汶川地震同震模型新解及震后InSAR观测和初步分析

孙建宝

(中国地震局地质研究所GPS中心,北京 100029)

汶川地震同震模型新解及震后InSAR观测和初步分析

In SAR deformation observation and preliminary analysis based on new seismogenic structure model of Wenchuan earthquake

孙建宝

(中国地震局地质研究所GPS中心,北京 100029)

汶川地震的形变观测在一定程度上来说,取得了前所未有的成功,特别是在龙门山这样一个特殊的地质构造单元上。通过干涉雷达(InSAR)手段获得断层上盘的形变观测,用C波段雷达观测几乎是不可能的,因为剧烈的地面起伏和致密的植被覆盖会使得雷达后向散射信号在观测期间变得完全不相干。同时超厚的水汽分布,使得大气对雷达波的延迟作用变强,造成显著的观测误差。然而,利用L波段雷达观测,前面一个问题得到部分解决;同时,日本宇航机构JAXA在震后紧急调整卫星轨道,获得了相当一部分覆盖汶川地震的小基线干涉像对,进一步降低了干涉去相干作用,最终使得我们得到了比较全面的InSAR形变观测结果。

尽管该地震的InSAR形变场非常全面,但是分析和利用这样的数据依然具有很大问题。一个主要的问题是SAR信号在传播中,电离层对它的干扰作用。因为L波段中电离层的作用是C波段中的16倍左右,这个差别导致干涉图像上出现了显著的长波误差,影响了同震形变场的反演。本研究利用同震GPS观测结果约束InSAR形变场的轨道因素,消除了水汽垂直分层的影响,同时将一些明显的长波误差信号从反演数据中排除,保证了InSAR观测的可靠性。反演中同时加入GPS和InSAR数据,保证反演结果能够同时解释两种独立观测。但是两种数据的数量和质量是完全不同的,在联合反演中直接使用它们可能会造成断层几何和滑动分布偏离实际。因此,如何加权两种数据是必须要考虑的问题。另外在Shenetal.(2009)文中我们使用了一阶滑动光滑,过滤掉了断层滑动的细节信息,突出了滑动的主要特征。本研究使用二阶拉普拉斯光滑约束断层滑动,同时应用更加客观的方法获得重要的滑动光滑因子,试图恢复更加真实的断层滑动情形。

反演结果表明,新的滑动模型完全保持了第一版模型中的主要特征,但是滑动的分布层次更加清楚。结果显示,靠近地表3～4km范围内的滑动量明显大于更深部的滑动,而且上部的rake角度相比深部有一定程度的变化;最大位移出现在北川附近的一个断层走向急剧变化部位,量值约为9m左右,推测该局部位错与断层几何结构有直接关系。模型正演结果对于InSAR升轨和降轨,GPS数据都有更好的拟合效果。本研究未考虑“铲形”断层的情形,因为本次地震的滑动主要出现在浅部,而铲形特殊结构对于较深部位滑动才具有重要意义,而且,复杂结构将增加反演待定参数个数和反演的不确定性。

我们用常规方法处理了汶川地震所有的C波段震后雷达数据,获得了一些重要的下盘震后形变,但是没有得到上盘任何有价值信息。该数据在进一步的高级处理和数据分析中,等待与GPS震后形变观测进行联合反演分析,期望能够得到重要的断层带流变特性。我们也对部分L波段雷达进行了处理分析,但是由于震后没有系统性规划,JAXA未对该数据进行优先获取,大多数数据基线太大,几乎得不到有价值信息。

P315.61;

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10.3969/j.issn.0235-4975.2010.06.020