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2022年泸定Mw 6.6地震InSAR同震形变与滑动分布

韩炳权 刘振江 陈博 李振洪 余琛 张勇 彭建兵

韩炳权, 刘振江, 陈博, 李振洪, 余琛, 张勇, 彭建兵. 2022年泸定Mw 6.6地震InSAR同震形变与滑动分布[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2023, 48(1): 36-46. doi: 10.13203/j.whugis20220636
引用本文: 韩炳权, 刘振江, 陈博, 李振洪, 余琛, 张勇, 彭建兵. 2022年泸定Mw 6.6地震InSAR同震形变与滑动分布[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2023, 48(1): 36-46. doi: 10.13203/j.whugis20220636
HAN Bingquan, LIU Zhenjiang, CHEN Bo, LI Zhenhong, YU Chen, ZHANG Yong, PENG Jianbing. Coseismic Deformation and Slip Distribution of the 2022 Luding Mw 6.6 Earthquake Revealed by InSAR Observations[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2023, 48(1): 36-46. doi: 10.13203/j.whugis20220636
Citation: HAN Bingquan, LIU Zhenjiang, CHEN Bo, LI Zhenhong, YU Chen, ZHANG Yong, PENG Jianbing. Coseismic Deformation and Slip Distribution of the 2022 Luding Mw 6.6 Earthquake Revealed by InSAR Observations[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2023, 48(1): 36-46. doi: 10.13203/j.whugis20220636

2022年泸定Mw 6.6地震InSAR同震形变与滑动分布

doi: 10.13203/j.whugis20220636
基金项目: 

国家重点研发计划 2020YFC1512000

陕西省科技创新团队项目 2021TD-51

陕西省地学大数据与地质灾害防治创新团队项目 2022

中央高校基本科研业务费专项 300102260301

中央高校基本科研业务费专项 300102262902

中央高校基本科研业务费专项 300102261108

中央高校基本科研业务费专项 300203211261

详细信息

Coseismic Deformation and Slip Distribution of the 2022 Luding Mw 6.6 Earthquake Revealed by InSAR Observations

  • 摘要: 2022-09-05,青藏高原东缘的鲜水河断裂上发生了泸定Mw 6.6地震,该地震是鲜水河断裂上40年来发生的最大地震,研究该地震的运动学和同震破裂模式对理解青藏高原东缘构造形变机制和评估鲜水河断裂以及安宁河断裂的地震危险性具有重要意义。利用Sentinel-1和ALOS-2卫星雷达影像,采用合成孔径雷达干涉技术获取了泸定地震的同震形变场,进而基于弹性半空间的位错模型,确定了本次地震发震断层的几何参数和滑动分布。结果表明,泸定地震是一次典型的左旋走滑事件,发震断层西倾,倾角约为72°,走向沿NNW-SSE方向,约为167°;断层破裂主要集中在0~10 km深度,最大滑动发生在约5.8 km深度,约为2.23 m;同震释放的地震矩约为8.74×1018 N·m,相当于矩震级Mw 6.59。通过对震后光学影像解译,发现此次地震诱发的滑坡多集中分布在发震断层西侧,该现象与余震主要集中在断层西侧的结果相一致,可认为是地震上盘效应的体现。
  • 图  1  2022年泸定地震区域构造背景图

    Figure  1.  Regional Tectonic Setting Map of the 2022 Luding Earthquake

    图  2  2022年泸定地震同震地表形变场观测值、模拟值与残差

    Figure  2.  Coseismic Surface Displacements, Simulation and Residual of the 2022 Luding Earthquake

    图  3  蒙特卡洛模拟方法估计得到的断层几何参数误差

    Figure  3.  Uncertainties in Fault Geometry Parameters Estimated Using Monte Carlo Simulation

    图  4  最优倾角和光滑因子搜索以及同震滑动分布

    Figure  4.  Relationships Between Optimal Dips and Smoothing Factors, and Slip Distribution of the 2022 Luding Earthquake

