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GNSS观测的2021年青海玛多地震(Mw 7.4)同震形变及其滑动分布

李志才 丁开华 张鹏 温扬茂 赵利江 陈建峰

李志才, 丁开华, 张鹏, 温扬茂, 赵利江, 陈建峰. GNSS观测的2021年青海玛多地震(Mw 7.4)同震形变及其滑动分布[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2021, 46(10): 1489-1497. doi: 10.13203/j.whugis20210301
引用本文: 李志才, 丁开华, 张鹏, 温扬茂, 赵利江, 陈建峰. GNSS观测的2021年青海玛多地震(Mw 7.4)同震形变及其滑动分布[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2021, 46(10): 1489-1497. doi: 10.13203/j.whugis20210301
LI Zhicai, DING Kaihua, ZHANG Peng, WEN Yangmao, ZHAO Lijiang, CHEN Jianfeng. Coseismic Deformation and Slip Distribution of 2021 Mw 7.4 Madoi Earthquake from GNSS Observation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2021, 46(10): 1489-1497. doi: 10.13203/j.whugis20210301
Citation: LI Zhicai, DING Kaihua, ZHANG Peng, WEN Yangmao, ZHAO Lijiang, CHEN Jianfeng. Coseismic Deformation and Slip Distribution of 2021 Mw 7.4 Madoi Earthquake from GNSS Observation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2021, 46(10): 1489-1497. doi: 10.13203/j.whugis20210301

GNSS观测的2021年青海玛多地震(Mw 7.4)同震形变及其滑动分布

doi: 10.13203/j.whugis20210301
基金项目: 

国家自然科学基金 41774011

国家自然科学基金 41874011

国家自然科学基金 41804038

国家重点研发计划 2016YFB0501405

详细信息
    作者简介:

    李志才,博士,正高级工程师,主要从事卫星导航定位及大地测量反演研究。zcli@ngcc.cn

    通讯作者: 张鹏,博士,正高级工程师。zhangpeng@ngcc.cn
  • 中图分类号: P227

Coseismic Deformation and Slip Distribution of 2021 Mw 7.4 Madoi Earthquake from GNSS Observation

Funds: 

The National Natural Science Foundation of China 41774011

The National Natural Science Foundation of China 41874011

The National Natural Science Foundation of China 41804038

the National Key Research and Development Program of China 2016YFB0501405

More Information
    Author Bio:

    LI Zhicai, PhD,senior engineer, specializes in GNSS data processing and geodesy inversion. E-mail: zcli@ngcc.cn

    Corresponding author: ZHANG Peng, PhD, senior engineer, E-mail: zhangpeng@ngcc.cn
  • 摘要: 北京时间2020年5月22日2时,中国青海省果洛州玛多县发生Mw 7.4地震。收集震中附近9个连续运行卫星定位基准站(continuously operating reference stations,CORS)观测数据,基于模糊度解算的精密单点定位(precise point positioning with ambiguity resolution,PPP-AR)技术处理了2 h时段的高频(1 Hz采样)全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)数据,快速确定本次地震的近场同震位移,其中水平方向最大约为0.6 m。结合远场12个CORS震前、震后各3 d低频(30 s采样)数据的非差PPP解算同震形变场,基于弹性位错模型反演了玛多地震断层几何参数和滑动分布。结果显示:玛多地震属于典型走滑事件,发震断层走向278.49°,倾角为64.38°,滑动角为-10.90°,破裂长度约为138.72 km,宽度为4.82 km;滑动量超过3 m的滑移主要集中在东部小于18 km深度的区域,最大破裂可达4.2 m。反演的地震矩为1.85×1020 Nm,相当于矩震级7.45,比美国地质调查局利用地震波的反演结果略大。
  • 图  1  青海玛多地震构造背景

    Figure  1.  Tectonic Settings of Mado Earthquake, Qinghai

    图  2  高频GPS观测的单历元动态解

    Figure  2.  Single Epoch Processing Kinematic Solution from High Frequency GPS Observation

