基于实测值分段线性内插模型的INSAR视线向同震位错分解——以青藏高原昆仑山MS8.1地震为例

利用现场GPS定位的实测值,在尝试过最小二乘拟合并取得初步成果的基础上,进而采用更符合破裂带形态的线性立方插值函数,在破裂带主断面上,建立起一种理论与实测相结合的INSAR视线向(LOS)变化量的分解方程,得到了INSAR视线向位移分解的具有唯一性的解析解.本文的解析法吸纳了GPS定点实测值的精度优势,利用INSAR全天候、准实时获取连续形变场的技术特点,通过数学近似,最终获得了主破裂带上连续变化的水平位错及垂直位错同震形变曲线.

昆仑山Ms8.1地震对川滇地区地壳运动影响分析

利用GPS观测结果,分析川滇地区地壳变形与昆仑山大地震的时间相关性,结果显示,川滇地区部分GPS站点与昆仑山地震震中周围站点的位移长度有很好的时间相关性。同时借助主成分分析方法,分析了昆仑山大地震引起川滇地区地壳变形的时空演化过程,得出以下初步结论:昆仑山大地震引起的空间变形范围较大,主要表现为南北向位移的变化。川滇地区受大震影响的范围主要集中在川西北地块,尤其是其南边界洱源断裂、小金河断裂附近,位于滇中地块的站点,几乎没有受到影响。川滇菱形块体以东、以北的站点受影响的程度明显减弱,川滇菱形块体东边界形成明显的变形分界线,而其西边界——澜沧江两侧的变形程度差异不大。昆仑山大地震引起的变形可能以川滇菱形块体东边界为主线,沿弧型剪切构造带向东南传递。

2001年昆仑山口西MS8.1地震自发破裂过程数值模拟研究

2001年11月14日,青藏高原的东昆仑断裂带发生昆仑山口西MS8.1地震,现场考察和破裂过程反演结果表明这是一次破裂过程非常复杂的走滑地震事件.研究这次地震的自发破裂过程,对于认识大陆型特大地震的发生机理具有重要意义.本文利用曲线网格有限差分法对2001年昆仑山口西MS8.1地震的动力学破裂过程进行研究.首先建立能反映这次地震主要特征的三维非平面断层模型,并以地质考察、以及根据GPS和InSAR观测数据、远场地震记录得到的反演结果为约束,通过数值模拟重现了这次地震破裂过程的主要特征.在此基础上,进一步讨论了背景应力场、断层几何、摩擦系数对断层面滑移量分布、震源时间函数、破裂传播速度的影响.研究结果表明,昆仑山口西MS8.1地震发展成为具有超长破裂尺度的大型地震的重要原因可能是:青藏高原最大水平主压应力方向沿东向的顺时针旋转特征和断层面较低的动摩擦系数.并且沿昆仑山口西地震断层面的动摩擦系数可能是非均匀的,由此产生了沿断层走向复杂变化的应力降,从而导致超剪切破裂的发生,并控制了断层面滑移量分布.

2001年新疆昆仑山M_(S)8.1地震前地脉动参数异常变化

1研究背景。冯德益等(1994)研究发现,在中强地震发生前后地震波参数和地脉动参数都会有各种异常形态出现,且短周期地脉动参数异常可用于地震短期预报。李志雄等(2008)编制了海南数字地脉动参数处理系统,系统自动计算2005—2007年海南地震台网各个台站的地脉动参数,发现在海南及邻区显著地震前和地震活动活跃时地脉动参数有一定异常变化。

