基于Sentinel-1的门源Ms 6.9三维同震形变提取与分析

基于Sentinel-1升、降轨合成孔径雷达(SAR)数据,利用SAR差分干涉测量(D-InSAR)、像素偏移量追踪(POT)技术,获取了2022-01-08青海门源Ms 6.9地震多角度地表形变,并采用三维形变估算模型提取了三维同震形变场。结果表明:(1)升、降轨D-InSAR最大形变分别为0.56 m和0.6 m,POT最大形变分别为0.65 m和0.72 m;(2)地震导致的地表破裂带长度超过20 km,整体呈NWW方向分布,同震形变场呈蝴蝶状,形变按幅度大小相近,方向相反的规律沿对称轴分布;(3)此次地震以东西向位移为主,水平最大位移超过1.1 m,垂直最大位移幅度约为0.5 m,符合走滑地震的特征。本文结果与实地踏勘结果较为吻合,丰富了该地震同震形变观测结果,并补充查明了地表破碎带的特征。

门源MS6.9地震中大梁隧道地震动响应分析

2022年1月8日,青海省门源县发生MS6.9地震,造成震中附近的兰新高铁大梁隧道受损,导致高铁长时停运。文章通过建立二维平面应变模型,加载双向门源波进行动力时程分析,得到了大梁隧道的地震动响应结果,并对模型在震后的受力变形及震害特征进行详细分析。结果表明:在门源波双向加载下,大梁隧道的地震动响应受水平地震荷载影响很大;沿着y轴正向,隧道的截面形状对纵向位移和加速度的地震动响应有加强作用;拱顶处地震动响应最大,其竖向及横向地震动响应加速度分别为5.206 4 m/s2、4.534 8 m/s2,竖向及横向位移分别为7.070 9 cm、0.641 5 cm;拱底处地震动响应最小,其竖向及横向地震动响应加速度分别为3.287 6 m/s2、4.511 2 m/s2,竖向及横向位移分别为4.851 6 cm、0.625 2 cm;拱肩、拱脚处存在明显的应力集中现象,拱顶、拱底、拱肩及拱脚处内力的受力形式发生变化,但是衬砌应力和内力的极值均发生在拱腰及拱脚处,说明拱腰及拱脚处为震害严重区,震后修复时应重点关注。

青藏高原北部历史强震对2022年门源MS6.9地震及后续地震库仑应力触发作用

本文采用Burgers黏弹性模型计算1125年以来青藏高原北部历史强震对2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震单独和累积的库仑应力变化,分析历史强震对此次门源地震黏弹性触发作用及其对后续地震的影响.结果表明:(1)1920年海原M8½级地震、1927年古浪M8.0级地震和1954年山丹M7¼级地震对2022年门源地震的加载最为显著,分别相当于使门源地震提前7.6年、5.3年和5.2年;(2)1986年门源M_(S)6.4地震对2022年门源地震的卸载作用最明显,使其发生延迟14.4年左右,2016年门源M_(S)6.4地震使2022年门源地震延迟0.4年左右;(3)2021年玛多M_(W)7.3地震对2022年门源地震有较为显著的触发作用,门源M_(S)6.9地震对2022年1月23日哈拉湖M5.8级地震有触发作用,哈拉湖M5.8级地震对2022年3月17日肃南M5.1级地震及2022年3月26日哈拉湖M6.0级地震有较强的触发作用,而哈拉湖M6.0级地震又触发了2022年4月15日哈拉湖M5.4级地震.综合分析历史强震库仑应力演化结果和断层受历史地震库仑应力作用的影响,认为该区域应力积累处于较高水平,祁连山内部断层受到应力扰动时容易失稳滑动,其中门源地震区附近、祁连山西段哈拉湖北部、老虎山断裂西段、祁连山北缘断裂中段、昌马—俄博断裂中段、阿尔金断裂阿克塞段、托莱山断裂西段、鄂拉山断裂和大柴旦—宗务隆山断裂东段等断层段都处于库仑应力高值区域,应给予关注.

