GNSS约束的2022年泸定M6.8地震滑动分布及同震应力变化

2022年9月5日四川泸定县发生M6.8级强震,震中位于鲜水河断裂东南末端,野外地质调查初步结果显示本次地震并未发现明显的地表破裂迹象.本文基于震后科考GNSS流动观测和震中周边连续站观测资料,解算并提取震中90 km范围内31个测站的静态水平向同震位移.结果显示:GNSS同震形变场空间分布呈现明显的左旋走滑特征,观测到的最大水平向同震位移达23 cm,震中距50 km范围内同震位移量普遍大于1 cm.基于GNSS观测资料反演得到的同震滑动分布显示泸定地震地表破裂主要集中在磨西至田湾之间,主破裂深度2~8 km,最大滑动量~1.96 m,地震矩9.25×10^(18)N·m,对应矩震级M_W6.6.静态库仑应力结果显示本次地震增强了震源破裂区周边活动断层的库仑应力,并触发了大量余震,余震主要发生在库仑应力增强区域.结合震间闭锁分布、历史地震及库仑应力变化,我们认为未来需要密切关注与磨西断裂交接的安宁河、大凉山断裂以及康定—磨西段的地震危险性.

高频BDS/GPS融合PPP确定2021年玛多M_(W)7.4地震三要素

基于GREAT程序,利用GPS和BDS/GPS融合PPP(精密单点定位)获取了2021年玛多M_(W)7.4地震10个高频GNSS测站的地震时间序列,并通过历元间差分法获得了震前30 min的速度时间序列。分析发现,相对于GPS,BDS/GPS速度时间序列在东西、北南、垂直3个方向的精度分别提高了14.8%、15.2%和3.5%。利用STA/LTA(短时窗平均/长时窗平均)方法,从各测站GPS和BDS/GPS时间序列中提取了地震波初至时刻;利用2种时间序列计算得到的震中位置和发震时刻分别为(34.6°N,98.54°E),18:04:28.8和(34.63°N,98.51°E),18:04:29.2(UTC);利用GPS和BDS/GPS峰值地面位移,根据经验公式反演了玛多地震震级分别为M_(W)7.34和M_(W)7.36,BDS/GPS震级与GCMT公布的结果(M_(W)7.4)更为接近。结果表明:BDS/GPS融合PPP解算可提高时间序列稳定性并降低噪声,更真实地描述震时地表位移变化,从而提高震级解算准确性,更好地为地震预警、地震应急救援等工作提供数据支持。

湖北CORS系统数据质量评估分析

利用TEQC软件对湖北CORS网络GPS台站2011-07—2012-09月的数据进行了质量检查,结果表明,HBCORS网络99.4%的数据质量优于IGS的数据指标。

湖北地区现今地壳运动的GPS监测与分析

利用GAMIT/GLOBK软件处理湖北CORS网络、陆态网络等76个连续站2011-05~2013-06的GPS观测数据,得到各测站的精确坐标及测站的时间序列。给出全部测站的水平速度场,各测站的运动速度为6~9mm/a,运动方向以东向或东南向为主,与华南块体的运动特征基本一致。初步结果表明,湖北地区内部不存在明显的差异运动。同时,计算了湖北地区的主应变率、最大剪应变率。结果表明,湖北地区最大剪应变率敏感区主要分布于断裂带集中的地区,分别位于巴东、秭归和郧县-竹山附近,最大值约为(1.43~1.73)×10^(-7)/a,这一结果与湖北2014年秭归发生的4.5级、4.7级地震以及2014年房县4.0级地震有明显的对应关系。

Kalman滤波在地震电离层TEC异常探测中的应用

基于中国地壳运动观测网络GPS观测资料解算的电离层TEC数据,利用Kalman滤波方法对2008年5月12日汶川Ms8.0地震前的电离层TEC进行异常探测研究,并与以前的处理结果进行对比,对比结果表明:利用Kalman滤波方法能够有效地探测到震前的电离层TEC异常扰动。

