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(zhì)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(zhì)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(zhì)構(gòu)造單元上。通過干涉雷達(dá)(InSAR)手段獲得斷層上盤的形變觀測,用C波段雷達(dá)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(dá)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(dá)波的延遲作用變強(qiáng),造成顯著的觀測誤差。然而,利用L波段雷達(dá)觀測,前面一個問題得到部分解決;同時,日本宇航機(jī)構(gòu)JAXA在震后緊急調(diào)整衛(wèi)星軌道,獲得了相當(dāng)一部分覆蓋汶川地震的小基線干涉像對,進(jìn)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(jié)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(shù)據(jù)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(dǎo)致干涉圖像上出現(xiàn)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(jié)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(shù)據(jù)中排除,保證了InSAR觀測的可靠性。反演中同時加入GPS和InSAR數(shù)據(jù),保證反演結(jié)果能夠同時解釋兩種獨(dú)立觀測。但是兩種數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量是完全不同的,在聯(lián)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(quán)兩種數(shù)據(jù)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(xì)節(jié)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(yīng)用更加客觀的方法獲得重要的滑動光滑因子,試圖恢復(fù)更加真實的斷層滑動情形。

反演結(jié)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(jié)果顯示,靠近地表3～4km范圍內(nèi)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(xiàn)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(jié)構(gòu)有直接關(guān)系。模型正演結(jié)果對于InSAR升軌和降軌,GPS數(shù)據(jù)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(xiàn)在淺部,而鏟形特殊結(jié)構(gòu)對于較深部位滑動才具有重要意義,而且,復(fù)雜結(jié)構(gòu)將增加反演待定參數(shù)個數(shù)和反演的不確定性。

我們用常規(guī)方法處理了汶川地震所有的C波段震后雷達(dá)數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)在進(jìn)一步的高級處理和數(shù)據(jù)分析中,等待與GPS震后形變觀測進(jìn)行聯(lián)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(dá)進(jìn)行了處理分析,但是由于震后沒有系統(tǒng)性規(guī)劃,JAXA未對該數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)先獲取,大多數(shù)數(shù)據(jù)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