    图  3  基于低频和高频GNSS观测的同震形变

    Figure  3.  Co-Seismic Deformation from 1 Hz and 30 s Sampling GPS Data

    图  4  断层滑移分布及GNSS同震形变拟合情况

    Figure  4.  Fault Slip Distribution Model and Its Fitting to the GPS Data

    表  1  基于高频GPS观测的同震形变

    Table  1.   Co-Seismic Deformation form 1 Hz GPS Data

    站代码 纬度/(°) 经度/(°) 东向形变/m 北向形变/m 垂向形变/m 东向误差/m 北向误差/m 垂向误差/m
    HSHX 35.10 98.86 -0.068 0.009 -0.012 0.009 0.010 0.019
    JDUO 34.49 97.98 0.258 -0.058 -0.017 0.010 0.011 0.018
    KANQ 34.91 97.57 -0.159 0.210 -0.021 0.009 0.010 0.018
    MADU 34.92 98.22 -0.325 0.005 0.125 0.020 0.014 0.031
    QHAE 34.92 98.21 -0.239 0.082 0.025 0.009 0.008 0.018
    QHAG 35.11 98.87 -0.066 0.008 0.012 0.009 0.010 0.020
    QHAH 34.33 97.93 0.143 -0.022 0.066 0.012 0.015 0.029
    QHAJ 34.62 99.13 -0.475 -0.315 0.046 0.010 0.011 0.021
    QHMD 34.92 98.21 -0.237 0.079 0.040 0.011 0.015 0.025
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    表  2  基于低频GPS观测的同震形变

    Table  2.   Co-Seismic Deformation from 30 s Sampling GPS Data

    站代码 纬度/(°) 经度/(°) 东向形变/m 北向形变/m 垂向形变/m 东向误差/m 北向误差/m 垂向误差/m
    HSHX 35.10 98.86 -0.074 0.011 0.011 0.004 0.004 0.011
    JDUO 34.49 97.98 0.281 -0.058 0.008 0.005 0.006 0.008
    KANQ 34.91 97.57 -0.167 0.204 -0.037 0.018 0.019 0.033
    MADU 34.92 98.22 -0.24 0.088 -0.019 0.005 0.006 0.006
    QHAE 34.92 98.21 -0.237 0.087 -0.002 0.011 0.007 0.009
    QHAG 35.11 98.87 -0.065 0.008 0.002 0.013 0.005 0.003
    QHAH 34.33 97.93 0.15 -0.007 0.008 0.006 0.005 0.004
    QHAJ 34.62 99.13 -0.493 -0.317 0.005 0.009 0.004 0.004
    QHBM 32.93 100.74 0.006 -0.011 -0.008 0.004 0.005 0.009
    QHDL 36.30 98.10 -0.003 0.008 0.002 0.005 0.005 0.006
    QHGE 36.15 94.77 0.000 -0.002 0.003 0.009 0.004 0.003
    QHMD 34.92 98.21 -0.238 0.087 -0.008 0.006 0.006 0.013
    QHME 37.47 101.40 0.005 -0.008 0.004 0.01 0.006 0.005
    QHMQ 34.48 100.25 -0.010 -0.012 0.009 0.004 0.005 0.009
    QHMY 38.48 90.80 0.005 -0.005 0.008 0.005 0.005 0.008
    QHQI 38.09 100.37 -0.009 -0.004 0.021 0.005 0.002 0.018
    QHTT 34.22 92.44 0.002 -0.003 0.010 0.002 0.004 0.014
    QSHE 33.81 97.14 -0.017 0.016 -0.069 0.025 0.017 0.008
    WENQ 35.41 99.44 -0.026 -0.025 0.01 0.002 0.005 0.012
    XNIN 36.60 101.77 -0.001 -0.006 0.002 0.006 0.006 0.011
    XRID 36.05 97.51 -0.008 0.016 0.00 0.006 0.004 0.006
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    表  3  震源几何参数反演结果

    Table  3.   Focal Mechanism Solutions of the Madu Earthquake

    模型 纬度/(°) 经度/(°) 走向角/(°) 倾角/(°) 滑动角/(°) 长度/km 宽度/km 深度/km
    CENC 34.59 98.246 17
    USGS 34.613 98.246 92 67 -40 10
    200 53 -151
    GCMT 34.65 98.46 13 81 -173 12
    282 83 -9
    本文方法 34.62±0.02 98.38±0.02 278.49±0.83 64.38±12.88 -10.90±5.03 138.72±1.29 4.82±2.53 4.34±2.28
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-08
  • 刊出日期:  2021-10-05