    图  5  升轨同震干涉影像异常信号分析

    Figure  5.  Analysis of the Abnormal Signals on the Ascending Interferogram

    图  6  断层与同震滑坡之间的关系

    Figure  6.  Relationship Between Fault and Coseismic Landslides

    图  7  地震烈度与同震滑坡之间的关系

    Figure  7.  Relationship Between Seismic Intensity and Coseismic Landslides

    表  1  2022年泸定Mw 6.6地震震源参数

    Table  1.   Source Parameters of the 2022 Luding Mw 6.6 Earthquake

    研究来源 震中位置 深度/km 走向/(°) 倾角/(°) 滑动角/(°) 长度/km 宽度/km 震级(Mw)
    USGS 102.228°E, 29.686°N 12 254 73 178 ̶ ̶ 6.6
    345 88 17
    GCMT 102.220°E,29.490°N 18.4 163 80 8 ̶ ̶ 6.7
    72 82 170
    GFZ 102.180°E,29.650°N 18 164 85 6 ̶ ̶ 6.6
    74 83 175
    IPGP 102.279°E,29.726°N 9 163 71 -3 ̶ ̶ 6.8
    254 87 -161
    张喆等a 102.140°E,29.550°N 16 163 77 -5 ̶ ̶ 6.6
    254 85 -167
    王卫民等b ̶ 13.4 166 75 0 51 18 6.7
    76 90 180
    本文研究c 102.104°E,29.533°N 6.10 167.37±0.16e 73.66±0.37e 3.30±0.16e 21.78±0.18e 10.98±0.33e 6.56
    本文研究d 102.109°E, 29.524°N 5.76 167.37 72 ̶ 30 16 6.59
    注:USGS:美国地质调查局; GCMT:全球矩张量; GFZ:德国地学研究中心; IPGP:巴黎地球物理机构;a: 矩心矩张量反演方法(https://www.cea-igp.ac.cn/cxdt/279406.html); b: 点源模型反演方法(http://www.itpcas.cas.cn/new_kycg/new_kyjz/202209/t20220906_6509485.html); c: 均匀滑动模拟; d: 分布式滑动模拟;e: 断层几何参数的1σ由蒙特卡罗方法确定[9]
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    表  2  本文中使用的SAR影像信息

    Table  2.   Information of SAR Images Used in This Paper

    SAR影像 方向 获取时间 空间基线/m 时间基线/d
    主影像 辅影像
    Sentinel-1 升轨 2022-08-26 2022-09-07 -203.7 12
    2022-08-26 2022-09-19 32.8 24
    降轨 2022-09-02 2022-09-14 -49.3 12
    ALOS-2 降轨 2021-12-02 2022-09-08 128.0 280
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-29
  • 刊出日期:  2023-01-05

2022年泸定Mw 6.6地震InSAR同震形变与滑动分布

doi: 10.13203/j.whugis20220636
    基金项目:

    国家重点研发计划 2020YFC1512000

    陕西省科技创新团队项目 2021TD-51

    陕西省地学大数据与地质灾害防治创新团队项目 2022

    中央高校基本科研业务费专项 300102260301

    中央高校基本科研业务费专项 300102262902

    中央高校基本科研业务费专项 300102261108

    中央高校基本科研业务费专项 300203211261

    作者简介:

    韩炳权,博士生,主要从事地震构造形变监测与建模研究。2021026017@chd.edu.cn

    刘振江,博士生,主要从事InSAR形变测量与地震周期分析研究。zhenjiang.liu@chd.edu.cn

    通讯作者: 李振洪,博士,教授。zhenhong.li@chd.edu.cn
  • 中图分类号: P237

摘要: 2022-09-05,青藏高原东缘的鲜水河断裂上发生了泸定Mw 6.6地震,该地震是鲜水河断裂上40年来发生的最大地震,研究该地震的运动学和同震破裂模式对理解青藏高原东缘构造形变机制和评估鲜水河断裂以及安宁河断裂的地震危险性具有重要意义。利用Sentinel-1和ALOS-2卫星雷达影像,采用合成孔径雷达干涉技术获取了泸定地震的同震形变场,进而基于弹性半空间的位错模型,确定了本次地震发震断层的几何参数和滑动分布。结果表明,泸定地震是一次典型的左旋走滑事件,发震断层西倾,倾角约为72°,走向沿NNW-SSE方向,约为167°;断层破裂主要集中在0~10 km深度,最大滑动发生在约5.8 km深度,约为2.23 m;同震释放的地震矩约为8.74×1018 N·m,相当于矩震级Mw 6.59。通过对震后光学影像解译,发现此次地震诱发的滑坡多集中分布在发震断层西侧,该现象与余震主要集中在断层西侧的结果相一致,可认为是地震上盘效应的体现。