2016年青海门源MS6.4地震震前应变积累及同震变形特征

2016年1月21日青海省门源县发生了M_S6.4地震,发震断裂为冷龙岭北侧断裂,震中位置与1986年门源6.4级地震相同。本文收集了本次地震震中及其周边区域1999—2015年GPS观测资料,解算了GPS速度场、跨断裂连续观测站基线时间序列和应变率场。结果显示,祁连山断裂带为一条宽度约60km的连续变形带。在断裂带南侧地壳运动以顺时针旋转为主,运动量值没有显著差异;跨过断裂带到达其北部之后,地壳运动量值明显减小,显示出该断裂带的强烈活动特征。冷龙岭断裂左旋走滑速率为6.17±0.41mm/a,挤压速率为1.83±0.38mm/a,断层闭锁深度为22.1±3.1km。利用GPS连续观测站数据解算的地震同震位移显示,震中西南侧26.8km处的青海门源(QHME)测站记录到了明显同震位移,其水平运动方向为北东向,与逆冲为主的震源机制解一致。

基于PI法的门源MS6.4地震前震中附近地震热点图像异常变化研究

基于1980年以来青海省和甘肃省区域地震台网的定位地震目录,分析了研究区最小完备震级,选取空间网格尺度为0.2°×0.2°、地震活动异常学习时间段和预测时间段均为3 a,应用图像信息(PI)法,分析了门源MS6.4地震发生前震中附近地震热点图像的异常变化过程。结果表明,在2013年1月1日至2016年1月1日的预测时间窗内,冷龙岭断裂和祁连山北缘断裂附近存在明显的地震热点,且地震热点图像颜色偏深,发震概率较高,向前滑动至2014年1月1日至2017年1月1日,2015年1月1日至2018年1月1日和2016年1月1日至2019年1月1日3个预测时间窗,此两断裂附近仍存在地震热点,地震热点图像颜色逐渐由深变浅,而门源MS6.4地震就落在PI法得到的地震热点内。门源MS6.4地震前存在明显的地震热点,且地震热点相对集中,地震热点图像颜色由深变浅,震后消失;在祁连山北缘断裂附近,地震热点持续存在,分布较集中,地震热点图像颜色也呈由深变浅的过程。未来需关注祁连山北缘断裂,附近有发生强震的可能。

2016年门源Ms6.4地震前祁连山周边断层活动分析

基于青藏高原东北缘地区最新的跨断层资料,利用时序曲线分析、断层速率合成分析和垂直形变累积率分析等多种方法进行计算,从不同角度和范围提取2016年门源Ms6.4地震震前异常特征,揭示断层活动。结果显示：1）震中距150km以内多个场地出现了典型的以加速张性变化为主的短期异常,150～300km内的异常以趋势变化为主;2）祁连山-海原断裂带上异常场地的空间分布表现出由祁连山断裂带中部集中向东迁移至中东部集中的特征,海原断裂上异常有所增多,此类现象与2003年民乐6.1级地震前的现象极其相似;3）祁连山断裂自2014年以来合成速率偏离正常动态值较远,容易积累应变。垂直形变趋势累积率的计算结果显示,地震震中位于形变积累的高值区。

2022年青海门源Ms6.9地震地表破裂带及发震构造研究

2022年1月8日01时45分,青海省海北州门源县发生了M_(s)6.9级强烈地震,震中位于青藏高原东北缘海原断裂带中西段的冷龙岭断裂附近。震后的野外现场考察表明,这次地震在海拔3500~4100 m的高原北部祁连山区形成了一系列由张裂隙、张剪裂隙、剪切裂隙、挤压鼓包和裂陷等多类型破裂雁行状组合而成的同震地表变形带,表现为左旋走滑运动性质,总长约27 km。破裂带呈NWW—SEE走向,可分为南北两支,北支沿冷龙岭断裂西段分布,南支沿托莱山断裂东端分布,与北支间隔3 km呈左阶雁行排列。根据破裂带的走向变化和阶区特征,可将破裂带分为三段:西段、中段和东段,与地表同震位移分布特征较为吻合。西段为破裂带的南支,呈N93°E走向,长约4.5 km,最大左行水平位错约85 cm;中段为北支破裂带西侧部分,主要呈N102°E走向,长约7.5 km,最大左行水平位错约3.7 m;东段为北支破裂带东侧部分,走向呈N110~120°E走向,长约15 km,最大左行水平位错约3.0 m。门源地震震级与地表破裂带分布规模和变形强度的对比,表明本次地震的震源深度较浅,可能远小于10 km深。这次门源地震的发震断裂为海原断裂带呈挤压弯曲部分的冷龙岭断裂,具有花状构造特征。由于本次地震余震向SE方向扩展,表明具有应力向东迁移趋势,因此,冷龙岭断裂东侧处在海原断裂带上1920年海原大地震与2022年门源地震之间地震空区的金强河、毛毛山和老虎山断裂未来强震危险性升高,需要重点关注。

