InSAR同震、震间形变观测及断层运动学参数反演研究

InSAR同震、震间形变观测及断层运动学参数反演研究

论文摘要

合成孔径雷达干涉测量技术(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)是近二十余年迅猛发展起来的一种能够获取高精度地表形变信息的大地测量新技术,该技术具有空间分辨率高、覆盖范围广、全天候监测和不受天气影响等优势,在地震周期各阶段的形变监测中已得到广泛的应用。本文基于DInSAR与时序InSAR技术,分别以2015尼泊尔Mw7.8级地震和海原断裂带为研究对象,进行了同震、震间形变观测和断层运动学参数反演等工作。本文主要研究内容和结论如下:1、使用S1A和ALOS-2卫星升降轨InSAR数据获取了不同卫星观测模式下的尼泊尔Mw7.8级地震LOS向同震位移场,并对同震形变场进行了详细的对比研究。采用不同数据组合对断层滑动分布进行了反演,对比了单一平台数据与多平台数据联合反演所得结果的差异。采用模拟的南北向形变场与升轨S1A及降轨ALOS-2 LOS向同震形变场相结合的方法,在考虑入射角变化的情况下,对此次地震的三维形变分量进行了解算。结果显示本次地震以垂直形变和南向形变为主,其中垂直形变自北向南包括后缘沉降区和前缘隆升区,隆升沉降最大形变值分别达到1.5 m和-1 m,南北向形变表现为整体向南移动,最大向南水平位移达到1.6 m,东西向形变呈四象限分布,最大形变量约0.6 m。2、使用2003-2010年间的多组升降轨Envisat/ASAR长条带数据,基于StaMPS时序处理技术,获取了海原断裂带金强河段至1920年地震破裂段的InSAR视线向平均形变速率场,发现南北两盘形变速率场存在明显的差异,与海原断裂带左旋走滑的运动特征相一致。通过对老虎山段进行高密度跨断层形变速率剖面的分析,确定老虎山段蠕滑长度范围约19 km。基于二维反正切模型对InSAR形变速率剖面进行了拟合,获得了海原断裂带不同位置的断层闭锁深度及深部滑动速率。结果表明,老虎山段滑动速率自西向东逐渐减小,由西段的7.6 mm/a减小至最东端的4.5 mm/a;老虎山西段与中段处于闭锁状态,西段闭锁深度在4.24.4 km,中段闭锁深度为6.9 km,而老虎山东段闭锁深度小于1 km,即浅地表存在蠕滑现象,蠕滑速率为4.54.8 mm/a。1920年海原断裂带破裂段整体处于闭锁状态,滑动速率与闭锁深度自西向东均逐渐增加,滑动速率由西段的3.2 mm/a增加至东段的5.4 mm/a,闭锁深度由西段的4.8 km增加到东段的7.5 km。3、基于三维负位错块体模型,使用不同密度GPS台站数据及其分别与InSAR数据结合,反演获取了断层闭锁程度、块体长期相对滑动速率及滑动亏损分布特征,并进行了对比分析,主要获得以下认识:(1)加密GPS台站数据的加入能够对断层运动学参数提供更好的约束,InSAR数据对反演结果具有明显的改善作用。(2)断层闭锁深度在冷龙岭段约为17 km,闭锁深度向东逐渐减小至老虎山中段近地表处;老虎山东段及1920年破裂段西端近地表闭锁程度均较弱;1920年破裂段中段、东段的闭锁深度在37 km范围内。(3)海原断层两侧板块间长期左旋走滑速率自西向东由冷龙岭的4.7 mm/a递减至1920年破裂段东段的2.0 mm/a。(4)滑动速率亏损主要集中在金强河及其以西部分,在毛毛山、老虎山(不包含其东端)及1920年破裂段的近地表也存在一定的滑动速率亏损,老虎山东端基本不存在滑动亏损。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 InSAR地震周期形变观测研究现状
  •     1.2.2 尼泊尔Mw7.8 级地震形变观测研究现状
  •     1.2.3 海原断裂带形变观测及运动学参数研究现状
  •   1.3 本文研究内容与技术路线
  •   1.4 论文组织结构
  • 第二章 InSAR/时序InSAR原理方法
  •   2.1 InSAR/DInSAR原理
  •   2.2 时序InSAR技术原理
  •     2.2.1 PSInSAR原理
  •     2.2.2 SBAS原理
  •     2.2.3 StaMPS原理
  •   2.3 三维同震形变场解算方法
  •     2.3.1 直接解算法
  •     2.3.2 结合模拟值解算法
  •     2.3.3 结合Offsets解算法
  •   2.4 本章小结
  • 第三章 尼泊尔地震三维同震形变场解算
  •   3.1 InSAR数据及处理方法
  •   3.2 多平台InSAR同震形变场分析
  •     3.2.1 不同平台同震形变场对比分析
  •     3.2.2 InSAR同震形变场与卫星升降轨模式及入射角的关系
  •   3.3 不同InSAR数据约束的滑动分布反演
  •     3.3.1 断层模型与反演方法
  •     3.3.2 反演结果分析
  •   3.4 尼泊尔地震三维同震形变场解算
  •     3.4.1 三维解算方法流程
  •     3.4.2 三维同震形变场解算结果分析
  •     3.4.3 三维同震形变场的意义
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 海原断裂带震间形变场获取与分析
  •   4.1 InSAR数据及时序处理方法
  •   4.2 震间形变速率场分析
  •   4.3 跨断层形变速率拟合
  •     4.3.1 二维反正切模型原理
  •     4.3.2 二维反正切模型拟合结果
  •   4.4 与GPS速率和已有In SAR结果的比较
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 海原断裂带运动学参数反演
  •   5.1 三维反演方法与模型建立
  •   5.2 InSAR、GPS震间形变联合反演
  •     5.2.1 基于GPS数据的单独反演
  •     5.2.2 基于GPS数据与In SAR数据的联合反演
  •     5.2.3 不同数据组合反演结果对比分析
  •   5.3 与地质、GPS所得结果的比较
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  •   6.1 主要工作内容与结论
  •   6.2 存在的问题与展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间取得的学术成果
  • 作者简介
  • Brief Introduction to the Author
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 乔鑫

    导师: 屈春燕

    关键词: 尼泊尔地震,三维形变场解算,海原断裂带,震间形变,断层闭锁程度,滑动速率

    来源: 中国地震局地质研究所

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 自然地理学和测绘学,地质学,地球物理学

    单位: 中国地震局地质研究所

    分类号: P315;P237

    DOI: 10.27489/d.cnki.gzdds.2019.000027

    总页数: 107

    文件大小: 20340K

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