高压线路对GPS接收机性能及观测数据质量影响的测试与分析

开展500kV和220kV高压输电线路对GPS观测的影响实验,发现高压输电线路产生的电磁和无线电干扰对GPS接收机内部噪声无显著影响,而GPS观测的多路径效应受高压输电线路的影响显著,并且其影响量值与电压值及与高压线的距离成正比。同时,高压输电线路对接收机捕获数据的性能、接收机钟的稳定性、观测信号L1、L2载波信噪比、观测值周跳以及基线和点位坐标的解算精度无显著影响。

2015年尼泊尔M_W7.9地震对青藏高原活动断裂同震、震后应力影响

2015年尼泊尔MW7.9地震重烈度区从震中向东延伸,致灾范围包括尼泊尔、印度北部、巴基斯坦、孟加拉和中国藏南地区,其应力调整对邻区和周边活动断裂可能产生重要影响.本文基于地震应力触发理论,采用岩石圈地壳分层黏弹性位错模型,计算了尼泊尔MW7.9地震引起的周边断裂,特别是青藏高原活动断裂的同震和震后库仑应力变化.结果显示,尼泊尔地震同震效应引起大部分震区库仑应力升高,余震主要分布在最大同震滑动等值线外部库仑应力升高区域;少量余震靠近最大滑动量区域,可能该区域积累的地震能量在主震期间没有完全释放.尼泊尔地震同震库仑应力对青藏高原,特别是中尼边境区域活动断裂有一定影响.亚东—谷露地堑南段、北喜马拉雅断裂西段、当惹雍错—定日断裂和甲岗—定结断裂同震库仑应力升高,其中当惹雍错—定日断裂南端,北喜马拉雅断裂西段同震库仑应力变化峰值超过0.01 MPa;帕龙错断裂、班公错断裂、改则—洞措断裂库仑应力降低,其地震发生概率有所降低.震后应力影响方面,未来40年内黏弹性松弛作用导致北喜马拉雅断裂、改则—洞措断裂和喀喇昆仑断裂整体应力卸载;藏南一系列正断层震后应力持续上升,其中帕龙错断裂南段受到震后黏弹性库仑应力影响,由应力阴影区逐渐转化为应力增强区,当惹雍错—定日断裂南段应力进一步加强,震后40年其南端应力变化峰值达到0.1345 MPa,亚东—谷露断裂南段应力亦持续增强.藏南正断层的地震活动性值得进一步关注.

大规模GPS揭示的华北地区现今垂直运动

对华北地区1999年以来的大规模GPS流动站、连续站观测资料采用最新的数据处理策略进行统一处理,获得364个测站的有效垂直运动速度场。结果显示,该区域垂直形变有升有降,总体上与地貌相关:山西高原、燕山及苏鲁带以隆升为主,而华北平原由于开采地下水造成大面积下沉。通过对垂直运动场进行区域平均分析,得到山西高原平均上升速率为1.8 mm/a,苏鲁造山带及燕山地区上升速率不显著。华北平原的垂直运动主要以沉陷为主,最大下沉速率达144.0 mm/a,平均为40.0 mm/a。大规模GPS垂直运动特征显示,华北地区现今垂直运动是新构造运动的继承,并叠加有人为造成的地面沉降。

GLONASS卫星广播星历精度分析

讨论了对GLONASS卫星广播星历进行误差分析采取的方案;通过对GLONASS广播星历与IAC分析中心精密星历与钟差产品的比较,分析了连续两周所有健康GLONASS卫星的广播星历轨道及钟差的误差特性。分析结果表明:当前GLONASS广播星历轨道误差的径向均方根误差在1 m以内,切向均方根误差在6 m以内,法向均方根误差在4 m以内,GLONASS钟差误差均方根误差在15 ns以内;从空间信号测距误差(SISRE)分析,GLO-NASS卫星广播星历整体精度优于4.5 m。