昆仑山M_S8.1地震震源参数的多破裂段模拟研究

昆仑山MS8.1地震的已有研究结果在破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数方面存在较大差异.本文采用D-InSAR技术首次获得昆仑山MS8.1地震干涉同震形变场,结合野外科学考察的实测值,进行了主破裂带InSAR视线向变化量的分解,通过对InSAR分解结果、野外科学考察、遥感解译等多源数据综合分析,重新划分了昆仑山地震的次级破裂段.进而通过对地震南北盘同震应变的分析,发现了昆仑山地震的南北两盘分别受挤压和拉张两种应力作用,研究表明多种岩石在拉张和压力作用下其最小主应力下的杨氏模量表现出非线性弹性特征,从而提出对昆仑山地震地表位移及震源特征参数分析时应考虑非线弹性介质导致的非线性弹性位移分布特征.基于上述原因,本文对Okada线弹性位错模型的算法进行了改进,提出了“多震源、非均一位错分量、多破裂段叠加”的线弹性模型,该模型模拟出的形变场干涉纹图较好地体现了地震形变场的分布特征,并由此获得了一套较为完整的地震发震断层的几何学特征参数,为破裂带长度、破裂面方向、破裂面大小等震源破裂特征参数研究提供了较好的解释.

2001年昆仑山地震同震-震后效应与2021年玛多地震关系探讨

位于青藏高原中北部的巴颜喀拉地块是我国西部近年来的主体地震活动区,一系列M_(W)7.0以上强震均发生在该次级块体周边,而其北边界东昆仑断裂带是一条长达2000 km、规模最大、活动性最强的深大断裂带.2001年在东昆仑断裂带中段发生了M_(W)7.8昆仑山地震,2021年5月在其震中东南部大约450 km处巴颜喀拉块体内部一次级断裂上发生了M_(W)7.3玛多地震.玛多地震对人们以往认为强震更可能发生在巴颜喀拉块体边界断裂上的认识提出挑战,但是也为研究巴颜喀拉块体边界断裂与块体内部次级断裂活动关系、地震触发关系带来机遇.本文利用前期基于2001年昆仑山地震后积累的大量InSAR数据获得的震后大范围形变场时空演化图像和库仑应力变化模型,探讨昆仑山地震与玛多地震的关系.InSAR震后观测结果显示:昆仑山地震后沿东昆仑断裂带出现了长达500 km的大范围南北不对称震后形变场,其中南盘形变宽度和量级均明显大于北盘,南盘形变宽度达到250 km,断层近场相对平均形变速率达到>20 mm·a^(-1),而且南盘向南衰减梯度小,整体衰减缓慢,意味着震后形变对巴颜喀拉块体形成持续东向加载作用,并将分摊到块体内部的一系列次级断裂上,应力加载增加次级断层的地震危险性.2015—2020年InSAR震间应变率场则显示次级断裂——昆仑山口—江错断裂呈高剪切应变率特征.本文计算了昆仑山地震同震破裂和震后形变引起的玛多震区多条SE向次级断裂的累积库仑应力变化,结果显示昆仑山地震同震和震后形变对玛多地震发震断裂(昆仑山口—江错断裂)形成了一定的应力加载.本文认为昆仑山地震同震和长时间尺度震后形变加速了巴颜喀拉块体的东向运动,而断层本身运动学性质和区域应力扰动共同影响了玛多地震的发生.

昆仑山口西8.1级地震前重力变化

利用青藏地区 1998～ 2 0 0 0年绝对重力和相对重力观测资料获得的区域重力场空间动态变化结果 ,初步分析了该区重力变化特征及其与监测区内 8.1级大地震的关系 .结果表明 :①昆仑山口西 8.1级大地震发生在重力负值变化高值区附近的重力变化高梯度带上 ;② 8.1级大地震前的主要构造变形与能量积累在震中的南侧 ;③主震震中以东重力负值变化高值区的范围与野外地质考察结果的破裂区域吻合得较好 ;④重力负值变化高值区的分布与GPS观测给出的应变场第二剪应变高值区一致 .

