汶川地震同震模型新解及震后InSAR觀測和初步分析

孫建寶

(中國地震局地質研究所GPS中心,北京 100029)

汶川地震同震模型新解及震后InSAR觀測和初步分析

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

孫建寶

(中國地震局地質研究所GPS中心,北京 100029)

汶川地震的形變觀測在一定程度上來說,取得了前所未有的成功,特別是在龍門山這樣一個特殊的地質構造單元上。通過干涉雷達(InSAR)手段獲得斷層上盤的形變觀測,用C波段雷達觀測幾乎是不可能的,因為劇烈的地面起伏和致密的植被覆蓋會使得雷達后向散射信號在觀測期間變得完全不相干。同時超厚的水汽分布,使得大氣對雷達波的延遲作用變強,造成顯著的觀測誤差。然而,利用L波段雷達觀測,前面一個問題得到部分解決;同時,日本宇航機構JAXA在震后緊急調整衛星軌道,獲得了相當一部分覆蓋汶川地震的小基線干涉像對,進一步降低了干涉去相干作用,最終使得我們得到了比較全面的InSAR形變觀測結果。

盡管該地震的InSAR形變場非常全面,但是分析和利用這樣的數據依然具有很大問題。一個主要的問題是SAR信號在傳播中,電離層對它的干擾作用。因為L波段中電離層的作用是C波段中的16倍左右,這個差別導致干涉圖像上出現了顯著的長波誤差,影響了同震形變場的反演。本研究利用同震GPS觀測結果約束InSAR形變場的軌道因素,消除了水汽垂直分層的影響,同時將一些明顯的長波誤差信號從反演數據中排除,保證了InSAR觀測的可靠性。反演中同時加入GPS和InSAR數據,保證反演結果能夠同時解釋兩種獨立觀測。但是兩種數據的數量和質量是完全不同的,在聯合反演中直接使用它們可能會造成斷層幾何和滑動分布偏離實際。因此,如何加權兩種數據是必須要考慮的問題。另外在Shenetal.(2009)文中我們使用了一階滑動光滑,過濾掉了斷層滑動的細節信息,突出了滑動的主要特征。本研究使用二階拉普拉斯光滑約束斷層滑動,同時應用更加客觀的方法獲得重要的滑動光滑因子,試圖恢復更加真實的斷層滑動情形。

反演結果表明,新的滑動模型完全保持了第一版模型中的主要特征,但是滑動的分布層次更加清楚。結果顯示,靠近地表3～4km范圍內的滑動量明顯大于更深部的滑動,而且上部的rake角度相比深部有一定程度的變化;最大位移出現在北川附近的一個斷層走向急劇變化部位,量值約為9m左右,推測該局部位錯與斷層幾何結構有直接關系。模型正演結果對于InSAR升軌和降軌,GPS數據都有更好的擬合效果。本研究未考慮“鏟形”斷層的情形,因為本次地震的滑動主要出現在淺部,而鏟形特殊結構對于較深部位滑動才具有重要意義,而且,復雜結構將增加反演待定參數個數和反演的不確定性。

我們用常規方法處理了汶川地震所有的C波段震后雷達數據,獲得了一些重要的下盤震后形變,但是沒有得到上盤任何有價值信息。該數據在進一步的高級處理和數據分析中,等待與GPS震后形變觀測進行聯合反演分析,期望能夠得到重要的斷層帶流變特性。我們也對部分L波段雷達進行了處理分析,但是由于震后沒有系統性規劃,JAXA未對該數據進行優先獲取,大多數數據基線太大,幾乎得不到有價值信息。

P315.61;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.06.020