基于长条带InSAR的巴颜喀拉块体中部地壳形变观测与模拟研究

发布时间：2020-06-05 09:10

【摘要】：本论文以2001年Ms8.1级昆仑山口西地震震中所在的巴颜喀拉块体中部为研究区,选取T133和T176两个长度超过500km的条带数据,通过综合改进使用GAMMA,PI_RATE等专业软件,形成一套改进的长条带数据处理方法,获得了跨越多条断层的长条带地壳形变速率场和累积形变时间变化序列,并采用地壳分层模型模拟了长条带形变场,反演了地壳介质粘滞系数。同时以2015年发生的Mw7.8级尼泊尔地震和Mw8.3级智利地震为例,探索了新一代Sentinel-1A雷达卫星数据的特性、处理技术及其在同震形变观测中的应用效果。论文主要工作概括为以下几方面:1.在T133和T176轨道,选取垂直基线小于200m的干涉像对,进行了常规D-In SAR处理,从中挑选相干性较好的干涉对,采用二次多项式拟合去除轨道等相位误差,获取了多个长条带干涉形变场。分析了T133轨道多组形变场的累积形变量△S和时间跨度△T的关系,获取了平均形变速率V约在10-15mm/yr。巴颜喀拉块体显示出向东运动的趋势,在2003年以后昆仑山地震区域的形变速率变化趋于平稳。2.编写了干涉处理软件GAMMA和Stacking处理软件PI_RATE的接口程序,将利用GAMMA软件处理得到的解缠干涉图和相应的SAR强度图像,写成一个双波段文件,并配置相关参数,导入PI_RATE程序,然后通过设置不同的相干系数阈值,改正轨道、大气误差,计算了观测期内的地壳平均速率场和位移时间变化序列,形成一套改进的长条带数据处理方法(G-P方法)。利用G-P方法对T133轨道30多个干涉图进行Stacking处理后,结果显示在东昆仑断裂南盘形变主要集中在130-150km宽度范围内,而北盘形变宽度则在100km左右,跨断层LOS向最大平均形变速率为10.6mm/yr。时序分析结果显示从2004年1月到2010年7月,最大LOS向相对位移量达到100mm。3.基于地壳分层模型和长条带In SAR数据观测结果,采用E-M-M和E-M两种模型分别模拟了长条带In SAR形变场,反演了地壳介质的粘滞系数。结果显示两种模型都能对下地壳粘滞系数进行有效约束,给出的最佳下地壳粘滞系数都是7.0×1018Pa·s。但E-M-M模型不能对上地幔的粘滞系数给出有效约束;模拟结果表明昆仑山地震发生3年后震后余滑已经基本结束,2004年-2010年的形变以下地壳粘弹性松弛形变为主。4.探索了新一代Sentinel-1A雷达卫星数据的特性、处理技术及其在同震形变观测中的应用效果。利用该数据对2015年4月25日尼泊尔Mw7.8地震和2015年9月16日智利Mw8.3地震同震形变场和断层滑动分布分别进行了观测模拟和反演研究,取得良好研究成果,并撰写发表论文。通过研究发现Sentinel-1A数据获取的地震形变场中,远场地形相关的大气误差较大,会产生多余条纹。这种多余条纹会对量级很小的震间形变观测带来严重干扰;因此,研究新的数据处理方法去除Sentinel-1A干涉图中的多余条纹是极为迫切的。
【图文】：

图 1.1 青藏块体构造分区图II1：拉萨块体，II2：羌塘-川滇块体，II3：巴颜喀拉块体，II4：东昆仑-柴达木块体，，II5：祁连山块体（改自邓起东等 2010）1.2 巴颜喀拉块体地质构造背景位于青藏块体中部横贯东西的巴颜喀拉次级块体，主要受北西西向走滑断裂所控制，为一走向北西的长条状块体（图 1.2）。其北界为东昆仑断裂，南界为鲜水河断裂、甘孜-玉树断裂和玛尔盖茶卡-若拉岗日断裂，东端边界断裂为龙门山断裂带，西端以阿尔金断裂带为界。巴颜喀拉块体是青藏块体内部构造活动性很强的次级块体之一，长条形块体从西向东贯通了整个青藏高原。块体北边界东昆仑断裂带是一条规模巨大高角度左旋走滑断裂带，活动性很强，根据已有地质速率研究成果，各段水平走滑速率可达 6~ 8mm/ yr, 最大可达 8~ 12mm/ yr。南边界东部是的鲜水河断裂是我国滑动速率最大的断裂，速率值最大达到 15mm/yr；

拉块体（邓起东等，2010）。最近十多年来，在青藏高原中部连续发生了 1997年西藏玛尼 Ms7.5 级地震、2001 年青海昆仑山 Ms8.1 级地震、2008 年 3 月新疆于田 Ms7.3 级地震和 5 月四川汶川 Ms8.0 级地震，2010 年青海玉树 Ms7.1 级地震，2013 年四川芦山 Ms7.0 级地震，2014 年新疆于田 Ms7.2 级地震，（表 1.1，图 1.2）。这些 7 级以上强震相继发生于青藏块体区中部的巴颜喀拉块体的边界活动断裂带上，其中发生在块体东南端的汶川地震是挤压逆冲的特性，发生于块体西北端的于田地震则呈现出张性特征，而发生在巴颜喀拉块体南北边界的玉树地震和昆仑山地震则是走滑型地震，这些地震的运动特性反映了巴颜喀拉块体向东南方向滑动的活动特性。但过去十多年间在块体周边发生的这一系列强震对该区域未来地壳变形和地震活动有什么影响，可以通过高精度高密度的地壳形变观测及其约束的形变场模拟研究中寻找一些答案。观测覆盖范围大、重访周期短的长条带 InSAR 技术可为这一问题的解决提供崭新的技术途径。
【学位授予单位】：中国地震局地质研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P315.7

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本文编号：2697818