、地形数据基础上,利用震源运动学初步反演模型(张勇等,2014),作者采用曲线坐标网格三维曲线有限差分方法模拟了于田地震波场传播过程,并计算了模拟区域地震烈度分... 详细信息

2014年2月12日新疆自治区于田县发生了MS7.3级地震.在已知的三维介质模型、地形数据基础上,利用震源运动学初步反演模型(张勇等,2014),作者采用曲线坐标网格三维曲线有限差分方法模拟了于田地震波场传播过程,并计算了模拟区域地震烈度分布.结果表明:地震最大烈度为7度,距离震中最近的于田县城烈度约为5度,断层西北侧地面震动略强于断层东南侧.另外模拟结果还显示地震动在山脊处具有较大的幅度.该地震本身主要能量释放区域在中地壳,主要滑动未及地表,因此对地表造成的破坏有限,这与目前尚无人员伤亡报告的情况相符合.

关键词：于田地震强地面运动地震烈度

2008年MS7．1于田地震InSAR同震形变场及其震源滑动反演

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地球物理学报 2011年第11期54卷 2753-2760页

作者：张国宏屈春燕单新建张桂芳宋小刚汪荣江李振洪胡植庆地震动力学国家重点实验室中国地震局地质研究所北京100029 GFZ German Research Centre for Geosciences TelegrafenbergD-14473 PotsdamGermany Department of Geographical and Earth Sciences University of GlasgowGlasgow G12 8QQUnited Kingdom 台湾大学地质科学系中国台北10617

本研究利用InSAR技术与ALOS PALSAR雷达数据,获取了2008年3月20日于田M_S 7.1地震视线向同震形变场,并基于该数据集和限制性最小二乘算法反演了此次地震的断层滑动分布;通过构造四大类反演方案,详细分析了InSAR观测系统中的入射角与方... 详细信息

本研究利用InSAR技术与ALOS PALSAR雷达数据,获取了2008年3月20日于田M_S 7.1地震视线向同震形变场,并基于该数据集和限制性最小二乘算法反演了此次地震的断层滑动分布;通过构造四大类反演方案,详细分析了InSAR观测系统中的入射角与方位角对反演结果的影响.结果表明:入射角随点位变化对反演结果有较大影响,使用其平均值将对破裂细节产生一定影响;而方位角对反演结果的影响不大,使用其平均值是一种较为理想的选择;引入入射角与方位角变化后,反演获得了较佳的于田地震同震滑动,主要集中分布于0～14 km深度附近,最大滑动量达3.2 m,矩张量为3.3×10^(19)N·m,相当于矩震级M_W7.0.

关键词：于田地震 InSAR同震形变场滑动分布反演 InSAR入射角 InSAR方位角

两次于田M_S7.3地震间应力触发作用及2014年于田地震的发生对周缘断层的影响

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地球学报 2015年第1期36卷 94-102页

作者：李玉江陈连旺杨树新刘少峰杨兴悦中国地震局地壳应力研究所地壳动力学重点实验室北京100085 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国地震局兰州地震研究所甘肃兰州730000

基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型,讨论2008年于田MS7.3级地震与2014年于田MS7.3级地震之间的关系,并研究2014年于田MS7.3级地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。初步结果表明：1）2008年于田MS7.3级地震在2014年于田MS... 详细信息

基于青藏高原及邻区的三维粘弹性有限元模型,讨论2008年于田MS7.3级地震与2014年于田MS7.3级地震之间的关系,并研究2014年于田MS7.3级地震的发生造成周围断层的库仑破裂应力变化。初步结果表明：1）2008年于田MS7.3级地震在2014年于田MS7.3级地震震中滑动方向上产生的库仑破裂应力变化高于地震触发的阈值0.01 MPa,存在明显的触发作用。在视摩擦系数分别取0.4和0.6时,震源区同震库仑破裂应力变化为0.0167 MPa和0.0170 MPa;而考虑粘弹性松弛作用时产生的库仑应力增加量分别为0.0187 MPa和0.0194 MPa。结合断裂带构造应力年累计速率的结果,2008年于田地震的发生造成2014年于田地震提前21.4～24.9 a;2）在较短的时间尺度内,对于距离相近的两次地震之间,同震产生的应力变化远大于粘弹性松弛效应产生的变化;3）2014年于田MS7.3级地震的发生造成阿尔金断裂中北段、玛尼—玉树断裂中段、东昆仑断裂西段、柴达木北缘断裂东段、西秦岭北缘断裂西段等不同程度的加载效应,地震危险性有所增强。其中阿尔金断裂中段库仑应力增加最为明显,最大达2.8×10^–3 MPa;玛尼—玉树断裂中段次之,应力增加量最大达5.6×10^-4 MPa;东昆仑断裂西段应力增加量最大达4.75×10^-4 MPa。而玛尼—玉树断裂西段库仑破裂应力最大卸载量达3.6×10^–3 MPa。