GNSS观测的2021年青海玛多地震(Mw 7.4)同震形变及其滑动分布

doi: 10.13203/j.whugis20210301
    基金项目:

    国家自然科学基金 41774011

    国家自然科学基金 41874011

    国家自然科学基金 41804038

    国家重点研发计划 2016YFB0501405

    作者简介:

    李志才,博士,正高级工程师,主要从事卫星导航定位及大地测量反演研究。zcli@ngcc.cn

    通讯作者: 张鹏,博士,正高级工程师。zhangpeng@ngcc.cn
  • 中图分类号: P227

摘要: 北京时间2020年5月22日2时,中国青海省果洛州玛多县发生Mw 7.4地震。收集震中附近9个连续运行卫星定位基准站(continuously operating reference stations,CORS)观测数据,基于模糊度解算的精密单点定位(precise point positioning with ambiguity resolution,PPP-AR)技术处理了2 h时段的高频(1 Hz采样)全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)数据,快速确定本次地震的近场同震位移,其中水平方向最大约为0.6 m。结合远场12个CORS震前、震后各3 d低频(30 s采样)数据的非差PPP解算同震形变场,基于弹性位错模型反演了玛多地震断层几何参数和滑动分布。结果显示:玛多地震属于典型走滑事件,发震断层走向278.49°,倾角为64.38°,滑动角为-10.90°,破裂长度约为138.72 km,宽度为4.82 km;滑动量超过3 m的滑移主要集中在东部小于18 km深度的区域,最大破裂可达4.2 m。反演的地震矩为1.85×1020 Nm,相当于矩震级7.45,比美国地质调查局利用地震波的反演结果略大。

English Abstract

李志才, 丁开华, 张鹏, 温扬茂, 赵利江, 陈建峰. GNSS观测的2021年青海玛多地震(Mw 7.4)同震形变及其滑动分布[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2021, 46(10): 1489-1497. doi: 10.13203/j.whugis20210301
引用本文: 李志才, 丁开华, 张鹏, 温扬茂, 赵利江, 陈建峰. GNSS观测的2021年青海玛多地震(Mw 7.4)同震形变及其滑动分布[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2021, 46(10): 1489-1497. doi: 10.13203/j.whugis20210301
LI Zhicai, DING Kaihua, ZHANG Peng, WEN Yangmao, ZHAO Lijiang, CHEN Jianfeng. Coseismic Deformation and Slip Distribution of 2021 Mw 7.4 Madoi Earthquake from GNSS Observation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2021, 46(10): 1489-1497. doi: 10.13203/j.whugis20210301
Citation: LI Zhicai, DING Kaihua, ZHANG Peng, WEN Yangmao, ZHAO Lijiang, CHEN Jianfeng. Coseismic Deformation and Slip Distribution of 2021 Mw 7.4 Madoi Earthquake from GNSS Observation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2021, 46(10): 1489-1497. doi: 10.13203/j.whugis20210301
  • 据中国地震台网正式测定,北京时间2021年5月22日2时4分,中国青海省果洛州玛多县发生7.4级地震,震源深度17 km,震中位于(98.34°E,34.59°N)[1]。据报道,此次地震可能产生1 m左右的地表破裂。地震导致的剧烈地壳变动信号除被远场地震台以动态波形方式完整记录外,还能被连续运行卫星定位基准站(continuously ope-rating reference stations,CORS)的全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)接收机可靠监测,通过数据传输网络实时传到数据中心,可快速解算确定地震形变。同时,高频(1 Hz)GNSS数据还可以用于快速确定地震发震位置、滑动大小等[2-5]