2016年青海门源Ms6.4级地震多个震源机制中心解的确定

2016年1月21日,青海省门源县发生Ms6.4级地震。不同机构、学者依据不同方法和资料计算得到该地震的震源机制解,由于采用的方法和选择的资料不同,所求解的震源机制解存在着一定的差别。为了在多个震源机制解中确定一个震源机制解进行后续分析,采用最小空间旋转角表达了2个震源机制的差别,将待定震源机制与所有震源机制的最小空间旋转角的平方和作为目标函数,并且采用Levenberg-Marquardt方法求解,使其与所有收集的震源机制解的差别的平方最小,这些震源机制结果就是多个震源机制解的中心解,同时给出标准差,选取标准差最小的中心解作为最终结果。根据这种方法,已知多个该地震的震源机制中确定中心解,从而对其他诸如应力触发、地球动力学分析等提供后续分析。

结合钻孔水位、GPS资料分析2016年门源MS6.4地震前分量钻孔应变异常特征

针对青海门源台分量钻孔应变观测,从不同观测频段角度进行异常分析,结果表明在2012年下半年挤压应力增强的背景下,各频段分别表现出大幅压缩异常、潮汐因子时空演化以及高频异常信息增强的现象。同钻孔的水位观测也表现出在挤压应力作用下流体向外逃逸、水位下降的现象。而跨区域主要构造的GPS站速度剖面结果也反映了2013年后区域构造运动有明显增强迹象。2016年门源6.4级地震就是在这些观测反映挤压应力增强的背景下发生的,但此次地震事件可能并未完全缓解区域的应力积累,后续强震危险性仍需进一步关注。

青海门源Ms6.4级余震序列完备性研究

2016年1月21日青海门源发生Ms6.4特大地震,此次地震为甘肃周边地区继2013年岷县Ms6.6地震以来最大地震,根据国家测震台网地震目录正式报告,主震发生后一个月时间内国家测震台网总共记录了1882次余震目录,本文利用青海测震台网地震目录,分别以最大曲率法与最大似然法分析计算了2016年1月21日青海省门源县Ms6.4级地震余震序列最小完整性震级M_C与地震活动性b值,得到青海测震台网在门源地区最小完整性震级为M_L0.5,地震活动性b值为0.87左右,继而分析青海测震台网的监测能力与门源地区未来地震活动性。

2016年1月21日青海门源Ms6.4地震震源机制解及发震构造初步探讨

采用CAP(Cut and Paste)方法反演了2016年1月21日青海门源MS6.4地震的震源机制解,其最佳双力偶解节面I走向339°,倾角49°,滑动角111°:节面Ⅱ走向129°,倾角45°,滑动角68°,矩震级MW5.92,矩心震源深度约为9km,地震破裂类型为逆冲型地震。结合余震序列展布及震区的活动构造特征,判定发震断层面为节面I,推测此次地震的发震断裂为冷龙岭断裂。

基于InSAR技术的门源Ms6.9地震形变特征分析

青海省门源县位于青海东北部,地形复杂,高差悬殊,北边与冻龙岭断裂带相邻,向西又与托莱山断裂带相连,在2022年1月8日发生Ms6.9级地震。利用Sentinel-1A提供的雷达干涉像对,获取此次地震的同震地表形变场和地表沉降数据产品。干涉条纹结果表明,本次门源地震至少有3条割裂带,其中主震导致的割裂带最为明显,另外两条割裂带较为明显,长约3 km,推断是主震后1 h内发生的两次余震导致。主震割裂带沿NWW-SEE向破裂,此地理位置与冻龙岭西段与托莱山东段同时发生破裂的推论相符。地表形变数据结果显示,西南部抬升明显,最大值为0.66 m,东北部地表下沉严重,最大值0.54 m,其形变特征与左旋走滑型特征相吻合。地震震心波及半径为15~50 km,形变剖面反映出地表形变分布范围远大于垂直断层分布范围。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震序列、地表破裂特征及其工程效应

2022年1月8日01时45分,青海省海北藏族自治州门源县发生M_S6.9地震。为深入了解此次地震的活动特征,以地震灾害损失调查为基础,结合无人机低空摄影测量以及余震数据分析等多种手段,对硫磺沟内的地表破裂带及交通系统的震害进行了初步调查分析,此次同震地表破裂以左旋走滑变形为主,伴有一定的逆冲分量,最大左旋位移量为3.1 m。地震还造成兰新高铁硫磺沟大桥、大梁隧道遭受严重破坏,主要表现为主梁侧翻滑移,轨道扭曲变形,隧道内部结构出现错位变形等现象。最后,对该地区今后桥梁的抗震设防措施提出建议。