English Abstract

韩炳权, 刘振江, 陈博, 李振洪, 余琛, 张勇, 彭建兵. 2022年泸定Mw 6.6地震InSAR同震形变与滑动分布[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2023, 48(1): 36-46. doi: 10.13203/j.whugis20220636
引用本文: 韩炳权, 刘振江, 陈博, 李振洪, 余琛, 张勇, 彭建兵. 2022年泸定Mw 6.6地震InSAR同震形变与滑动分布[J]. 武汉大学学报 ( 信息科学版), 2023, 48(1): 36-46. doi: 10.13203/j.whugis20220636
HAN Bingquan, LIU Zhenjiang, CHEN Bo, LI Zhenhong, YU Chen, ZHANG Yong, PENG Jianbing. Coseismic Deformation and Slip Distribution of the 2022 Luding Mw 6.6 Earthquake Revealed by InSAR Observations[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2023, 48(1): 36-46. doi: 10.13203/j.whugis20220636
Citation: HAN Bingquan, LIU Zhenjiang, CHEN Bo, LI Zhenhong, YU Chen, ZHANG Yong, PENG Jianbing. Coseismic Deformation and Slip Distribution of the 2022 Luding Mw 6.6 Earthquake Revealed by InSAR Observations[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2023, 48(1): 36-46. doi: 10.13203/j.whugis20220636
  • 2022-09-05 12时52分,中国四川省甘孜州泸定县发生Mw 6.6地震,震源深度约为16 km,最高烈度达到IX度。地震发生后,国务院抗震救灾指挥部办公室、应急管理部紧急启动了国家地震应急二级响应。截至2022-09-14,地震已造成118人遇难或失联,多处道路、桥梁等人工构建筑物受损(https://www.cea.gov.cn),另外地震诱发滑坡3 633处[1]表 1为不同研究机构或个人公布的断层几何及震源机制。本次地震的孕震背景为鲜水河断裂带,自1725年有地震记录以来,共发生6级以上地震23次,中强震在空间分布上几乎覆盖了整条断裂[2]。文献[3-4]对鲜水河断裂带的滑动速率进行分析,发现鲜水河断裂未来几十年内诱发强地震的可能性较高。泸定地震震中位置位于鲜水河断裂磨西段,文献[5]考虑鲜水河断裂带的历史强震同震触发和震间应力加载作用,分析得出该断裂带的应力积累较高;文献[6]在文献[5]的基础上增加对震后黏滞松弛作用的讨论,结果显示磨西段的库仑应力积累最为显著;文献[7]利用GPS数据对青藏高原东南部的研究表明磨西段目前存在着GPS形变异常,其地震危险性最高;文献[8]利用历史地震破裂参数计算库仑应力的结果表明,未来30年磨西断裂发生破裂整段Mw 7.1地震的条件概率为31%。以上研究结果均在一定程度上预测了此次地震的发生。

    表 1  2022年泸定Mw 6.6地震震源参数

    Table 1.  Source Parameters of the 2022 Luding Mw 6.6 Earthquake

    研究来源 震中位置 深度/km 走向/(°) 倾角/(°) 滑动角/(°) 长度/km 宽度/km 震级(Mw)
    USGS 102.228°E, 29.686°N 12 254 73 178 ̶ ̶ 6.6
    345 88 17
    GCMT 102.220°E,29.490°N 18.4 163 80 8 ̶ ̶ 6.7
    72 82 170
    GFZ 102.180°E,29.650°N 18 164 85 6 ̶ ̶ 6.6
    74 83 175
    IPGP 102.279°E,29.726°N 9 163 71 -3 ̶ ̶ 6.8
    254 87 -161
    张喆等a 102.140°E,29.550°N 16 163 77 -5 ̶ ̶ 6.6
    254 85 -167
    王卫民等b ̶ 13.4 166 75 0 51 18 6.7
    76 90 180
    本文研究c 102.104°E,29.533°N 6.10 167.37±0.16e 73.66±0.37e 3.30±0.16e 21.78±0.18e 10.98±0.33e 6.56
    本文研究d 102.109°E, 29.524°N 5.76 167.37 72 ̶ 30 16 6.59
    注:USGS:美国地质调查局; GCMT:全球矩张量; GFZ:德国地学研究中心; IPGP:巴黎地球物理机构;a: 矩心矩张量反演方法(https://www.cea-igp.ac.cn/cxdt/279406.html); b: 点源模型反演方法(http://www.itpcas.cas.cn/new_kycg/new_kyjz/202209/t20220906_6509485.html); c: 均匀滑动模拟; d: 分布式滑动模拟;e: 断层几何参数的1σ由蒙特卡罗方法确定[9]