2001年11月14日昆仑山库赛湖地震(M_S8.1)地表破裂带的基本特征

震后野外考察表明 ,2 0 0 1年 11月 14日昆仑山库赛湖地震 (MS8 1)发生在青藏高原北部东昆仑断裂带库赛湖段上 ,发震断层具有高速率左旋滑动的基本特征 ,晚更新世晚期以来的平均滑动速率达 (14 8± 2 4 )mm/a ;地震地表破裂带沿库赛湖段西起布喀达板峰东缘 (91°0 8′E) ,向东经库赛湖北缘、青藏公路 2 894里程碑、玉珠峰南麓 ,东止于青藏公路东 70km附近 (94°4 8′E) ,地震地表破裂带沿N70°～ 90°W走向线状展布 ,全长约 35 0km ,由一系列走向N4 5°～ 5 0°E拉开状张裂缝、走向N6 0°～ 75°E张剪切裂缝、走向N80°W剪切裂缝以及隆起鼓包或开裂陷坑等斜列状组合而成 ,显示出纯剪切走滑的破裂特征 ,最大左旋水平位移 6m ;宏观震中位于昆仑山口西 80～ 90km附近的库赛湖东北角山麓地带 ,地震地表破裂带宽度 30 0m ,在库赛湖北岸至山麓地带的地震地表破裂带和由地震动或重力效应引起的次生破裂带总宽度可达 2km。库赛湖地震地表破裂的左旋走滑特征表明 ,青藏高原物质确实存在着向东的滑移或流动 ,东昆仑断裂带东部与库赛湖段斜列的东大滩

华北地区的水平运动场与昆仑山8.1级地震的可能关系

为从整体上把握区域应变场的时-空变化态势并更加真实地描述区域运动场,在区域无旋转的基础上,使用以提取中、低频应变信息为主的连续应变模型,利用“中国地壳运动观测网络”在华北地区400余个GPS测站的复测资料(1999年、2001年和2004年),分析了华北地区1999～2001年水平运动场的空间变化及2001～2004年相对于1999～2001年运动的差异性变化,结果表明:1)华北地区非均匀应变比较明显,不同时段的结果在空间上的表现形式也不一样;2)前后两个时段的运动具有明显的不一致特性;3)2001年昆仑山8.1级地震等事件对华北地区地壳变形可能起主要控制作用,使华北地区在东西向出现明显的拉伸;4)从整体上讲,2001年昆仑山8.1级地震等事件的发生对华北地区积累的能量具有一定程度的减缓与释放作用,华北即将进入强震活动期的条件似乎还不完全具备。

基于DINSAR的2001年昆仑山口西8.1级大地震形变探测

2001年11月14日发生的昆仑山口西8.1级大地震造成了长度近400km的破裂带,以断裂带最西端的震中地区为实验区,选取多时相ERS-2SAR影像和航天飞机SRTMDEM数据,采用两路和三路雷达差分干涉处理方法分别提取了地震形变信息。结果表明:在地形起伏大的高山地区,采用外部DEM的两路差分方法可以取得更好的结果;昆仑山地震造成的太阳湖南侧断裂带为左旋走滑。

昆仑山口西M_S=8.1级地震的形变应变场研究

根据昆仑山口西 8.1级地震前后GPS测点的位移速率 ,用弹性模型公式计算了地壳应变参数 .应变参量的变化表明 ,震前在地震区附近以压应变为主 ,应变速率较大 .位移速率矢量显示出震前的震中地区相对周围为活动性较弱的“稳定”地区 .地壳的形变和应变揭示出孕震体在挤压状态下积累了较高的应变势能 .8.1级地震的同时期由于地壳释放了巨大的应变能而应变速率变化显著 .计算结果表明 ,地震所产生的应变达到 4 .5× 10 -6以上 .发震断裂带的平均左旋走滑量是 3.31m(89°E～ 96°E)