    随着CORS地震监测技术的不断发展,其在大震应急响应中的作用日渐突出,例如2011年日本东北(Mw 9.0)、2013年中国四川芦山(Ms 7.0)、2013年尼泊尔(Mw 7.8)、2013年美国Craig(Mw 7.5)、2015年智利(Mw 8.3)、2016年新西兰(Mw 7.8)、2018年美国阿拉斯加(Mw 7.9)以及2019年美国加州(Mw 7.1)地震[2-10],密集CORS可有效地确定地震同震形变场,快速开展震源机制确定,也为此后基于多源数据的联合反演提供了参考[11-15]

    中国在十三五期间建设了大量CORS,其中大部分站点为基岩站,采用混凝土基座确保站址稳固[16]。针对此次青海玛多地震,地方自然资源部门、中国地震局及中国移动通讯公司CORS获得了有效的地震观测数据,本文收集了这一区域发震当天的高频(采样率为1 Hz)观测数据,以及地震前后各3 d的低频(采样率30 s)观测数据,经过高精度处理获得该区域的同震形变场信息;结合地震地质资料,进行发震断层参数及滑动分布模型反演,试图探索该区域的地震破裂机制,为今后CORS大震监测与应急响应工作提供借鉴。

    • 玛多地震发生于青藏高原内部的巴颜喀拉块体,又称松潘-甘孜地块,南北宽约500 km,东西长约2 000 km,总体呈北西-南东走向(见图 1),巴颜喀拉块体被柴达木、羌塘和华南块体所围限,是青藏高原北部的重要次级活动块体[17-18],其北以东昆仑走滑断裂带为界,甘孜-玉树-鲜水河走滑断裂带、龙门山逆冲断裂带为其南、东边界[19]。除块体边缘的深大活动断裂带外,其内部还发育着一系列重要的次级活动断裂,如达日断裂带、白龙江断裂带、虎牙和岷江断裂带以及龙日坝断裂带等[20]。受块体间相互作用、断裂带内部变形及深部中下地壳向东流转等共同作用,巴颜喀拉块体表现出复杂的变形样式与强烈的地震活动性[21-25]。例如东昆仑断裂带自1900年以来共发生5次7级以上大震[26],形成近千千米的地表破裂带(其中仅2001年昆仑山口西Ms 8.1地震的地表破裂就长达426 km),留下东-西大滩和玛沁-玛曲两段地震空区[27]。南甘孜-玉树-鲜水河断裂带也是大震频发,20世纪发生多次强震(如1973年7.6级地震),最新一次是2010年Ms 7.1玉树地震。而龙门山断裂带近来强震活动尤其显著,分别在2008、2010、2017年发生Ms 8.0汶川、Ms 7.0芦山和Ms 7.0九寨沟地震。基于活动构造、震源机制解、GPS站速度、地震破裂展布以及历史地震资料,文献[28]认为巴颜喀拉块体主要边界断裂处于应变加速释放期,发生大震的可能性仍较大。此次地震发生于巴颜喀拉块体内部玛多-甘德断裂[29],此前对该断裂活动构造研究较少,因而从各个方面研究玛多地震具有重大的科学意义。

      图  1  青海玛多地震构造背景

      Figure 1.  Tectonic Settings of Mado Earthquake, Qinghai

    • 在青海玛多地震震中及周边区域分布有多方建设的GNSS永久性观测站,包括中国大陆构造环境监测网络10个基准站(含玛多县城1站),青海省自然资源厅7个省级CORS站,中国移动通讯公司于2020年建成的4个CORS站(具体分布见图 1)。本文利用其中9站地震当日1 Hz采样率的高频数据,通过模糊度解算的精密单点定位(precise point positioning with ambiguity resolution,PPP-AR)技术计算地震前后的单历元动态解[30];此外,还收集21站地震前后各3 d低频(30 s采样)数据,采用非差PPP技术进行精密处理,获得更稳定的同震形变结果[31]