    由于震中附近地形起伏较大,部分区域被冰川覆盖,以及震后连续阴雨,且震中附近稀疏的地震仪器和全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)接收机等因素的限制,无法利用光学遥感、GNSS大地测量手段获取连续可靠的同震形变场,因此联合多源合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)数据对本次地震进行深入研究至关重要。合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术凭借其穿透能力强、空间上连续覆盖等突出优势,已经成为地震大地测量学中重要的技术[10-16]。此次泸定地震为研究鲜水河断裂带南段的断层系统提供了重要机会,本文以多源SAR数据获取的同震形变场为约束,利用弹性半空间的位错模型确定了泸定地震的断层几何参数和滑动分布,对理解青藏高原东缘现今应变分配模式及评估发震区域的地震危险性都有重要科学意义。

    • 约55 Ma以来,印度板块以46 mm/a的速度相对于欧亚板块向北汇聚,在青藏高原北部受到刚性塔里木块体阻挡,使得青藏高原持续抬升、地壳增厚和侧向挤出,导致高原内部和周边地区发生剧烈变形和运动[17-19]。巴彦喀喇地块作为青藏高原内部最主要的地震活动区[20-22],其边界地震活动频繁,2022年泸定Mw 6.6地震发生在巴彦喀喇地块的东部边缘由甘孜-玉树-鲜水河断裂、龙门山断裂和安宁河-则木河-小江断裂所形成的Y字形结点位置。

      鲜水河断裂带是巴彦喀喇地块的南部边界,也是青藏高原东缘重要的构造边界,控制着青藏高原物质由NE向扩展向SE向挤出,整体表现为左旋走滑运动[23]。广义上的鲜水河断裂带大体呈NW-SE向展布,全长1 400 km,在走向上以八美地区为界分为北西段和南东段;其南东段的几何形态和内部结构比较复杂,呈4条右阶雁列式分支,向南东延伸收敛到磨西主干断裂[5, 24]。本次地震震中位置位于鲜水河断裂磨西段,其南部与安宁河断裂相连接。磨西断裂为NW-SE向展布,倾角较陡(65°~85°),该断裂具有强烈挤压的压扭性左行走滑运动特征[25-26]。磨西断裂处于鲜水河断裂向安宁河与大凉山两条断裂转换的构造部位,活动构造样式极为复杂,一直被视为7级以上强震危险区域。图 1为本次地震区域构造背景图,其中断层数据修改自文献[27-28],历史地震数据来自文献[29],余震数据来自网站(https://www.cea.gov.cn/cea/dzpd/dzzt/5683568/5683579/5684528/index.html)。

      图  1  2022年泸定地震区域构造背景图

      Figure 1.  Regional Tectonic Setting Map of the 2022 Luding Earthquake

    • 本文收集了覆盖2022年泸定地震的C波段(波长5.6 cm)Sentinel-1升降轨TOPS模式和L波段(波长23.4 cm)ALOS-2降轨ScanSAR模式的同震SAR影像,本文中使用的SAR影像的具体信息见表 2

      表 2  本文中使用的SAR影像信息

      Table 2.  Information of SAR Images Used in This Paper

      SAR影像 方向 获取时间 空间基线/m 时间基线/d
      主影像 辅影像
      Sentinel-1 升轨 2022-08-26 2022-09-07 -203.7 12
      2022-08-26 2022-09-19 32.8 24
      降轨 2022-09-02 2022-09-14 -49.3 12
      ALOS-2 降轨 2021-12-02 2022-09-08 128.0 280

      使用GAMMA软件[30],采用传统的差分干涉方法处理了升降轨Sentinel-1和降轨ALOS-2的SAR影像,获取了2022年泸定地震的同震视线向(line of sight,LOS)地表形变场。在欧洲空间局网站(https://scihub.copernicus.eu/gnss//home)下载的临时轨道数据和在美国宇航局网站下载的90 m空间分辨率的SRTM(shuttle radar topography mission)数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据分别被用于轨道改正和去除地形效应[31-32]。为了提升信噪比,Sentinel-1影像数据的距离向: 方位向设置为20:4,ALOS-2影像数据的距离向: 方位向设置为4:20,首先采用多视以及滤波处理[33],然后使用最小费用流(minimum cost flow,MCF)算法[34]进行相位解缠,从干涉条纹图中恢复LOS向地表形变如图 2所示。