运用SDM方法研究2001年昆仑山口西MS8.1地震破裂分布:GPS和InSAR联合反演的结果

2001年11月14日昆仑山口西MS8.1地震是有现代仪器记录以来发生在青藏高原区域最大地震之一,对研究青藏高原的运动学模式具有重要意义.从地震发生至今,不同研究者运用不同资料和方法获取的地震破裂分布还存在一定差异.基于此,本文采用GPS和InSAR资料数据,参考最新研究成果,构建更为合理的断层几何模型,运用SDM方法反演本次地震的破裂分布.在反演中充分考虑不同数据权重的影响及InSAR数据中存在的整体偏移.结果显示本次地震断层性质以左旋走滑为主,最大破裂位错为-6.9m,分布在35.76°N、93.40°E附近,地震较大破裂区域主要分布在地下20km以内.同时,反演的位错分布在断层浅部与地质考察得到的地表破裂分布较为吻合.在与前人相关研究的对比中,显示本文结果的可靠性是较高的,例如,近地表破裂包络线与地表考察结果相近,地下破裂分布特征与前人提出的3次子地震事件相一致等,再一次佐证了此次地震由多次子地震事件组成的研究结论.

昆仑山8.1级地震对川滇地区地壳水平形变的影响

为了从整体上（较大尺度）跟踪区域应变场的时空变化，并更客观地描述区域运动场，文中在区域无旋转的基础上使用了以提取中低频应变信息为主的连续非线性应变模型。根据《中国地壳运动观测网络》位于川滇地区GPS测站所产生的复测资料（1999年～2001年～2004年），以1999年～2001年的运动为基本参考（阶段性形变背景），从2001年和2004年两期资料中分离出了2001年昆仑山8．1级地震对其产生的主要影响量。结果表明：①昆仑山8．1级地震对JII滇地区产生了可识别的影响，且形变的方式与形变背景既有一定的相似性又有一定差异；②震前运动场非常有序；震后的位移场有序与杂乱并存，GPS测站的位移量一般为数毫米；③震前的主应变场基本为近东西向显张性、南北向显压性，且以张性为优势；震后四川地区基本上为东西向压、南北向张，且以压性为优势，云南地区北东向张、北西向压，且以张性为优势；④震前面应变以膨胀为主，收缩区基本位于川滇块体的东界及附近地区；震后四川地区为面收缩地区（越往北越大），南部为面膨胀地区。从整体上看，昆仑山8．1级地震对川慎地区能量的积累有积极作用，重点应注意西昌一东川段及附近地区。

昆仑山口西Ms8.1地震前地下流体的远场异常及其意义

简要介绍了2001年11月14日昆仑山口西MS8.1级地震前在河北、陕西、四川、青海、新疆等距震中几百至几千公里之外记录到的地下流体的远场异常(场兆或远兆),并以此为基础讨论了地震孕育的理论与地震预测的科学思路等问题。

利用断层围陷波研究昆仑山口西8.1级地震破裂面

利用横跨地表破裂带的小点距的地震测线, 对2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震进行了断层围陷波的观测实验. 经过数字滤波和频谱分析等技术, 由地震记录图中分离出了断层围陷波. 资料处理结果表明: ①无论是人工地震震源还是天然地震震源, 只要位于断层带内或紧靠断层带, 均能激发断层围陷波; ②断层围陷波的能量主要集中于断层带内, 其振幅随测点与断层带距离的增加而急剧衰减; ③断层围陷波的优势频率与断层的宽度及断层带内介质的速度有关, 断层带越宽, 或断层带内部介质速度越低, 则观测到的断层围陷波的优势频率越低; ④断层围陷波存在着频散现象; ⑤根据昆仑山口西地震测线断层围陷波的观测结果, 可推断该处破裂面宽度为300 m左右, 远远大于地表破裂带的宽度.

