多轨PSInSAR监测华北平原地表垂直形变场

针对PSInSAR技术监测大空间尺度地表垂直形变场的不足,提出通过基准转换与数据拼接、融合不同轨道多个独立片区(Frame)获取大空间尺度地表垂直形变场方法.由于不同轨道主影像选取的参考基准不一致、不同轨道垂直基线不同、不同片区相位解缠的参考PS不同等因素影响,使得PSInSAR获得的不同轨道地表垂直形变场的空间基准存在差异,提取的地表形变信息不具有可比性.利用两个相邻片区重叠区域的PS点集,根据迭代最近点算法提取两片区公共区域内同名点,并兼顾同名点距离的权,精确计算两片区的配准参数,实现两片区的"无缝"连接,最后使各独立片区拼接成一个连续的大空间尺度地表垂直形变场.本文推导了多轨PSInSAR技术获得的不同片区形变场基准转换与数据拼接的数学模型,并以华北平原(115.32°E—118.79°E,36.81°N—40.58°N)为实验区,解析了3个不同轨道共12个片区PS目标,获取了研究区2006—2010年地表垂直形变速度场.分析表明:(1)研究区大范围处于下沉状态,形成以北京、廊坊、天津、沧州、泊头—德州等城市为中心向外扩展的地表沉降发展态势,几个沉降中心的平均沉降速率分别达到-34.7mm/a、-26.3mm/a、-64.2mm/a、-34.6mm/a和-37.7mm/a;(2)地表沉降的空间分布特征表明,城市工业生产和生活抽取地下水是地表沉降的主要诱因,农业灌溉和油气开采是导致华北平原大范围地表沉降的另一个重要因素;(3)研究区最大沉降带沿北北东向展布,与区内断裂分布一致,表明沉降的空间分布受到断裂带控制;(4)利用地表同期一等水准测量成果检验了本研究结果,精度达到4.72mm,表明本文提出的数据处理策略能够满足大时空尺度地表形变监测的需求.

汶川M_S 8.0地震前InSAR垂直形变场变化特征研究

利用D-InSAR技术,选用汶川地震前日本ALOS/PALSAR数据,提取了汶川地震前4个条带的形变场,形变场覆盖了映秀镇、茂县、北川县、平武和青川县.结果显示,汶川地震前形变场沿断层呈"凸"状对称形变分布特征,沿发震断层附近出现隆起形变,而远离发震断层两盘均出现下沉,且随着远离断层距离的增加,沉降幅度逐步增加.在断层两侧附近的平武、北川、安县、江油一带出现了大面积形变隆起,幅度为5～10 cm,且断层西侧抬升范围大于东侧.在映秀镇和汶川地震震中附近,沿断层两侧呈现出小范围斑块状隆起,范围在10～15 cm.该隆起区域与汶川震中位置和破裂最强烈段落基本一致.在远离断层的两盘区域出现沉降,绵阳至成都一带沉降范围在0～-10 cm之间,松潘至文县一带沉降范围在-5～-10 cm之间.研究表明对于处于闭锁阶段的逆冲断层,震前的垂直变形可能是其主要变形特征.虽然获得的震前形变变化可能存在5 cm的DEM和对流层大气延迟造成的误差,但这种震前垂直形变场变化趋势仍然存在,可能为地震监测预报提供科学依据.

