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Remote Sensing of Environment:超高分衛星立體影像揭示的2008年于田7.1級地震的三維斷層幾何和運動學特征

2019-07-15

三維斷層幾何和地表滑移是理解斷層運動特征和地震破裂機制的關鍵因素。由于地處偏僻及InSAR數據的嚴重失相干,對于2008年7.1級于田地震的研究一直受制于缺乏斷層幾何結構和近斷層位移的詳細觀測數據,而基于光學影像的研究大多也只限于水平二維數據的分析。隨著新一代超高分辨率(very-high resolution:VHR)立體測圖衛星的發射,快速的高分辨率、高精度斷層帶三維地形重建以及基于獲取的超高分DEM進行斷層精細三維幾何和運動參數提取成為可能,斷層參數的三維量化研究有助于我們對斷層運動行為的充分理解。

中國地震局地質研究所宋小剛副研究員、韓娜娜碩士生、單新建研究員,與團隊其他成員利用法國Pléiades衛星立體觀測影像(0.7m)提取了2008年于田地震破裂帶震后的超高分DEM(1 m × 1 m),與地基LiDAR數據的比較給出的相對精度為0.51m。基于獲取的超高分DEM,沿著斷層提取了詳細的三維斷層幾何(破裂跡線和近地表傾角)和位錯(水平和垂直)分布信息(圖1)。通過計算分析發現:

(1)近斷層位移受控于斷層幾何小的局部變化:盡管2008年于田地震發震斷層整體的運動方式為正斷加走滑,但是觀測到了大量的近斷層反向垂直位移(0.5-1.9m),這是由于斷層幾何局部變化引起了走滑運動向局部縮短或拉漲的轉換(圖2)。

(2)近地表傾角測量結果顯示,斷層北、中和南段的傾角保持了很好的一致性(55°, 62°, 和 58°)(圖3),不同于前人的研究結果(43°, 60°, 和 52°)。InSAR和近斷層地表位錯的聯合反演結果(圖4)也表明,斷層幾何(傾角)沿走向沒有發生較大變化。

(3)古老洪積扇和冰舌上記錄的累積和同震垂直位移之比為1.86-2.79,表明2008年地震之前至少發生過1-2次歷史地震。  


圖1 基于高分Pléiades DEM提取的2008年于田地震地表位錯。HD:水平位錯;VD:垂直位錯。

  

  圖2 2008年于田地震發震斷層在發生水平運動時由于斷層小的幾何變化引起局部區域的壓縮和拉張,從而在近斷層產生反向位移。

  

  圖3 基于VHR DEM的于田地震發震斷層北、中和南段近地表傾角擬合計算

  

  圖4 地表位錯觀測值與反演結果對比。(a)傾角設置為近地表量測值(55°, 62° 和 58°);(b)傾角設置為Elliott et al. (2010)中的InSAR反演值(43°, 60°和 52°)

   

上述研究成果發表在國際遙感期刊Remote Sensing of Environment:Xiaogang Song, Nana Han, Xinjian Shan, Chisheng Wang, Yingfeng Zhang, Hao Yin, Guohong Zhang, Wenqun Xiu, Three-dimensional fault geometry and kinematics of the 2008 Mw7.1 Yutian earthquake revealed by very-high resolution satellite stereo imagery, Remote Sensing of Environment,232,2019. 原文鏈接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425719303190?via%3Dihub

   


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