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基于改进拉普拉斯平滑约束的地震同震滑动分布方法

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测绘地理信息 2023年第4期48卷 79-83页

作者：徐仁泰武汉大学测绘学院湖北武汉430079

在同震滑动分布反演问题中,拉普拉斯平滑约束通常用于避免矩阵秩亏并且确保子断层之间的平滑。然而传统的拉普拉斯平滑约束会大大低估断层的最大滑动量。针对该问题,提出一种基于深度定权拉普拉斯平滑约束方法。该方法适用于主滑区域集... 详细信息

在同震滑动分布反演问题中,拉普拉斯平滑约束通常用于避免矩阵秩亏并且确保子断层之间的平滑。然而传统的拉普拉斯平滑约束会大大低估断层的最大滑动量。针对该问题,提出一种基于深度定权拉普拉斯平滑约束方法。该方法适用于主滑区域集中在浅部的地震。利用传统拉普拉斯平滑约束和基于深度定权拉普拉斯平滑约束设计模拟试验,并将这两种方法运用到2009年拉奎拉Mw 6.3级地震中。在模拟试验中,基于深度定权的方法较传统方法在最大滑移量上精度提升了4.4%。在拉奎拉地震中,基于深度定权方法与传统拉普拉斯方法反演得到的最大滑移量分别为1.02 m,0.97 m。模拟试验和拉奎拉地震反演结果表明,对于主滑移区在断层浅部的地震,基于深度为拉普拉斯约束定权的方法可以较有效地解决传统拉普拉斯平滑约束反演断层滑动分布会低估最大滑动量的问题。

关键词：同震滑动分布拉普拉斯平滑约束拉奎拉地震深度定权最大滑移量

基于三角位错模型反演2013年芦山Ms7.0地震同震断层滑动分布

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基于三角位错模型反演2013年芦山Ms7.0地震同震断层滑动分布

作者：陈佳影西安科技大学

学位级别：硕士

精细化的断层滑动分布模型为研究断层活动状态、认识地震发震机制等提供重要基础,对于地震灾后评估、未来地震趋势判定以及防震减灾等工作具有重要的指导意义。2013年4月20日8时,中国四川芦山爆发Ms7.0地震,造成了重大的生命财产损失。... 详细信息

精细化的断层滑动分布模型为研究断层活动状态、认识地震发震机制等提供重要基础,对于地震灾后评估、未来地震趋势判定以及防震减灾等工作具有重要的指导意义。2013年4月20日8时,中国四川芦山爆发Ms7.0地震,造成了重大的生命财产损失。本次地震与汶川Ms8.0地震成因类似,是青藏高原向东扩过程中,受到四川盆地支撑阻挡,两大块体相互挤压、碰撞形成的一次破坏型地震。与汶川地震不同的是,此次芦山地震属于盲逆断层型地震,发震断层结构复杂,而对发震断层几何结构过于简化,会对同震滑动分布反演结果的可靠性以及对破裂过程的解释产生较大影响。三角形位错在构建复杂断层时可以有效避免位错元之间的间隙和重叠现象,适合曲面断层的构建。本文使用震区内33个GPS连续站与22个水准点同震形变观测结果以及2013年4月-2014年5月总共1993个余震精定位结果来研究芦山地震断层几何结构和同震滑动分布。本文主要的研究工作及结论如下:(1)基于GPS数据利用贝叶斯方法反演了芦山地震单一平面断层几何参数,反演结果显示芦山地震发震断层走向为207.56°,倾角为43.22°。通过结合余震精定位结果,在单一平面断层的基础上构建了断层倾角随深度增加而逐渐减小的曲面断层结构,其倾角从地表的63.9°高倾角连续变化到底部的15.8°低倾角,体现出其上陡下缓的特征。(2)在曲面断层几何模型的基础上,利用赫尔默特方差分量估计法联合GPS和水准数据基于三角位错模型反演同震滑动分布,反演结果显示芦山Ms7.0地震以明显的逆冲运动为主,只存在一个破裂峰值区,没有明显的破裂方向性。断层破裂面在近地表处无明显滑动,最大滑动量为0.98m,位于深度13.5km附近。释放的能量为1.05× 1019Nm,对应的矩震级为Mw6.63。GPS和水准数据拟合残差分别为2.8mm和7.6mm,与平面矩形位错反演结果相比,拟合残差分别减少了 1.3mm和1.9mm。(3)研究了不同断层几何结构以及位错模型对本次地震同震滑动分布的影响。基于矩形位错模型,在平面断层结构条件下,反演的最大滑动量为0.68m,GPS和水准数据拟合残差分别为4.1mm和9.5mm;在曲面断层结构条件下,反演的最大滑动量为0.74m,GPS和水准数据拟合残差分别为3.3mm和7.8mm。基于三角位错模型,在平面断层结构条件下,反演的最大滑动量为0.97m(规则三角形)和0.91m(不规则三角形),GPS和水准数据拟合残差为3.1mm和8.8mm(规则三角形)、3.2mm和9.0mm(不规则三角形)。反演结果均表明,无论是平面断层还是曲面断层,基于三角位错模型反演的最大滑动量均大于基于矩形位错模型反演的最大滑动量,且三角位错模型拟合结果更好,表明本文采用三角位错元构建的曲面断层模型不仅能更接近真实的断层产状,而且能更好的解释地表观测位移。