基于InSAR与GPS观测的汶川同震垂直形变场的获取

发震断层的形变是断层活动的重要参数之一,对认识断层性质、震源机理有重要作用。文中以逆冲性质为主的汶川地震为例,采用符合地表水平形变特征的Biharmonic样条插值对GPS水平形变矢量插值,然后再分解为EW和SN向分量。利用可靠的GPS观测值对InSAR参考点进行校正,统一两者的坐标系。通过对汶川地震视线向形变场剖面与GPS对比分析发现,断层上盘GPS与InSAR观测参考点相差9.93cm,而下盘则为-11.49cm。在此研究基础上,通过GPS水平形变场与InSAR视线向形变场联合解算,获取了汶川地震垂直连续形变场。结果表明,断层两侧垂直形变衰减较快,横跨断裂带形变量>30cm的宽度不超过50km;沿发震断层附近垂直形变高值区分布不均匀,主要集中分布在发震断裂的汶川县城至都江堰段、茶坪—北川—南坝段和青川段。这3段各有特色,南段断层两侧垂直形变极不对称,主要以上盘剧烈抬升为主,最大抬升区域在映秀镇至连山坪一带,抬升量达到5.5m。中段表现为较强的反对称性,断层一侧抬升另一侧沉降。该段上盘最大抬升区域在茶坪东侧,抬升量为255cm,下盘最大沉降量在永庆,沉降量为-215cm。北端垂直形变相对较小,主要分布在青川北侧,呈对称分布,在发震断层最北端,最大抬升量为120cm。

鄂尔多斯地块周缘垂直形变场负位错反演与应变积累研究

利用鄂尔多斯地块及其周缘1970~2014年的垂直形变速率场资料,借助负位错反演研究该区域长期应变积累。结果表明,地块东北缘山西断陷带中北段年均能量积累增量、剪应力强度都较高,西南缘六盘山断裂与渭河断裂西段次之;山西断陷带中南段至晋陕交界处年均剪应力强度较高且显示一定程度的能量积累;西秦岭构造区尤其西秦岭北缘断裂西段、晋冀蒙交界区也反映一定程度的能量积累特性。

岛弧构造的垂直形变场与水平位移场及其构造运动和地震活动特征

本文根据水平构造应力作用，推导了弧形构造的理论垂直形变场、水平位移场和应力场，进而对全球性的岛弧构造带在构造运动、地震活动和震源机制等方面的特征给出了新的解释；提出岛弧等弧形构造主要是在弧形构造位移场、应力场作用下逐渐形成的，而大洋板块的俯冲作用是次要的。

龙门山及汶川M_S8.0级地震垂直形变场研究

2008年5月12日四川汶川MS8.0级大震,不但对震区人民群众生命财产带来重大灾难,也给地震工作者带来了一系列新的科学挑战。汶川地震发生之后,中国地震局迅速启动了汶川地震地表破裂地质调查、龙门山断裂带地壳结构地球物理探测、龙门山断裂带及汶川地震地壳形变场监测、汶川地震工程震害调查等一系列科学考察工作。本报告主要介绍本次科学考察工作就汶川8.0级地震及龙门山断裂带垂直形变所取得的监测研究成果。

西海固地区近期垂直形变场分析

本文采用分段线性速率整体动态平差法处理了西海固地区七十年代以来的多期水准资料,并用形变场图象及数字特征量等分析了该区垂直形变场变化特征及其与地震活动的关系。认为该区自1981年以后区域应力逐渐增强,再经1990年前后应力场调整,目前已恢复到正常的继承性运动状态。

辽西地区垂直形变场演化特征及与彰武地震的关系

研究了辽西地区垂直形变场的演化特征，结果表明，该区形变场的演化具有明显的阶段性和分区性．１９８２年以前，彰武、新民一带是形变梯度相对密集带，且形变等值线在此发生转折；１９８２－１９８４年在新民一带出现过加速上升；彰武地震后在震中区出现最大下沉量３０多毫米的北西向下沉条带．１９５８年以来，本区形变差异运动主要集中在北部，绕阳河断裂在近期有过明显活动，它是彰武４．８级地震的控震构造．

多面函数拟合区域垂直形变场中核函数的优化选择

应用4种核函数对3个不同地区的垂直形变场进行多面函数拟合比较,并通过外符合精度以及得到的实际等值线图来综合选择较优核函数。通过对比发现,锥面函数是一种很好的核函数,适应性较强,能较好地拟合出区域垂直形变场的升降变化,具有一定的实际应用价值。