基于GNSS和InSAR约束的2021年玛多M_(S)7.4地震同震滑动分布及应用

2021年5月22日青海省果洛藏族自治州玛多县发生M_(S)7.4地震,震中位于青藏高原中部的巴颜喀拉块体,这是近20多年来在巴颜喀拉块体周边发生8次M≥7级强震后,块体内部的一次强震,也是汶川地震以来中国大陆发生的最大一次地震,因此该地震的成因及周边地区未来的地震危险性值得重点关注.本文利用震后及时获取的39个近场流动GNSS观测,联合61个GNSS连续观测、Sentinel-1和ALOS-2 InSAR观测获取了本次地震精细的同震形变场,以此为约束,基于均匀弹性半无限位错模型,反演了发震断层的滑动分布,并计算了同震库仑应力变化.GNSS水平同震形变十分显著,断层南北两侧的GNSS点位,最大水平形变分别达0.7 m和-1.2 m,距震中200 km的测点仍有1 cm左右的同震形变.Sentinel-1和ALOS-2的升降轨InSAR同震形变场显示此次地震造成了约160 km长的地表破裂,最大视线向形变分别达0.9 m和1.2 m.同震滑动分布模型显示,发震断层由主段和次段组成,长度分别为170 km和20 km,主段倾向北,倾角85°,平均滑动角为-4.36°,表明玛多地震是一次典型的走滑型地震.次段倾向南,倾角68°,平均滑动角为-11.84°.地震破裂主要集中在0~15 km深度范围,最大滑动量为4.4 m,对应深度6.97 km.反演给出的矩震量为1.61×10^(20)N·m,对应矩震级M_(W)7.4.主发震断层上存在4个凹凸体,玛多地震是一次不对称双侧破裂事件.结合余震精定位、野外调查及地质资料,我们认为主发震断裂为昆仑山口—江错断裂,东部的次级破裂与主破裂机制不同.同震库仑应力结果显示,东昆仑断裂玛沁段应力有所增加(>0.01 MPa),处于应力加载状态,未来发生强震的危险性较高.

近场位移数据约束的2013年芦山地震破裂模型及其构造意义

以往的研究显示了2013年芦山MS7.0级地震发震断层的隐伏逆冲断层基本特征,但是破裂深部细节差异较大.本文以近场密集的同震形变数据约束芦山地震破裂面几何形状及滑动分布,结果显示芦山地震破裂面具有铲状结构,上部16km为43°～50°高角度断层,深部16～25km为小于27°的低角度断层,破裂深度与重定位的余震分布深度一致.破裂分布模型清楚显示上下两个断层上各有一个滑动幅度大于0.5m的峰值破裂区,最大滑动量1.5m位于13km深处.重定位的余震分布基本都落在最大滑动量等值线外部库仑应力增加的区域.芦山地震破裂面几何形状和滑动分布特征与2008年汶川MS8.0级地震映秀—北川破裂相似,支持龙门山冲断带发育大规模的近水平滑脱层,是青藏高原东缘地壳缩短增厚、龙门山挤压隆升的重要证据。

2021年青海玛多M_(W)7.4地震GNSS同震形变场及其断层滑动分布

2021年5月22日青海玛多M_(W)7.4地震作为发生在巴颜喀拉块体内部的一次强震,再次引起了人们对该地区地震活动性的强烈关注.本文基于震后GNSS流动观测和区域连续GNSS站资料,解算了106个站点的同震形变及其中17个站点的高频形变波形.同震形变场显示玛多地震具有典型的左旋走滑特征,GNSS观测到的最大同震位移达到1.2 m.GNSS与InSAR数据相符度较高,GNSS提供了准确的近场形变信息.基于GNSS同震形变场,本文反演了断层滑动分布,并计算了发震断层上产生的库仑应力变化.结果表明,发震断层的滑动破裂存在多个凹凸体,破裂分段特征明显且出露地表,与野外地表破裂考察和余震分布吻合,主体破裂位于断层面0~10 km的浅部区域,最大滑动量达到4.6 m,地震矩1.63×10^(20)N·m,矩震级为M_(W)7.4;发震断层上静态库仑应力增加区域与余震分布具有一致性,说明余震主要是由静态库仑应力加载而触发的.