关键词： 2013年芦山地震同震滑动分布三角位错模型断层几何结构联合反演

构造转换区强震间相互作用机制的数值模拟研究:以2008—2020年4次M_(S)>6.0于田地震为例

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地球物理学报 2024年第1期67卷 156-171页

作者：刘雷李玉江季灵运中国地震局第二监测中心西安710054 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085

2008年于田M_(S)7.3地震后,阿尔金断裂带西南段的构造转换区内接连发生了2012年M_(S)6.2、2014年M_(S)7.3和2020年M_(S)6.4等强震.研究强震间相互作用对于理解强震的发震机制具有重要意义.本文通过构建阿尔金断裂西南段及邻区三维黏弹... 详细信息

2008年于田M_(S)7.3地震后,阿尔金断裂带西南段的构造转换区内接连发生了2012年M_(S)6.2、2014年M_(S)7.3和2020年M_(S)6.4等强震.研究强震间相互作用对于理解强震的发震机制具有重要意义.本文通过构建阿尔金断裂西南段及邻区三维黏弹性有限元模型,以强震同震滑动模型为约束,综合同震位错与震后黏弹性松弛效应的影响,研究4次强震间相互作用以及强震发生所引起的区域内断裂库仑应力变化.计算结果表明:考虑同震和震后效应的共同作用,后续3次地震发生前震源处库仑应力变化分别为-1.89×10~4 Pa、3.63×10~4 Pa和1.04×10~4 Pa,表明2008年于田地震延迟了2012年于田地震的发生,2008和2012年于田地震共同触发了2014年于田地震的发生,而前3次地震同样触发了2020年于田地震的发生.从不同构造部位强震间相互作用的结果来看,阿尔金断裂西南段尾端张性区内发生的正断型强震,对区域内北东向断层上的左旋走滑型强震有加载效应,造成强震的提前发生,同时也会延迟尾端张性区内近南北向的断层上正断型强震的发生.综合分析认为,阿尔金断裂和郭扎措断裂西段应力显著增加(>1.0×10~5 Pa),未来发生强震的可能性很高,需要重点关注.

关键词：于田地震同震滑动分布有限元模拟库仑应力变化地震危险性

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地震同震滑动分布反演的总体最小二乘方法

测绘学报 2017年第3期46卷 307-315页

作者：王乐洋李海燕温扬茂许才军东华理工大学测绘工程学院江西南昌330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室江西南昌330013 武汉大学测绘学院湖北武汉430079

同震滑动分布参数与地表形变间的线性关系依赖于格林函数矩阵的构造,格林函数矩阵元素与破裂面位置、几何参数、破裂方式及位错模型假设等因素有关。本文尝试考虑格林函数矩阵元素的误差来补偿上述原因在一定程度上对反演参数的影响,采... 详细信息