强震蕴育过程中区域垂直形变场多种动态信息演化特征

以区域精密水准重复观测资料为依据，用定性与定量相结合的方法，研究了发生于我国大陆板内的１９９６年丽江７．０级等几次强震过程中区域垂直形变速率、剪切变形率、扩张变形率和体积变化率等形变场多种信息的动态演化特征。结果显示：强震蕴育过程中，区域垂直形变场在空间和时间上均会出现不同程度的非均匀态特征。在此基础上，结合区域构造，进一步研究了判定强震危险区的形变前兆场多种信息异常综合标志，得出了一些用大地形变进行强震预测的初步结论。

山东地区近期垂直形变场精细特征分析

利用山东地区38个GNSS基准站2011～2016年连续6a的观测数据,对山东地区地壳垂向形变场特征进行系统分析。结果表明,山东地区地壳垂向形变具有明显的差异性,形变量最大的区域为山东西南部地区,形变速率约为-24.0mm/a;西北部地区形变速率较大,为-15.0mm/a;东南部以及沿海地区沉降速率较小,为-0.5～3.0mm/a;而在中部地区(泰山山脉)呈隆升趋势,形变速率为0.3～5.0mm/a。

邵武-河源断裂带中段重磁、垂直形变场特征及其与地震的关系

综合利用流动重磁和流动跨断层短水准复测资料,分析了邵武-河源断裂带中段重磁场和地壳形变场的时空强变化特征。结果表明:地磁场的变化与监测区的地震活动有较好的对应关系,在震源区附近会出现重力场变化的异常梯度带;断裂两盘垂直形变受区域断裂控制,其差异性变化有指示局部地区孕震活动的作用。

辽宁地区垂直形变场特征再研究

本文利用动态拟稳平差方法及经典平差方法分别处理了1956-1961年～1978—1983年、1982—1983年～1988年两组垂直形变资料,并绘出垂直形变图,用以分析、说明辽宁地区长趋势垂直形变场及辽南地区近期垂直形变场特征.得出:1.辽宁地区长趋势垂直形变场明显受区域地质构造单元控制.辽东台隆、燕山台褶带相对缓慢上升,下辽河断陷下降,三块主体构造单元均呈向渤海沿岸倾斜的趋势.2.海城地震发生在形变等直线发生转折,不同构造单元差异运动交界地带.3.辽南地区近期垂直形变场出现反向运动,并在岫岩县附近形成一条北北西向强烈挤压带.

鄂尔多斯周缘断陷盆地带垂直形变场分析

鄂尔多斯块体是一个内部结构完整作整体不对称隆起运动的块体。主要构造运动发生在块体周缘断陷盆地带和断裂带上。除块体的西南侧为挤压构造带以外,四周被规模不等的断陷盆地所围陷,块体与盆地之间均有区域构造控制,而断陷盆地带均有多个地堑或半地堑作一定斜列式排列,形成于新生代以来不同时期。本文利用布设在块体周缘的39个环线约1万多公里的复测水准资料,选取了能够代表现今地壳活动趋势的水准点555个,采用水准网动态秩方平差方法,在MC-6800微机上进行了平差计算,得出年平均垂直形变速率。并分别绘制了鄂尔多斯块体及其問缘断陷盆地带垂直形变立体图和垂直形变速率等值线图。同时以绥德为起点作了3张垂直形变剖面及地形剖面图:“绥德--武川垂直形变剖面及地形剖面图”;“绥德--西安垂直形变剖面及地形剖面图”;“绥德--石家庄垂直形变剖面及地形剖而图”。用来研究块体周缘及其断陷盆地带在地壳运动中的最新活动强度及活动方式。通过综合分析研究得出:鄂尔多斯周缘断陷盆地带现今垂直形变场受区域地质构造控制,差异运动以继承性运动为主。各盆地相对下沉,而大部分山区继续隆起。由于受青藏块体向东北推挤所产生的掀斜运动和华北块体的挤压,碰撞的共同作用,使块体星现出南高北低的缓慢抬升运动,上升速率为+1mm/y左右,。用时指出了西海固地区和山西的临汾,太原地区构造应力有所加强,应作为重点临测地区。