西南天山地表三维位移场及断层位错模型

利用1992—2012年间西南天山GPS观测和2003—2009年EnviSAT卫星InSAR图像,构建西南天山与塔里木盆地间（喀什坳陷）震间变形的三维位移场,约束区域内滑脱断层运动模型.结果显示：位于喀什坳陷基底与沉积盖层间埋深为12～18km的主滑脱断层进入西南天山（迈丹—喀拉铁克断裂带以北）沿高角度断坡深入天山底部至23～33km,并北倾1°～2°延伸至天山内部,从完全闭锁到自由蠕滑,滑动速率9～10mm·a^-1.依据断层位错模型,1902年阿图什M8大地震可能从铁列克断层根部23km左右开始破裂,沿高角度断坡断层扩展25～30km的距离至科克塔木背斜南翼托特拱拜孜—阿尔帕雷克断裂.1902年阿图什地震可能导致阿图什背斜下方埋深2～12km的高角度断坡断层以2～3mm·a^-1速率持续蠕滑,蠕滑过程释放的应力等价于一次Mw6.7左右的中强地震,西南天山及喀什坳陷基底滑脱断层控制了西南天山及前陆地带的现今变形和地震活动.

用多种数据构建2008年汶川特大地震同震位移场

本文主要以GPS、精密水准观测和卫星SAR遥感图像分析2008年汶川特大地震同震位移特征.GPS数据包括:(1)四川盆地和川西高原地区各类国家等级GPS网点复测;(2)沿破裂带国家天文大地网GPS复测.前者推算的同震位移测定精度优于2cm,后者6～8cm.SAR遥感资料包括:(1)ALOS卫星升轨相位干涉图像,精度优于8cm;(2)ALOS和ENVISAT卫星影像合成的三维位移图,精度优于0.5m.同震位移场显示,断层下盘(四川盆地)变形总体呈扇形集中指向震中,断层上盘(龙门山)变形总体上呈逆时针旋转态势,最大的实测水平位移5.5m.汶川、理县、茂县等地测站位移指向破裂带方向,而平武、青川等地测站逐渐转变为平行,乃至远离破裂带方向,与汶川地震逆冲兼走滑的破裂特征一致.断层上盘大幅隆升,下盘靠近断层的区域以下沉为主,远场表现为幅度很小的隆升,垂直升降区域间,有一条与龙泉山断裂带平行的升降过渡带,调节龙泉断层的应力状态.用实测变形场检验多个地震波破裂模型表明,近场(距离断层50km)模型形变准确度可达40～50cm,远场精度优于5cm.

GPS与InSAR揭示喀什坳陷及邻区的垂直运动与构造特征

利用喀什地区10年间的GPS点位观测及200多景2003—2007年间的SAR图像,采取层叠InSAR技术获得了喀什坳陷区与南天山及帕米尔块体的现今构造活动的垂直速度场,结果表明:喀什坳陷区的垂直运动具有明显的分界特征,北部以阿图什南翼断层为界,西南以乌泊尔断层为界,东部为塔里木盆地所围限的喀什坳陷区垂直形变表现为下沉,幅度约1 mm/a,而喀什坳陷区的外围为隆升,幅度约为1 mm/a,隆升速度由西往东逐渐减小,表明塔里木盆地基底与南天山及帕米尔高原交界的前缘界线分别为阿图什南翼断层及乌泊尔断层;柯坪推覆构造体内的垂直运动与主要推覆体的构造活动密切相关,即山体褶皱带隆升,谷地沉降,隆升及沉降的速率约为1^-1.5 mm/a;普昌断裂虽然横切柯坪推覆构造体,但横跨该断裂的剖面表明普昌断裂两侧没有明显的垂直形变运动,进一步表明普昌断层作为"类转换断层",其运动以走滑为主。