同震滑动分布参数与地表形变间的线性关系依赖于格林函数矩阵的构造,格林函数矩阵元素与破裂面位置、几何参数、破裂方式及位错模型假设等因素有关。本文尝试考虑格林函数矩阵元素的误差来补偿上述原因在一定程度上对反演参数的影响,采用同时顾及系数矩阵(格林函数矩阵)和观测向量两者误差的总体最小二乘方法反演同震滑动分布。首先确定了系数矩阵元素和观测向量的协因数矩阵,考虑到格林函数矩阵的病态性(秩亏),借助拉普拉斯二阶平滑得到正则化矩阵,采用总体最小二乘正则化法反演同震滑动分布。并对2009年意大利中部拉奎拉(L’Aquila)Mw6.3级地震实例进行同震滑动分布反演研究。结果表明,拉奎拉地震的走向为144.37°,倾角为59.06°,滑动分布的最大滑动量为0.95m,平均滑动角为-96.4°,主要滑动深度为4~15km的范围,地震矩为3.63×10^(18)N·m,对应的矩震级为Mw6.34。总体最小二乘与最小二乘法的滑动分布解存在一定差别,但差别的量级在10-4以内。

关键词：同震滑动分布总体最小二乘反演正则化拉奎拉地震

2023年甘肃积石山6.2级地震区域地壳形变特征分析

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：张文婷季灵运陈玉鑫刘传金徐晶中国地震局第二监测中心中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室中国科学院大学甘肃省地震局

2023年12月18日23时59分甘肃临夏州积石山县发生了Ms 6.2级地震。震中所在的拉脊山断裂带在调节区域构造变形过程中起着重要作用，研究该地震的地壳形变对认识区域构造活动特征至关重要。利用Sentinel-1 SAR卫星数据，基于雷达差分干涉... 详细信息

2023年12月18日23时59分甘肃临夏州积石山县发生了Ms 6.2级地震。震中所在的拉脊山断裂带在调节区域构造变形过程中起着重要作用，研究该地震的地壳形变对认识区域构造活动特征至关重要。利用Sentinel-1 SAR卫星数据，基于雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar， D-InSAR)和小基线集技术(Small Baseline Subset， SBAS)获取了该地震升降轨InSAR同震及震间形变场，并融合震间GNSS资料获取了震间三维地壳形变场。综合大地测量、地质、大地电磁以及余震精定位数据认为，此次地震是青藏高原北东向扩展过程中一次区域应力调节的结果，发震主断层位于倾向SWW的拉脊山北缘断裂南段，地震发生时，该主冲断层带动着NEE倾的反冲断层共同隆起，造成地表沿雷达视线方向(Line of Sight， LOS)最大抬升了8.9 cm。以InSAR同震形变为约束，反演得到发震断层最大同震滑移0.24 m，位于地下13.4 km，累计地震矩1.93×1018N·m，合矩震级Mw 6.1。此外，以三维地壳形变场为约束，反演得到发震断层震间走滑速率约1.9 mm/a，倾滑速率约2.4 mm/a，闭锁深度约17 km。受此次地震影响，拉脊山断裂东南段、倒淌河-临夏断裂中南段以及西秦岭北缘断裂西端等段落未来的地震危险性值得关注。

关键词：积石山地震 InSAR 同震滑动分布震间滑动速率闭锁深度库仑应力变化拉脊山断裂带

利用GPS和InSAR数据反演2011年日本东北M_W9.0地震断层的同震滑动分布

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地震学报 2015年第5期37卷 796-805,885页

作者：王永哲中国地震局地球物理研究所中国北京100081

本文首先对Envisat/ASAR数据进行干涉处理,获取2011年日本东北MW9.0地震的地表InSAR同震形变场;然后通过对InSAR同震形变数据重采样方法的深入分析,选择条纹率法结合干涉图的空间相干性对InSAR同震形变数据进行重采样;最后基于弹性半空... 详细信息

本文首先对Envisat/ASAR数据进行干涉处理,获取2011年日本东北MW9.0地震的地表InSAR同震形变场;然后通过对InSAR同震形变数据重采样方法的深入分析,选择条纹率法结合干涉图的空间相干性对InSAR同震形变数据进行重采样;最后基于弹性半空间位错模型,联合InSAR与GPS形变数据,采用最小二乘法反演发震断层的滑动分布.研究结果表明:考虑相干性的条纹率重采样方法,更适用于形变场中存在除断层外的有限边界、且形变场范围较大的InSAR数据重采样处理;断层滑动主要发生在地表以下50km范围内,最大滑动量为49.9m,矩张量为4.89×1022 N·m,所对应的矩震级为MW9.1,与地震学反演的结果比较吻合.