彰武地震前后垂直形变场局部反向原因探索

以探索彰武地震前后垂直形变场局部反向原因为目的，利用动态秩亏平差方法处理辽宁地区水准、重力复测资料。依据重力场变化图按网格法计算重力场变化对垂直形变场的影响，绘制消除重力场变化影响的垂直形变场图。

利用水准资料研究西秦岭地区的垂直形变

基于1970年至2006年的水准观测资料,以高差变化速率为观测值、观测点速率为未知参数的最小二乘整体网平差方法获取了西秦岭地区长期地壳垂直运动速度场图像。结果表明:相对宝鸡基岩点(陇褒17),六盘山周围地区表现为明显的隆升态势,隆升速率达2～3 mm/a;兰州地区整体呈现下沉趋势,下沉速率为1.5 mm/a。

民乐-山丹6.1级地震前后的地壳垂直形变

利用青藏块体东北部的区域水准、跨断裂水准和断层形变资料，分析了2003年10月25日民乐-山丹6．1级地震前后的地壳垂直形变。结果表明，震前出现了明显的长、中、短期形变前兆异常。在经历了1995～2000年的缓慢形变阶段后，2000～2002年祁连山断裂带中、西段形变显著加速，2003年3～10月断层形变异常数量经历了一个“少-多-少”的演变过程，并沿构造体自外围向震中附近收缩；震后祁连山断裂带中、西段形变反向，东段则出现局部隆起区。

利用垂直形变资料分析龙岗火山的活动性

首先分析了龙岗火山区及其附近20多年来5条水准路线所反映的垂直形变背景场情况,发现相对于长春基准点,长白山区东部和北部地区主要表现为大面积下沉运动,而龙岗火山区则表现为相对上升运动;然后分析了龙岗火山区主要隆起区垂直形变场变化以及剪切和张裂变形率变化,所得结果均反映了长抚线发生了较明显的活动;最后运用改进的Mogi模型,采用L曲线法反演了主要隆起区可能的压力源参数。结果表明,龙岗火山区岩浆的位置在42.1°N,126.5°E附近,与深地震测深研究结果近似。相对于长白山天池火山,压力源等效半径变化较大,达到183m左右,源的深度在30km左右,相对较深。

三峡库区垂直形变有限元模拟分析

基于SRTM3-DEM数据,利用ANSYS软件自底向上地建立了三峡库区有限元模型。模拟了三峡水库蓄水至135,156和175 m时的垂直形变场,主要形交区域为香溪口、坝址处和巴东段。通过分析可知,垂直形变主要由水体荷载引起,影响范围为距库岸20 km,地层深度为17 km。结合地质资料发现:坝址两端地质构造相对稳定,香溪口附近较复杂。

临汾龙祠地震台水准测量巨幅形变异常综合分析

通过两轨法D-InSAR技术获取了临汾水准两次巨幅变化期间区域地壳垂直形变场,结合BM3点周围高密度电法勘探结果,分析认为:临汾水准所在的区域垂直形变场中未出现与断裂走向一致且与巨变幅度相匹配的连续形变异常区,其巨幅变化属于局部地区小范围的变形,在InSAR形变图上无法显示。BM3点建立在第四纪全新世次生黄土上,位于高密度电法勘探发现断层之东3米处,自观测以来相对于稳定的基岩点年均下降5.11 mm,是同为土层点的BM4点下降速率的4倍,且临汾水准巨幅变化前的加速变化与BM3点附近挖墓的时间较一致,可能是新坟破坏了隔水层,为农田灌溉时地表水进入深部提供了通道,其潜蚀作用使上部土体疏松而引起测点快速沉降。