青海门源M6.9级地震地表破裂特征及区域地震活动趋势分析

据中国地震台网正式测定,2022年1月8日1时45分青海海北州门源县发生6.9级地震,震源深度10 km。此次地震是2016年门源M6.4级地震之后冷龙岭地区再次发生强震活动。此次地震的宏观震中位于距门源县城浩门镇西北50 km的冷龙岭硫磺沟地区,并在硫磺沟—大西沟一带形成规模大且连续性较好的地表破裂。地表调查显示,同震地表破裂的总长度约为23 km,整体走向N40°~85°W,地表破裂主要由雁列的地震鼓包、张裂缝、剪切裂缝等形式组合而成,而且地表伴生了较多规模不等的滑坡、崩塌等次生地质灾害。根据地表破裂的规模、走向及破裂特点等,可将其分为3段:东段(硫磺沟段),长约10 km,走向N40°~60°W,破裂规模较小,以伴有重力作用的拉张裂缝为主;中段(道沟段),长约9 km,走向N70°W,破裂规模较大,以发育规模较大的地震鼓包和剪切裂缝为主,而且左旋位移较大;西段(大西沟段),长约4 km,走向N85°W,此段规模最小,以雁列的拉张裂缝为主。其中—东段一起组成了该破裂带的东支,而西段构成了西支,两者都具有明显的左旋走滑特征,并自东向西破裂整体呈左阶展布,在G227国道以东形成了具有拉张特征的左阶阶区。综合分析表明,此次,地震发生在祁连山块体的祁连-海原活动构造带,发震断裂应为海原左旋走滑断裂带的冷龙岭-托莱山断裂段。结合对祁连-海原构造带1900年以来强地震序列及托莱山断裂的初步研究认为,该构造带的历史地震活动整体具有不断向西发展的趋势,但在哈拉湖和托莱山之间存在较明显的地震空区,因而推断托莱山断裂未来的强震危险性有增强的可能。

2022年门源M_(S)6.9地震的同震滑动分布:联合InSAR、GPS和地表位错的贝叶斯建模

2022年1月8日青海省门源M_(S)6.9地震发生于托莱山断裂东段和冷龙岭断裂西段的交汇部位,其运动学特征关系到青藏高原北缘的动力学行为,同时也是区域地震危险性评估中的基础数据.本研究针对该地震,综合InSAR和GPS观测的同震位移场,以及野外地质调查的同震位错数据,采用贝叶斯反演方法,构建同震滑动分布,断层模型采用三角网格更好地刻画断层的不规则几何形态.结果显示,本次左旋走滑型地震的主要滑动发生在冷龙岭断裂西段,深度范围约2~6 km,计算的地震矩为0.95×10^(19)N·m,对应矩震级M_(W)6.65.利用多数据的联合反演解析出,沿走向存在两个滑动集中区,东侧的最大滑动达约4.8 m.震间亏损能量和库仑应力分析表明,托莱山断裂和冷龙岭断裂仍存在未来发震潜能;该地震造成的应力变化,对长期地震空区金强河—毛毛山段落有加载作用,因此,该段未来地震危险性值得关注.

GP断层破裂模型在青海门源M_(S)6.9地震强地面运动模拟的适用性研究

2022年1月8日青海省门源县发生M_(S)6.9地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为验证Graves和Pitarka开发的GP断层破裂模型在震前对中国地区地震动场的预测与评估能力,本文基于GP法,考虑不同上升时间系数(rc)的影响,对门源地震进行了确定性地震动模拟.将模拟结果在地震动衰减规律、波形与幅值和烈度分布三个方面分别与青藏地区的地震动峰值预测方程、强震观测记录和根据强震记录自动产出的烈度图进行了对比.结果表明,当rc为9.0时,模拟记录与实测记录和地震动峰值预测方程基本一致.本文较好的重现了门源地震的强震动场,在合理选取rc的情况下,GP法可以应用于中国地区震前强地震动场的预测和估计.