    • 本文首先采用武汉大学Pride PPP-AR软件对震中附近200 km范围9站(分别为陆态网络:QHMD;青海省CORS网:MADU、HSHX、KANQ、JDUO;中国移动CORS网:QHAE、QHAG、QHAH、QHAJ)2 h同震观测进行测站动态坐标解算。所用软件基于PPP-AR技术,可实现高频数据的单历元解[30],解算利用武汉大学发布的预报星历,各类数表文件基于最新物理模型,处理结果如图 2所示。需要说明的是,HSHX和QHAH站位于花石峡镇,QHMD、MADU和QHAE 3个站点均位于玛多县城。因而从图 2中可以看出,HSHX和QHAH站变形发生时间和发展趋势在南北和东西方向基本一致,QHMD和QHAE站变形发生时间和发展趋势基本一致,MADU站在震时20 s内,GPS观测卫星仅2颗,无法解算出可靠结果,但基本变形趋势也与QHMD和QHAE站相同。

      图  2  高频GPS观测的单历元动态解

      Figure 2.  Single Epoch Processing Kinematic Solution from High Frequency GPS Observation

      考虑到地震发生时刻高频单历元结果的跳跃性较大,如HSHX、QHMD、QHAE等站东向坐标分量急剧变化,因此本文直接剔除了发震时刻的高动态解,仅保留发震前后较平滑的处理单历元结果分别计算地震前后坐标平均值,通过差分获得可靠同震形变(见表 1图 3)。从表 1中可看出,高频GNSS观测的同震形变在水平方向上误差较小,可靠性较高;垂向误差较大,可靠性略差。QHAE和QHMD的同震水平形变基本一致,略小于MADU;QHAJ变形水平分量接近0.6 m(其中东向变形-0.475 m,北向变形-0.315 m),在所有CORS站中最大,移动方向朝西偏南,垂向变形仅有4.6 cm。

      表 1  基于高频GPS观测的同震形变

      Table 1.  Co-Seismic Deformation form 1 Hz GPS Data

      站代码 纬度/(°) 经度/(°) 东向形变/m 北向形变/m 垂向形变/m 东向误差/m 北向误差/m 垂向误差/m
      HSHX 35.10 98.86 -0.068 0.009 -0.012 0.009 0.010 0.019
      JDUO 34.49 97.98 0.258 -0.058 -0.017 0.010 0.011 0.018
      KANQ 34.91 97.57 -0.159 0.210 -0.021 0.009 0.010 0.018
      MADU 34.92 98.22 -0.325 0.005 0.125 0.020 0.014 0.031
      QHAE 34.92 98.21 -0.239 0.082 0.025 0.009 0.008 0.018
      QHAG 35.11 98.87 -0.066 0.008 0.012 0.009 0.010 0.020
      QHAH 34.33 97.93 0.143 -0.022 0.066 0.012 0.015 0.029
      QHAJ 34.62 99.13 -0.475 -0.315 0.046 0.010 0.011 0.021
      QHMD 34.92 98.21 -0.237 0.079 0.040 0.011 0.015 0.025

      图  3  基于低频和高频GNSS观测的同震形变

      Figure 3.  Co-Seismic Deformation from 1 Hz and 30 s Sampling GPS Data

    • 基于瑞士伯尔尼大学开发的Bernese(V5.2)软件[31],对地震发生前后各3 d 21站的低频GPS观测数据,采用PPP非差技术进行了精密处理。为提高计算效率,实际计算时用300 s间隔数据,卫星截止高度角设为10°,卫星轨道、钟差、地球自转参数、全球电离层数值改正模型均采用欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)产出的事后精密数据产品,对流层改正采用Saastamoinen模型。采用最新的各类地球物理模型及其他辅助文件,如大地水准面模型文件EGM2008、章动模型文件IAU2000R06.NUT、IERS常量文件IERS2010XY.SUB、海潮模型FES2004、地球固体潮模型TIDE2000、行星星历等文件。通过精密处理获得了玛多地震附近21个CORS站点的地震前后的依据ITRF2014参考框架的单天解。对地震前后各3 d的单天解3个坐标分量分别取平均,再从震后减去震前平均值,即得高精度的同震形变[13],具体结果参见图 3表 2