2001年11月14日昆仑山口西M_S8.1地震震源破裂过程研究

根据IRIS全球地震台网 2 8个台的长周期地震仪记录的P波数字地震图 ,用直接由远场体波地震图反演震源破裂过程的一种新方法 ,研究了 2 0 0 1年 1 1月 1 4日昆仑山口西MS8.1地震的震源破裂过程 .结果表明 :这是一次极为复杂的地震破裂事件 .破裂从震源位置(3 5 .95°N ,90 .5 4°E ,h :1 0km)开始后 ,先向西扩展 ,后在有限断层的东端和中部的大尺度空间范围内接连出现了多个破裂生长点 .破裂在这些生长点先后扩展 ,最后在矩心位置(3 5 .80°N ,92 .91°E ,h :1 5km)以东 5 0km范围内结束 .整个破裂持续了约 1 42s.破裂过程可粗略地分为 3个阶段 :第一阶段 ,从第 0s开始至第 5 2s结束 ,持续了 5 2s,释放的地震矩约为总地震矩的 2 4.4% ;第二阶段 ,从第 5 5s开始至第 1 1 3s结束 ,持续了 5 8s,释放的地震矩约为总地震矩的 5 6.5 % ;第三阶段 ,从第 1 2 2s开始至第 1 42s结束 ,持续了 2 0s,释放的地震矩约为总地震矩的 1 9.1 % .地震破裂面长约 490km ,破裂面最大宽度达 45km .破裂主要发生在 3 0km深度范围内 .地下岩层的平均静态位错量约为 1 .2m ,最大静态位错量达 3 .6m ,平均静态应力降约为 5MPa ,最大静态应力降达 1 8MPa .静态位错量和静态应力降最大的区域位于矩心位置以东 5 0km范围内 .

玛尼7.9级地震对昆仑山口西8.1级地震的触发作用及动力背景初探

根据库仑静应力变化的概念 ,对青藏块体中部地区 1997年 11月 8日玛尼 7 9级地震及 2 0 0 1年 11月 14日昆仑山口西 8 1级地震的应力触发作用进行了初步研究。不同震源机制解计算结果表明 ,玛尼地震造成了昆仑地震断层面上 10 -3 MPa量级的库仑应力增量 ,该变化仅使得昆仑地震的发生提前了最长 10年左右 ,表明当前地壳应变能水平可能并不很低。对照2 0世纪初以来全球 7级以上强震频度和强度演化特征与地球自转变化的关系 ,认为地球自转幅度衰减、变化频率升高是近期强震活动的重要控制因素。昆仑山口西 8 1级地震的发生 ,可能是地球自转持续加速阶段后期 ,青藏块体内部区域应力场逐渐强化 ,及玛尼地震应力触发的结果。

昆仑山口西Ms8.1地震同震形变场的模拟分析

利用弹性有限元方法,结合GPS观测资料,模拟了昆仑山口西Ms8.1地震产生的同震水平位移场,计算了同震视应变变化场及主要活动断裂的同震错动。结果显示:1)昆仑大震对整个中国西部形变场影响非常明显,在发震断裂两侧一定区域内形成了一个主压应变高值区;2)大震使新疆东部与新甘交界部形成强烈的顺时针旋转,触发了玉门5.9级、石河子5.4级地震,同时使阿尔金断裂形成强烈的分段差异运动特性;3)大震使青藏块体东北缘运动几乎整体反向,在德令哈周围、青藏块体东北缘的东部积累了部分应变能;4)大震对川、藏交接部影响较大,同震时积累了一些应变能。

青海昆仑山口西M_S8.1级地震地表破裂带特征与主要震害——对青藏高原区域稳定性评价的制约

通过对昆仑山口西8.1级地震地表破裂全带的野外考察,发现本次地震地表破裂带由3条具有一定宽度和长度规模并且延伸稳定的右接斜列的破裂带组成,呈近东西(N80°W)走向延展,长度约350km;断裂错动以左旋走滑性质为主,发震断裂属昆仑山南缘断裂带;地震裂缝、地震鼓梁(包)、地震塌陷等形迹所构成的新破裂切割了老的地震形变带;宏观震中位于布喀达坂峰东侧25km附近,比较接近中国地震速报台网确定的仪器震中;极震区地震烈度为Ⅺ度。地震地表破裂带是本次地震形成的最主要的地震地质灾害。另外还伴随发育地震边坡崩塌、雪崩、湖岸震陷、山体震裂、地面喷沙冒水等地震地质灾害现象。