高频GNSS形变波的震相识别：模拟实验与实例分析

高频GNSS震时形变波震相及识别是GNSS地震学的重要内容.在实时数据处理基础上,本文利用振动台的高频GNSS观测实验,并结合近期部分大震的高频GNSS形变波震相特征进行研究.数据处理结果表明,实时处理与事后处理的精度在同一量级,且与采样率无关.通过与同址观测强震仪和地震计记录的对比及特定震相的频谱分析,发现高频GNSS可完整记录P波、S波、Love波及Rayleigh波震相,影响震相记录的主要因素是GNSS定位精度与震级,而仅当震中距很小时,采样率将产生一定影响.研究结果得出:基于地震波传播规律,利用高频GNSS台阵记录的形变波空间分段特征,结合震相运动轨迹及其他地震波记录,可实现实时高频GNSS形变波的震相识别.

用超长基线解算分析汶川地震动态形变特征

以远距离的IGS武汉GPS站为参考站,用超长基线双差瞬时精密定位技术,获取汶川Ms8.0地震震时震区连续GPS站1 Hz动态形变序列。同时以较近距离的雅安站为参考站解算动态形变序列,结果显示,两者的形变结果具有很好的一致性。距离断层较近的郫县、成都、绵阳、中江等站形变较大(形变最大的郫县站最大振幅达1.034 m);位于震中南侧的邛崃、雅安等站形变较小。利用动态时序的地震波到时和震中距离估计地震波地壳平均速度为3.1 km/s。

日本Mw9.0强震的高频GPS形变波特征初探

利用高频GPS数据长基线双差精密定位技术,获取2011年3月日本Mw9.0强震近场和远场GPS连续参考站的瞬时动态形变。分析表明:距震源较近的IGS站(USUD)的同震动态形变水平方向幅度超过60 cm,震后水平形变达到30 cm;位于远场的GPS连续参考站(JLYJ)的动态形变,清晰地给出了地震面波引起的地表形变波形。对JLYJ站的谱分析表明,地震面波引起的动态形变周期为10～17 s,并出现了两次峰值,东西向和垂向上的动态位移量远大于北南向,说明JLYJ站的形变主要由Rayleigh波及其谐波所主导,Rayleigh波的传播速度为3.5 km/s,波长约50 km。

2015年尼泊尔地震破裂过程的统一模型

模拟2015年尼泊尔地震(主震M_w7.8及最大余震M_w7.3)GPS/InSAR同震位移、远震体波、高频GPS位移波形和强震加速度记录,构建统一震源模型.统一模型分布特征主要由InSAR观测决定,地震矩释放过程则与P波模型相似,静态与高频GPS观测增加了对破裂时空特征的约束强度;各种比对表明,该模型对各基于单一类型反演模型具有很好的兼容性,棋盘测试展现其具有更优空间分辨率,最小可恢复20 km×20 km尺度的空间特征,压缩了非同震信号或误差导致的零散瑕疵,主、余震破裂具有更好的空间对应关系.主震展布范围为140 km×80 km;4 m以上破裂集中在加德满都以北30 km、深度15 km的狭长区域内,最大滑动量为7.4 m;破裂持续总时长为60 s,破裂速度为3.3 km·s^(-1),子断层上升时间在10 s内.M_w7.3余震破裂区域位于主震东侧边缘,滑动量围绕震中扩散,扩展范围为30 km×20 km,最大滑动量约为4.4 m,总破裂持续时间为35 s.本次地震中静态和高频的GPS观测亦具备独立约束主震破裂扩展过程的能力.

呼图壁地下储气库地表盖层变形的GPS研究

利用新疆呼图壁地下储气库地表盖层由13个点位组成的形变监测网的前5期GPS观测资料,研究地下储气库注、采过程中地表盖层的变形响应。通过获取地下储气库运行过程中地表盖层形变的三维时间序列,并结合井口压力数据,区分地下储气库在不同过程中的变形信号。研究结果表明,地表盖层在储气库注、采过程中水平方向上存在明显的"呼吸效应",储气库每MPa气井压力变化在注、采周期内对地表变形造成的影响在水平方向上分别达到1.02、1.24mm,垂直方向分别达到-1.11、0.86mm。