      表 2  基于低频GPS观测的同震形变

      Table 2.  Co-Seismic Deformation from 30 s Sampling GPS Data

      站代码 纬度/(°) 经度/(°) 东向形变/m 北向形变/m 垂向形变/m 东向误差/m 北向误差/m 垂向误差/m
      HSHX 35.10 98.86 -0.074 0.011 0.011 0.004 0.004 0.011
      JDUO 34.49 97.98 0.281 -0.058 0.008 0.005 0.006 0.008
      KANQ 34.91 97.57 -0.167 0.204 -0.037 0.018 0.019 0.033
      MADU 34.92 98.22 -0.24 0.088 -0.019 0.005 0.006 0.006
      QHAE 34.92 98.21 -0.237 0.087 -0.002 0.011 0.007 0.009
      QHAG 35.11 98.87 -0.065 0.008 0.002 0.013 0.005 0.003
      QHAH 34.33 97.93 0.15 -0.007 0.008 0.006 0.005 0.004
      QHAJ 34.62 99.13 -0.493 -0.317 0.005 0.009 0.004 0.004
      QHBM 32.93 100.74 0.006 -0.011 -0.008 0.004 0.005 0.009
      QHDL 36.30 98.10 -0.003 0.008 0.002 0.005 0.005 0.006
      QHGE 36.15 94.77 0.000 -0.002 0.003 0.009 0.004 0.003
      QHMD 34.92 98.21 -0.238 0.087 -0.008 0.006 0.006 0.013
      QHME 37.47 101.40 0.005 -0.008 0.004 0.01 0.006 0.005
      QHMQ 34.48 100.25 -0.010 -0.012 0.009 0.004 0.005 0.009
      QHMY 38.48 90.80 0.005 -0.005 0.008 0.005 0.005 0.008
      QHQI 38.09 100.37 -0.009 -0.004 0.021 0.005 0.002 0.018
      QHTT 34.22 92.44 0.002 -0.003 0.010 0.002 0.004 0.014
      QSHE 33.81 97.14 -0.017 0.016 -0.069 0.025 0.017 0.008
      WENQ 35.41 99.44 -0.026 -0.025 0.01 0.002 0.005 0.012
      XNIN 36.60 101.77 -0.001 -0.006 0.002 0.006 0.006 0.011
      XRID 36.05 97.51 -0.008 0.016 0.00 0.006 0.004 0.006

      表 2可看出,低频GPS观测的同震形变在水平方向上误差较小,且相对高频数据,垂向误差下降了近一倍。QHMD、MADU和QHAE 3个站点变形在水平量级上保持着良好的一直性,均显示往西约0.24 m、往北约0.09 m的位移,观测精度较高频结果有所提高。低频GPS观测通常可采用更长观测时段,自然较瞬时、高频同震观测可靠性高。同样,在全部CORS站中,QHAJ点受此次地震破裂影响最大,水平分量往西为0.493 m,往南为0.317 m,垂向有5 mm的隆升,与高频结果基本一致。图 3同震形变结果显示玛多地震是一个典型的左旋走滑断层,断层上盘往西北方向运动,下盘向东南方向运动,发震断层破裂方式与青藏高原向东运移一致。

    • 基于玛多地震的低频GPS同震形变数据,本文对发震断层几何参数及其滑动分布进行反演。反演过程包括两个步骤:首先,采用文献[32]方法进行断层位置、走向、倾角、长度与宽度等参数的非线性反演,反演中采用单纯形算法进行参数搜索,各参数初始值综合考虑中国地震台网中心(China Earthquake Networks Center,CENC)、全球地震矩张量计划(Global Centroid Moment Tensor,GCMT)和美国地质调查局(United States Geological Survey,USGS)等3家机构公布的震源参数[133-34],搜索空间依据初始值误差设置;然后,在参数搜索范围内随机生成模型,并依据这些随机模型正演出地表GNSS站点的同震形变模拟值,进一步与观测值求差以评估所选参数的误差。本文共测试了100组模型,反演了对应的几何参数值及其误差,最终确定的震源几何参数见表 3。从表 3中可以看出反演的断层大致与USGS和GCMT的结果一致,但本文确定的断层位置在经度方向上较GCMT结果略偏西,断层走向为278.49°,倾角为64.38°,滑动角为-10.90°,断层破裂长度为138.72 km,宽度为4.82 km,对应的破裂上表面深度为4.34 km。由于采用了均一滑动模型,反演的断层深度为破裂面上表面深度,因而与地震波反演的震源深度(10~17 km)有较大差异。