多源卫星遥感数据驱动地震灾害应急制图研究——以2022年青海门源M W6.7地震为例

针对2022-01-08中国青海省门源县M W6.7地震,提出一种综合多源卫星遥感数据和多种数据处理技术快速解译地震相关资料的应急制图技术流程,为地震灾害救援提供具有时效性、多专题的地图产品,该产品可直接服务于震后应急救援,并为之提供决策依据。

2022年青海门源M_(S)6.9地震地表破裂带宽度调查与启示

地震地表破裂带是地震破裂在地表的直接表现,其宽度是活断层"避让带"和工程抗震设防重要的指示参数.无人机等测量手段的发展为获取地表破裂带的高分辨率影像数据、精细测量破裂带宽度、分析破裂带宽度空间分布特征以及限定合理的活断层"避让带"提供了有利条件.2022年门源M_(S)6.9地震在青藏高原东北缘冷龙岭与托莱山断裂阶区部位产生了显著的左旋走滑型地表破裂带.基于震后获取的高精度无人机正射影像和数字高程模型,文中在门源地震地表破裂带全段精细解译的基础上,沿走向间隔100 m测量了251个宽度数据,R1破裂带最大宽度为209.78±14 m,平均宽度为42 m,R2破裂带最大宽度为115.31±15.72 m,平均宽度为26.14 m.宽度沿走向具有差异性,这主要受控于同震变形强度、破裂带几何结构以及地表第四系松散层发育状况;具体表现为同震位移量大、阶区等复杂几何结构以及穿过第四系松散层区段的破裂带比同震位移量小、平直段以及基岩区段的破裂带要宽.通过对去除离散值后的破裂带宽度数据统计分析,计算出95.4%和68.2%置信区间的有效宽度分别是70或50 m.在工程抗震设防中,若走滑型活断层评估的最大潜在震级与此次门源地震震级相近(~M 7.0),根据建(构)筑物类别,建议确定"避让带"宽度时参考本文获得的破裂带有效宽度(70或50 m).对于单一走滑型错动面发育地段,按建(构)筑物类别向两侧各扩展35或25 m即可;而对于活断层斜列阶区、平行断层围限区、走向弯曲区和双陡倾角错动面发育地段,在这些复杂几何结构分布范围的基础上需要各向两侧扩展35或25 m.本文研究结果可为建(构)筑物选址避让走滑型断层提供参考依据.

基于InSAR技术门源地震地表形变监测与分析

地震引发的地表形变规模大、范围广,由地震引发的次生地质灾害对当地基础设施和工程建设影响明显。研究门源地震造成的地表形变,对理解地震形变运动过程、识别地质灾害隐患具有重要意义。利用合成孔径雷达差分干涉测量(differential interferometric synthetic aperture Radar,D-InSAR)技术获取门源地震同震形变场,根据升降轨几何关系,提取门源地震地表二维形变信息;利用覆盖研究区域的21景升轨Sentinel-1A影像,基于短基线集合成孔径雷达干涉测量(small baseline subset-interferometric synthetic aperture Radar,SBAS-InSAR)技术提取门源地震震后地表形变信息,得到视线向(line of sight,LOS)的时间序列和平均形变速率。结果表明,同震形变主要分布在冷龙岭断裂与托莱山断裂的交汇处,LOS向地表形变升轨隆升形变量为0.40 m,沉降量为-0.65 m,降轨隆升形变量为0.80 m,沉降量为-0.70 m;联合升降轨视线向结果分析二维形变,得到垂直方向最大形变量为-0.32 m,以沉降为主,水平方向最大形变量为0.87 m,以向东运动为主,说明此次地震水平方向形变显著,断层运动状态为左旋走滑作用。2022年1月17日—9月26日期间,整体形变较为稳定,部分区域形变明显,断裂带活动是影响地表形变的主要因素,平均形变速率最大值为53 mm/a,最大形变量达到77 mm。研究结果可为地震灾害防治、应急管理工作和社会经济可持续发展提供技术支持。

2022年青海门源M_(W)6.6地震InSAR三维同震形变估计及断层滑动分布反演

采用覆盖门源地区的C波段Sentinel-1卫星与L波段ALOS-2卫星遥感数据,运用差分干涉(D-InSAR)、像素偏移量追踪(POT)以及多孔径InSAR(MAI)技术,获取2022年青海门源M_(W)6.6地震同震视线向和方位向地表形变场。结合地表应力应变模型与方差分量估计(SM-VCE)方法,推导出地震三维同震位移。采用非线性和线性方法反演断层倾角、走向等几何参数和同震滑动分布特征。结果表明,该地震为左旋走滑型地震,断层自震中向北西-南东方向延伸,最大水平位移达1.58 m,且主要滑动集中在地下0~8 km范围内,最大滑动量为3.54 m,反演的矩震级为M_(W)6.67。