      图  2  2022年泸定地震同震地表形变场观测值、模拟值与残差

      Figure 2.  Coseismic Surface Displacements, Simulation and Residual of the 2022 Luding Earthquake

    • 图 2(a)2(c)可知,Sentinel-1升轨影像最大LOS沉降约为14 cm,位于发震断层的北部;最大隆升约为15 cm,位于发震断层的南部。Sentinel-1降轨影像(图 2(b))最大LOS沉降约为10 cm,位于发震断层的东侧;最大隆升约为12 cm,位于发震断层的西侧。ALOS-2降轨影像(图 2(d))最大LOS沉降约为18 cm,位于发震断层的东侧;最大隆升约为21 cm,位于发震断层的西侧。通过分析3种不同成像视角的InSAR形变分布特征,可以判定断层破裂沿NNW-SSE方向延伸,地震造成的地表形变范围达30 km×30 km。

      在震源参数反演时,针对Sentinel-1升轨影像,本文采用震后第二景(2022-09-19)影像作为数据源,具体原因将在下文讨论。Sentinel-1与ALOS-2的降轨影像结果的差异性可能是由于失相干导致的近场信号不连续引起。ALOS-2降轨影像由于采用较长的L波段,获得了相对较多的近场信号,然而从图 2(d)也可以看出,ALOS-2降轨影像存在较大的远场噪声。当联合Sentinel-1升降轨和ALOS-2降轨数据进行断层建模时,发现相较于仅使用Sentinel-1升降轨影像建模,其模型拟合效果更差,拟合残差更大。因此,本文同震参数建模仅选择使用Sentinel-1升降轨InSAR结果作为约束。

    • 为了降低InSAR数据的空间相关性以及远场噪声对反演结果的影响,同时提高计算效率,需要对InSAR形变结果进行数据降采样。本文使用均匀降采样对泸定地震的升降轨InSAR同震形变场进行降采样,在采样过程中对震中附近区域增加采样点密度,而远离震中减少采样点密度,分别得到Sentinel-1升轨和降轨5 784和5 208个形变点。

      本文使用PSOKINV软件包[35]对断层进行建模,采用两步法的反演策略进行断层参数反演[36],具体步骤如下:

      1)假设矩形断层在均匀弹性半空间下均匀滑动,通过最小平方失配确定断层的几何参数。在反演中,剪切模量被设置为3.23×1010 Pa,泊松比设置为0.25。根据不同机构给出的震源机制解(表 1),同时结合形变场特征(图 2),将断层走向设置在120°~190°之间搜索,断层的长宽和位置根据InSAR形变场特征确定一个搜索范围;断层顶部深度设置在0~20 km范围内搜索;断层的滑动角设置在-30°~30°范围内;而断层的倾角则根据区域构造背景设置其在30°~90°搜索。在上述参数设置下,使用多峰值颗粒群(mutiple peak particle swarm optimization,MPSO)算法搜索得到了最优的均匀滑动断层参数(表 1),然后使用蒙特卡洛相关噪声模拟估计均匀滑动反演断层几何参数的误差[10, 16, 37-38],结果如图 3所示。2022年泸定地震的发震断层长度为(21.78±0.18)km,宽度为(10.98±0.33)km,走向为(167.369±0.163)°,倾角为(73.662±0.367)°,滑动角为(-3.303±0.159)°,反演结果初步表明本次地震是一次左旋走滑的破裂事件。

      图  3  蒙特卡洛模拟方法估计得到的断层几何参数误差

      Figure 3.  Uncertainties in Fault Geometry Parameters Estimated Using Monte Carlo Simulation

      2)在均匀反演确定断层几何参数的基础上,对断层的滑动分布进行反演。在反演之前,将矩形断层面的长度(沿走向)和宽度(沿倾向)分别延长为30 km和16 km,并将其离散化为480个1 km×1 km大小的斑块,断层顶深设置为0。在均匀弹性半空间下,利用线性最小二乘法将每一个斑块的走向固定为167.37°,分别计算断层面每个斑块的走滑和倾滑分量。为了避免反演中断层滑动的振荡,引入了平滑因子[39-40]。此外,均匀滑动假设下确定的断层几何形状不一定是空间可变滑动分布的最佳几何形状,尤其是断层倾角。因此,断层倾角和光滑因子需要被进一步优化,最优倾角和光滑因子搜索的结果以及同震发震断层滑动分布结果如图 4所示。

