基于差分干涉雷达的汶川地震同震形变特点.pdf

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1、第15卷第2期地质力学学报V01．15No．22009年6月JOURNALOFGEOMECHANICSJun．2009文章编号：1006．6616(2009)02—0151—11基于差分干涉雷达的汶川地震同震形变特点姚鑫，张永双(1．国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室；2．中国地质科学院地质力学研究所，北京100081)摘要：地震同震形变场是认识震源机制、确定发震断裂、分析发震断裂活动方式、评估震害损失及揭示未来发震趋势的重要依据。但在龙门山地区复杂的自然环境中，现有的地震同震形变场获取方法(GPS测量、构造形迹分析、震源机制解结合数值模拟计算)难以快速

2、、全面的捕捉到这种信息，这突显出差分干涉雷达技术(D．InSAR，DiferentialInterferometrySAR)在同震形变场研究中的优势。本文介绍了其观测原理，在地震同震形变监测中的研究现状，并重点分析了已获取的D．InSAR汶Jll地震同震形变场的观测结果。基于差分干涉雷达观测及相关资料，对龙门山断裂在本次地震中活动性进行了初步分析，结果表明干涉雷达形变图像与地表破裂范围、逆冲角度的变化、上下盘升降关系及大型余震的展布存在很强的相关性。关键词：汶川地震；同震形变场；干涉雷达；D—InSAR；断层活动性中图分类号：P315．2文献标识码：A0引言“

3、5．12”汶川8．o级地震后，多方位的研究工作已取得丰硕成果，有了许多新的认识“。但由于该地区陡峻的地形条件与复杂的构造环境，现有的研究方法难以全面揭示其构造格局与汶JlI地震余震、地表破裂、大型地质灾害之间的关系。如图1所示，余震的展布与现有活动断裂认识不完全一致，在青川附近密集余震(矩形区域A)既没有沿邻近的茶坝一林庵寺断裂展布，也没有按地貌上构造行迹明显的青川．平武断裂展布，而与这两条断裂呈NE向斜交，同北川．映秀断裂带上的余震连成一线。是该活动断裂带(北川．映秀断裂的北段)早已存在，还是受汶川地震激发，北川．映秀断裂向NE扩展，目前尚无定论。图1区域B

4、内的密集余震几乎与主震带垂直展布，其中包括一个6．1级余震位于龙门山的茂县断裂的上盘，这种现象与目前对汶川地震发震机制的认识也存在差异。现场调查的地表破裂点主要位于中央断裂带三江一南坝之间和前山断裂的都江堰．安县段。对于地表破裂以外区域的同震形变场获取需依靠大地测量手段，但在龙门山断裂带两侧附近仅有l3个GPS观测点，尤其是上盘区域内，垂直北川．映秀断裂100kin范围内无任何观收稿日期：2009．05．27基金项目：中国地质科学院地质力学研究所基本科研业务费项目(No．DZLXJK200906和No．DZLXJK200708)及中国地质调查局工作项目(No．

5、1212010914025)资助。作者简介：姚鑫(1978-)，男，博士，地质工程专业。E—mail：yaoxlnt~hd@163．omn152地质力学学报图1汶川地震余震、地表破裂及断裂图Fig．1Mapshowingaftershocks，surfacerupturesandfaults测点。因此，对于汶川地震，无论是野外调查、GPS测量数、余震分布m，还是地震波形数据¨都很难准确揭示发震断层的几何特征。而地震引起的区域形变场是认识发震断裂运动学性质不可缺少的方面n，对于研究地壳构造运动、地震动力学特征及判定未来地震趋势具有重要的意义。1同震形变场研究的方

6、法目前同震形变获取方法主要有现场测量、地表破裂调查、震源机制解结合数值模拟计算的方法。同震形变场研究受到研究区介质非均一性、非连续性、构造条件以及测量误差的影响，在时间和空间上均存在非一致性。在一些特殊的构造部位，存在与区域形变场不一致的局部场，如果在这些部位进行形变监测，其结果只能反映该局部形变场而非整体趋势，现场第2期姚鑫等：基于差分干涉雷达的汶川地震同震形变特点153测量法就受此制约，难以得出规律性的结果。地表破裂调查可以得到发震断裂的位错，但无法给出地表破裂以外的区域伺震位移场，对于没有形成地表破裂的地震，该方法更是无能为力。震源机制解结合数值模拟是一

7、种快速、宏观的反演方法，可以得到大范围连续的模拟同震形变场。但受天然地震类型和地震观测台网分布的限制，对震源的波形条件要求也苛刻；模拟过程中往往因为对构造格局认识不清，最关键的边界条件不易确定，模拟的结果也缺乏有效、足够的检验。因此，目前的同震形变场获取方法需要进一步吸收新的技术手段，尤其是在汶川地震研究过程中暴露出现有的方法获取地形变场速度慢、精度低、离散性大、受自然条件限制等缺点。只有开展多学科、多手段相结合的研究，才能快速有效的揭示出研究区的同震变形场。差分干涉雷达(D—InSAR)作为一项新的地球物理技术，是以合成孔径雷达复数图像的相位信息获取地表变化

8、信息的技术，测量精度可以达到厘米级甚至