利用InSAR技術(shù)研究2008年新疆于田地震同震形變

徐國(guó)彬

黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所

1 引言

合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR，InterferometricSyntheticAper?tureRadar）技術(shù)是以合成孔徑雷達(dá)復(fù)數(shù)影像的相位信息獲取地表變化信息的技術(shù)[1]。作為一種全新的空間對(duì)地觀測(cè)手段，InSAR技術(shù)能以厘米至毫米級(jí)的精度獲取地表變形而被廣泛應(yīng)用于地學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域[2]。相對(duì)于常規(guī)的GPS、水準(zhǔn)測(cè)量，InSAR技術(shù)具有能夠完成大范圍高分辨率的“面”的形變信息，并且成本低、速度快、精度高等優(yōu)勢(shì)，并且不需要地面控制點(diǎn)。

近年來(lái)，InSAR技術(shù)在監(jiān)測(cè)國(guó)外地震的同震地表形變領(lǐng)域得到了較廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮了不可替代的作用。在國(guó)內(nèi)地震同震形變研究領(lǐng)域也得到了一些應(yīng)用，如2008年汶川Ms8地震、2010年玉樹(shù)Ms7.2地震，每個(gè)地震都有其特性，因此，國(guó)內(nèi)利用InSAR技術(shù)研究地震的同震地表形變還需要更多的實(shí)例研究。本文即是以2008年新疆于田Ms7.3級(jí)地震為研究對(duì)象，研究InSAR技術(shù)在同震地表形變監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

2 InSAR影像與數(shù)據(jù)處理

2008年3月21日，新疆于田地區(qū)發(fā)生Ms7.3強(qiáng)烈地震，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定震中位于東經(jīng)35.77度，北緯81.43度，震源深度19km。由于發(fā)震區(qū)位于青藏高原地區(qū)，平均海拔約5000m，因此無(wú)人員傷亡的報(bào)導(dǎo)。但是主震和多次5級(jí)以上余震造成了多間房屋損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失1.9億元人民幣。從構(gòu)造的角度，于田地震的發(fā)震區(qū)位于南北走向的地塹內(nèi)，與北邊的阿爾金斷裂近乎垂直相交。阿爾金斷裂帶在該區(qū)發(fā)生了明顯的走向變化，即從南西轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞅蔽?。前人的研究結(jié)果表明，阿爾金斷裂在該處的滑動(dòng)速率約為5-10mm/yr[3]。該區(qū)域氣候條件惡劣，缺乏地面觀測(cè)資料，無(wú)GPS觀測(cè)站和水準(zhǔn)路線(xiàn)經(jīng)過(guò)，因此利用InSAR技術(shù)檢測(cè)區(qū)域地表形變，對(duì)準(zhǔn)確了解地震的發(fā)生機(jī)理具有重要的意義。我們收集到了覆蓋震區(qū)的日本ALOSPALSAR衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，該衛(wèi)星運(yùn)行在L波段（波長(zhǎng)為23.6cm），中心入射角約為38度，具有較強(qiáng)的植被穿透能力，成像時(shí)間為2007年1月6日和2008年11月26日。干涉處理采用兩軌法，外部DEM為SRTM90m分辨率的DEM。相位解纏采用最小費(fèi)用網(wǎng)絡(luò)流法。干涉圖濾波采用基于頻譜的自適應(yīng)濾波算法。干涉圖多視因子為4：20，即每個(gè)像元為80X80m2。

3 結(jié)果分析與結(jié)論

下圖為得到的2008年于田地震同震地表形變場(chǎng)，可以得出如下結(jié)果：首先，影像覆蓋了大部分同震地表形變場(chǎng)，僅西側(cè)小部分地表形變場(chǎng)沒(méi)有完全覆蓋，因此，不影響分析最終的結(jié)果。第二，除震區(qū)部分有積雪覆蓋，從整體上看干涉圖的相干性較好，一方面由于區(qū)域海拔較高，無(wú)茂密植被覆蓋，另一方面，也表明L波段對(duì)植被有較好的穿透能力。第三，發(fā)震斷層應(yīng)位于形變梯度最大處，斷層上盤(pán)下沉，最大下沉量達(dá)1.8m，上盤(pán)上升，但由于最大上升處失相干，無(wú)法判斷最大抬升量。第四，地震波及范圍較廣，約方圓100km2的區(qū)域，反映了地震震源深度較淺的機(jī)理。第五，形變場(chǎng)為上盤(pán)下沉，下盤(pán)上升，屬于典型的正斷性質(zhì)，推斷本次地震為正斷層地震。

從發(fā)震構(gòu)造位置來(lái)看，在西昆侖地震構(gòu)造帶和阿爾金地震構(gòu)造帶的交匯區(qū)域，塔里木盆地的南部。阿爾金地震構(gòu)造帶歷史地震活動(dòng)頻繁，發(fā)生過(guò)1933年M6.75地震、1993年M6.6地震等。時(shí)隔約5年，2014年2月12日，在本次地震的東北方向100km處再次發(fā)生了Ms7.3地震，研究結(jié)果表明，為走滑型地震，但發(fā)震構(gòu)造與2008年的地震不同，推測(cè)他們之間沒(méi)有明顯的觸發(fā)關(guān)系。但從整個(gè)巴顏喀拉塊體來(lái)看，本次地震后，接連發(fā)生了2008年Ms8汶川地震、2010年Ms7.2玉樹(shù)地震、2013年蘆山Ms7.0地震、2013年岷縣漳縣Ms6.6地震，由此可以推斷，巴顏喀拉地塊周緣已進(jìn)入中強(qiáng)以上地震強(qiáng)震活躍時(shí)段，而2014年于田地區(qū)再次發(fā)生Ms7.3地震，表明這一強(qiáng)震活躍時(shí)段還未結(jié)束，應(yīng)警惕再次發(fā)生7級(jí)左右地震的可能。

2008年于田地震同震形變場(chǎng)

[1]MassonnetD.,RossiM.,CarmonaC.,etal.Thedisplacement fieldoftheLandersearthquakemappedbyradarinterferometry.Na?ture,1993,364(6433):138-142

[2]SimonsM,FialkoY,RiveraL.Coseismicdeformationfromthe 1999Mw7.1HectorMine,California,earthquakeasinferredfromIn?SARandGPSobservations.BulletinoftheSeismologicalSocietyof America,2002,92(4):1390-1402.

[3]姚鑫，張永雙，楊農(nóng)等.玉樹(shù)地震地表變形InSAR觀測(cè)及初步分析，地質(zhì)力 學(xué)學(xué)報(bào)，2010，16(2):129-136