      图  4  最优倾角和光滑因子搜索以及同震滑动分布

      Figure 4.  Relationships Between Optimal Dips and Smoothing Factors, and Slip Distribution of the 2022 Luding Earthquake

      本文采用文献[41]定义的综合考虑解的粗糙度和模型残差的对数函数模型,设置倾角搜索范围为65°~78°,步长为1,平滑因子搜索范围为0~10,步长为1,最终确定断层的最佳倾角为72°,平滑因子为3(图 4(a))。在最优倾角和光滑因子下,确定了断层面的滑动分布(图 4(b)),最优的滑动分布模型展示最大的滑动发生在5.8 km深度处,滑动量为2.23 m。分布式滑动断层面释放的地震矩为8.74×1018 N·m,相当于矩震级Mw 6.59。在最优的分布式滑动断层参数下,对Sentinel-1升降轨观测数据进行模拟,模拟结果如图 2(a)图 2(b)所示。观测值与模拟值较为一致,Sentinel-1升轨和降轨的观测值与模拟值拟合度为93.7%和91.2%,对应残差的均方根为1.08 cm和0.93 cm。由于较大的远场噪声,ALOS-2降轨影像没有用于同震参数反演,将其用于验证反演获得的断层模型。结果发现,本文所确定的断层模型正演得到的形变场与ALOS-2降轨观测的形变场基本一致(图 2(d)),其残差的均方根为2.61 cm,表明本文所确定的断层模型是可靠的。

      在泸定地震之后,不同研究团队利用不同的地震学方法快速确定了本次地震的震源机制(见表 1),利用矩心矩张量反演方法与利用点源模型反演方法得到的矩心破裂深度均超过13 km,与本文InSAR反演结果差异较大。中国地震局地震预测研究所利用强震动台站和区域台站波形数据进行反演,得到泸定地震的矩心深度为7.2 km,与本文InSAR反演的结果基本一致。相较于远震地震波,近震数据(区域地震波和近断层强震数据)在约束破裂深度方面具有明显优势[42-43],一是后者基本可以覆盖上行地震波的几乎所有离源角范围,二是其格林函数波形对深度更为敏感。与近震滑动模型在破裂深度方面的一致性表明,本文得到的滑动分布是合理的。

    • InSAR形变场的可靠性直接关乎反演结果的优劣。图 5为升轨同震干涉影像异常信号分析的结果。本文在处理Sentinel-1升轨影像时发现,震前第一景与震后第一景、第二景SAR影像分别组成干涉对1(2022-08-26-2022-09-07)和干涉对2(2022-08-26-2022-09-19),干涉对1在同震形变场的东侧存在一块干涉对2不存在的形变异常区(图 5(a)中黑色虚线框)。

      图  5  升轨同震干涉影像异常信号分析

      Figure 5.  Analysis of the Abnormal Signals on the Ascending Interferogram

      为了确定该形变异常区是否是由相位解缠误差引起,本文对干涉对1的结果进行相位复缠绕,如图 5(b)所示,其中(1)为解缠的干涉相位,(2)为解缠相位的复缠绕相位。从图 5(b)可以看出,两者基本一致,故排除相位解缠误差的因素。

      为了进一步分析该异常区变形产生的原因,收集了Sentinel-1升轨震前时间为2022-08-02、2022-08-14的SAR影像,使用与§3.1相同的处理流程做差分干涉处理,结果发现与2022-09-07影像相关的干涉对都存在上述形变异常区,并且以2022-09-07为辅影像的干涉对(图 5(a)中的(1)、(2)和(3))位移都表现为靠近雷达方向,而以其为主影像的干涉对(图 5(a)中的(4))位移表现为远离雷达方向,进一步表明了干涉对1的形变异常区并非解缠误差导致。通过高分辨率光学影像(图 5(c))发现,该异常区位于沟谷地带。为了分析形变信号与地形的相关性,本文绘制了2条横穿异常区的地形剖线ABCD,发现该区域的形变信号与地形具有较强的相关性(图 5(d)中黑色虚线框),因此极可能是由于区域地形引起的大气误差(如聚集在沟谷上方的团雾等)。另外,干涉对1的空间基线为203.7 m,干涉对2的空间基线为32.8 m(表 2),基于以上考虑,最终采用干涉对2的形变场作为最后同震建模的数据源。为了验证干涉对1东侧形变异常非同震信号,本文使用反演所确定的断层模型对干涉对1进行模拟,模拟值与残差如图 2(c)所示,东侧形变异常无法通过正演被模拟,进一步验证了上述结论。