关键词：于田地震阿尔金断裂库仑破裂应力粘弹性松弛数值模拟

三维激光扫描技术在正断层型地表破裂调查中的应用--以2008M_S7.3于田地震为例

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震灾防御技术 2015年第3期10卷 491-500页

作者：谭锡斌徐锡伟于贵华吴国栋陈建波沈军方伟宋和平中国地震局地质研究所中国地震局活动构造与火山重点实验室北京100029 新疆维吾尔自治区地震局乌鲁木齐830011 防灾科技学院廊坊065201

随着三维激光扫描技术的发展,其被广泛应用于震后同震位移参数等基础资料的获取。本文简要介绍了三维激光扫描仪的基本原理和工作流程,然后以2008年于田MS7.3级地震为例,介绍了三维激光扫描在正断层型地震的同震位移等参数获取中的应用... 详细信息

随着三维激光扫描技术的发展,其被广泛应用于震后同震位移参数等基础资料的获取。本文简要介绍了三维激光扫描仪的基本原理和工作流程,然后以2008年于田MS7.3级地震为例,介绍了三维激光扫描在正断层型地震的同震位移等参数获取中的应用,并分析了实际垂直位移与视垂直位移的比值(Vo/H)与地形坡度角(α)以及断层倾角(β)的关系。通过5个典型断错地貌的三维激光扫描,获得了2008年于田MS7.3级地震的垂直和水平同震滑移量,垂向和左旋位移均为1—3.5m左右,揭示出于田MS7.3级地震为一次正断与左旋运动分量大致相当的地震。由于断层走向的变化,在地表破裂南段表现为左旋位移大于垂直位移。5处测量点的地表变形带宽度介于10—25m之间。

关键词：三维激光扫描于田地震正断层同震位移

基于不同时空尺度多源遥感数据的新疆于田地区地震热异常分析

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地震 2022年第3期42卷 37-51页

作者：杜宸孙珂中国地震局地震预测研究所北京100036 地震动力学国家重点实验室中国地震局地质研究所北京100029

针对2000年以来新疆于田地区5次M_(s)5.0以上地震,采用MODIS地表温度数据与NO-AA卫星长波辐射数据,从不同时间、空间尺度对震前热红外异常特征进行提取和分析.研究结果表明,5次地震的两种数据均提取出明显的热异常,两种数据异常提取结... 详细信息

针对2000年以来新疆于田地区5次M_(s)5.0以上地震,采用MODIS地表温度数据与NO-AA卫星长波辐射数据,从不同时间、空间尺度对震前热红外异常特征进行提取和分析.研究结果表明,5次地震的两种数据均提取出明显的热异常,两种数据异常提取结果具有一定的时空关联.基于以上不同时空尺度热红外特征分析结果,总结提出了一种多时空尺度的异常判别方法.基于该方法对于田及周边地区2018-2020年连续3年的热红外数据进行扫描,开展M_(s)5.0以上地震热红外异常的回溯性检验应用,共检验出19次异常,其中12次对应地震发生,7次错报,此外有7次漏报.通过不同时空尺度多源遥感数据对震前热红外异常特征进行综合提取,能够减轻环境因素干扰,提取出有效的热异常特征.以上研究结果可为多时空尺度地震热红外异常判别提供支撑.

关键词： MODIS OLR 于田地震热异常 RST算法回溯性检验

新疆于田地震多源InSAR观测与邻近构造断裂的运动分析

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新疆于田地震多源InSAR观测与邻近构造断裂的运动分析

作者：许丹中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

2008年3月21日发生在新疆于田的7.3级地震是继2001年11月昆仑山口西8.1级地震后的最大一次7级以上地震。地震是构造活动的集中反映，会伴随着较大的地表形变及断裂的明显活动，能够放大构造正常的活动方式，同震变形场是这种放大作用在... 详细信息

2008年3月21日发生在新疆于田的7.3级地震是继2001年11月昆仑山口西8.1级地震后的最大一次7级以上地震。地震是构造活动的集中反映，会伴随着较大的地表形变及断裂的明显活动，能够放大构造正常的活动方式，同震变形场是这种放大作用在地表的直观反映，对于认识发震断裂运动性质，研究邻近构造活动性具有重要意义。青藏高原西北缘自然环境恶劣，常规方法无法对于田地震开展及时有效的同震形变测量，凸显出差分干涉雷达（InSAR）技术的优势。在介绍InSAR观测原理基础上，分别采用地震前后的两期ALOS卫星的高分辨率雷达观测数据（PALSAR）和两期ASAR传感器的宽幅扫描雷达数据（ScanSAR）对于田地震进行普通D-InSAR和宽幅D-InSAR处理，获取了了不同覆盖范围的同震变形场，并结合构造背景揭示出：于田Ms7.3级地震的宏观震中位于康西瓦断裂东南端的南北2个分支（大红柳滩断裂和慕士山南麓断裂）和阿尔金断裂西南端帚状的3个分支交汇的三角地带;于田地震引发了阿尔金断裂一近南北向分支断裂的同震地表破裂，破裂长度为25.6km;发震断层为正断层，倾向西，上盘的最大运动幅度在200cm以上;推测于田地震所在的两大断裂交汇处的构造应力场以近南北向挤压为主。

关键词：于田地震同震形变场差分干涉雷达(InSAR)技术阿尔金断裂