      表 3  震源几何参数反演结果

      Table 3.  Focal Mechanism Solutions of the Madu Earthquake

      模型 纬度/(°) 经度/(°) 走向角/(°) 倾角/(°) 滑动角/(°) 长度/km 宽度/km 深度/km
      CENC 34.59 98.246 17
      USGS 34.613 98.246 92 67 -40 10
      200 53 -151
      GCMT 34.65 98.46 13 81 -173 12
      282 83 -9
      本文方法 34.62±0.02 98.38±0.02 278.49±0.83 64.38±12.88 -10.90±5.03 138.72±1.29 4.82±2.53 4.34±2.28

      在确定断层几何参数后,本文再对发震断层的滑动分布进行反演,不同于前面步骤中采用均一滑动模型进行反演,反演中各子断层的滑动量是可变的[10]。采用表 3反演的断层位置、走向角、倾角等几何信息,将断层沿走向延展至180 km左右,沿宽度至30 km,进一步将断层划分为62×10个子断层,每个子断层的尺度约为3 km×3 km,以反演各子断层的滑动量,最终的断层滑动分布如图 4所示。

      图  4  断层滑移分布及GNSS同震形变拟合情况

      Figure 4.  Fault Slip Distribution Model and Its Fitting to the GPS Data

      图 4显示断层的破裂沿走向存在两个凹凸体,分别处于GCMT震中的两侧,西边区域小且滑动量较小,约为1~2 m,地表破裂长度约45 km;东部滑动量超过3 m的滑移主要集中在小于18 km深度的区域,最大破裂可达4.2 m,地表破裂长度可达95 km。地震矩为1.85×1020 Nm,相当于矩震级7.45,相较于USGS利用地震波反演的地震矩张量1.31×1020 Nm,矩震级Mw 7.34,本文反演结果略大。

      图 4还展示了低频GNSS计算的同震形变值、模型反演值以及两者残差,残差的均值为1.9 cm,最大值5.1 cm(靠近震中的KANQ站)。相比于同震形变平均值11.1 cm来说,仍有约20%的信号未被同震滑动分布模型所解释。考虑本文仅采用相对简单的断层几何模型,比如断层的走向假设为单一值,实际情况可能会复杂得多。此外,观测到的低频同震形变要比模拟值大,而本文同震形变计算采用了震前、震后各3 d位置的平均值作差求得,由于在震后早期可能存在的震后余滑也被计算为同震滑移,因此残差值加大。同震形变的高频结果要小于静态结果(见图 3)说明了这一点。此外,观测的同震形变可能包含有早期震后余滑,导致地震矩要比USGS等机构给定的大。

      因此,要获得更为准确可靠的断层滑移分布信息,有待加入周边的GPS大地控制点同震位移,以及合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)资料获得的同震位移,同时考虑更为复杂的断层几何结构等。但是,本文基于目前所能搜集到的连续站资料得到的同震位移,反演的同震滑移分布可以较好地反映出同震滑移的大体特征,这对震后早期及时快速了解该地震的总体特征具有重要的参考意义。

    • 本文针对青海玛多7.4级地震,在震后快速收集了震区附近9个高频GNSS震时观测数据以及远场12站地震前后各3 d的低频GNSS数据,获得高精度同震形变场;并基于位错模式约束发震断层的几何参数和滑动发布。结果表明:

      1) 利用PPP-AR快速解算高动态时间序列可获得较高精度的动态地震位移,可快速确定地震形变区域、大小。CORS监测到最大水平位移近0.6 m,清晰揭示断层左旋走滑活动特征。

      2) 破裂模型显示发震断层走向为278.49°,倾角为64.38°,滑动角为-10.90°,长度为138.72 km,宽度为4.82 km,与利用地震波反演结果基本一致;反演最大滑动约4.2 m,主要集中在发震断层东段小于18 km深度区域,总矩张量1.85×1020 Nm,对应矩震级7.45。

      3) 此次地震的监测实践显示,现有CORS网具备快速确定区域大震(7级以上地震)震源机制和震级的能力。

参考文献 (34)

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