    • 地震发生后,收集了地震区域震前和震后的遥感影像,其中震前影像包括吉林一号、高分一号、高分二号;震后影像包括高分六号、高分二号、Sentinel-2、Landsat 8。首先利用ENVI平台对震前震后影像进行正射校正等预处理,获取真彩色影像,然后在ArcGIS平台上通过对比震前震后影像,准确解译出2022年泸定地震同震滑坡编目2 692处,总面积约47 km²,由于可用光学影像尚未覆盖整个地震区域,故此次地震诱发的滑坡远多于2 692处。滑坡之多与本文反演的同震滑动较浅的结果相一致。

      基于解译的2 692处同震滑坡编目,研究地震因子(距断层距离、地震烈度)对泸定地震同震滑坡空间分布的影响规律。采用空间统计分析方法将距断层(磨西断裂、大渡河断裂和锦屏山断裂)距离分为11类:≤1 km、(1,2]km、(2,3]km、(3,4]km、(4,5]km、(5,6]km、(6,7]km、(7,8]km、(8,9]km、(9,10]km、 > 10 km,采用应急管理部发布的地震烈度图,将地震烈度分为IX度、VIII度、VII度、VI度。通过统计滑坡面积和滑坡面积百分比(因子分级内滑坡面积/滑坡总面积),分析地震诱发滑坡的空间分布特征,结果如图 6图 7所示。

      图  6  断层与同震滑坡之间的关系

      Figure 6.  Relationship Between Fault and Coseismic Landslides

      图  7  地震烈度与同震滑坡之间的关系

      Figure 7.  Relationship Between Seismic Intensity and Coseismic Landslides

      图 6可以看出,断层对地震滑坡的分布有显著影响,同震滑坡主要分布在距断层1 km的范围内,约占同震滑坡总面积的42%,随着距断层距离越远,同震滑坡的面积总体呈降低趋势(图 6(b))。其中发震断层西侧的同震滑坡面积占总面积的57%以上(截至2022-09-24,收集的光学影像在发震断层西侧含云量较高,导致西侧同震滑坡漏检较多),这与余震多集中在发震断层西侧(图 1(b))以及发震断层西倾的结果相一致。此外,由图 7可以看出,同震滑坡主要集中发生在IX度烈度区和VIII度烈度区,其滑坡面积约占滑坡总面积的87%,其中在IX度烈度区约占67%。

    • 本文基于TOPS模式的升降轨Sentinel-1和ScanSAR模式的ALOS-2降轨卫星雷达影像,获取了2022-09-05四川甘孜州泸定Mw 6.6地震的同震地表位移。基于弹性半空间下Okada位错模型,反演了泸定地震的断层几何构造和滑动分布。结合光学遥感影像识别的同震滑坡分布,定量分析了地震与滑坡的关系,得出如下结论:

      1)2022年泸定地震Sentinel-1升、降轨最大视线向隆升和沉降值分别约为15 cm和14 cm。结合升、降轨同震地表形变场可以判定断层破裂沿NNW-SSE方向延伸,地震造成的地表形变范围达30 km×30 km。

      2)以InSAR数据为约束,通过反演得到的结果表明,泸定地震是一次典型的左旋走滑事件,发震断层西倾,倾角约为72°,走向沿NNW-SSE方向,约为167°,破裂主要集中在0~10 km深度,最大滑动发生在约5.8 km深度,约为2.23 m,同震释放的地震矩约为8.74×1018 N·m,相当于矩震级Mw 6.59,与强震台站数据反演结果基本一致,基本可以判定2022年泸定地震发震断层为鲜水河断裂南端的磨西段。

      3)同震滑坡多集中分布在发震断层西侧,即断层的上盘,且与余震主要集中在断层西侧的结果相一致。此外,同震滑坡面积的42%分布在距断层1 km范围内,67%分布在IX度烈度区,本文认为本次地震同震滑坡众多可归因于较浅的同震滑移。

参考文献 (43)

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