关键词：日本东北MW9.0地震合成孔径雷达干涉测量数据重采样同震滑动分布

InSAR观测青海玛多Mw7.4地震三维变形和同震滑动分布

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进展 2023年第19期 58-61页

作者：李玉珠项雨凡王婷吴亮亮王骏杰合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

2021年5月22日青海省玛多县发生Mw7.4地震。准确可靠的断层滑动模型能为震后救灾和地震危险性评估提供重要依据。本文采用InSAR技术通过处理哨兵卫星数据获取了地震高精度的地表同震位移场,联合升降轨观测同步估计了三维同震变形分量,... 详细信息

2021年5月22日青海省玛多县发生Mw7.4地震。准确可靠的断层滑动模型能为震后救灾和地震危险性评估提供重要依据。本文采用InSAR技术通过处理哨兵卫星数据获取了地震高精度的地表同震位移场,联合升降轨观测同步估计了三维同震变形分量,并采用非负最小二乘算法反演了此次地震的三维同震滑动分布。结果表明地震造成了明显的地表变形,最大视线向位移达到100 cm,地表变形主要以水平位移为主,垂向位移较为微弱,发震断层破裂以左旋走滑为主,断层最大滑移量超过5 m,同震破裂主要集中于0~18 km深度,并且在震中的东西两侧都存在明显的破裂分布。以上数据表明此次地震是一次双侧破裂事件,InSAR观测约束的地震矩为1.6×1020 N·m,对应的矩震级为Mw7.4级,与地震学观测结果基本一致。

关键词：玛多地震 InSAR观测三维变形同震滑动分布

2016年新疆阿克陶M_S6.7地震InSAR同震形变与滑动分布特征

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地震研究 2018年第3期41卷 415-422页

作者：邱江涛赵强林鹏中国地震局第二监测中心陕西西安710054 中国地震局地震研究所湖北武汉430071

2016年11月25日新疆阿克陶M_S6.7地震发生在帕米尔构造结的弧顶地区、木吉断陷盆地西端附近,此次地震主震破裂过程复杂,根据地震波反演确定的震源机制解也存在较大差异。利用InSAR技术处理Sentinel-1SAR影像数据获取了此次地震的同震形... 详细信息

2016年11月25日新疆阿克陶M_S6.7地震发生在帕米尔构造结的弧顶地区、木吉断陷盆地西端附近,此次地震主震破裂过程复杂,根据地震波反演确定的震源机制解也存在较大差异。利用InSAR技术处理Sentinel-1SAR影像数据获取了此次地震的同震形变场,基于弹性半空间位错模型,确定了断层几何参数和滑动分布模型。结果表明,分布式滑动模型能较好地解释观测到的InSAR地表形变场。本次地震包括了至少2次破裂子事件,分别位于中国地震台网测定的震中以东约7 km处(74.11°E,39.25°N)、以东约33 km处(74.49°E,39.16°N)。地震引起的形变场呈上下对称性分布,最大LOS向形变量为20 cm。地震同震位错以右旋走滑为主,主要的滑动量集中在地下深度0~20 km处,最大滑动量为0.84 m。发震断层为木吉断裂,此次地震显示印度板块的北东向推挤作用在增强。

关键词：阿克陶地震 InSAR 同震滑动分布木吉断裂震源机制

用U曲线法确定地震同震滑动分布反演正则化参数

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大地测量与地球动力学 2018年第11期38卷 1196-1201页

作者：王乐洋赵雄东华理工大学测绘工程学院南昌市广兰大道418号330013 流域生态与地理环境监测国家测绘地理信息局重点实验室南昌广兰大道418号330013 江西省数字国土重点实验室南昌广兰大道418号330013

针对地震滑动分布反演中正则化参数选取问题,提出利用U曲线法确定地震滑动分布反演正则化参数。利用U曲线法、L曲线法设计模拟实验,并将两种方法应用到芦山实际震例反演中。模拟实验以及芦山实际震例反演结果表明,利用U曲线法确定正则... 详细信息

针对地震滑动分布反演中正则化参数选取问题,提出利用U曲线法确定地震滑动分布反演正则化参数。利用U曲线法、L曲线法设计模拟实验,并将两种方法应用到芦山实际震例反演中。模拟实验以及芦山实际震例反演结果表明,利用U曲线法确定正则化参数反演地震滑动分布结果与L曲线法相比具有反演精度高、无需依赖数据拟合精度等优势。

关键词：同震滑动分布正则化参数 U曲线法 L曲线法芦山地震