利用InSAR觀測揭示2020年新疆于田MW6.3地震發(fā)震構(gòu)造及對藏北裂谷生長的啟示

馮楚豪， 嚴(yán)月天， 馮萬鵬*， 王雨晴， 陳大慶， 吳傳勇

1 中山大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院， 廣東珠海 519000 2 南方海洋科學(xué)與工程廣東省實驗室， 廣東珠海 519000 3 廣東省地震局， 廣州 510000

0 引言

在距今約50～55 Ma前，印度板塊與歐亞板塊相互碰撞，造就了宏偉的喜馬拉雅造山帶，并快速促進(jìn)了青藏高原地區(qū)的持續(xù)抬升，最終形成現(xiàn)今世界第三極——青藏高原(Molnar and Tapponnier, 1975).在這持續(xù)的擠壓造山過程中，青藏高原內(nèi)部還同時廣泛發(fā)育了一系列啟動于中新世中期至第四紀(jì)的近南北展布的裂谷，這些伸展構(gòu)造不僅調(diào)節(jié)了印度板塊與歐亞板塊的碰撞變形，同時也與青藏高原的隆升歷史密切相關(guān).因此，識別裂谷帶區(qū)域現(xiàn)今變形特征對理解青藏高原的生長與變形模式有著重要的意義(張進(jìn)江和丁林, 2003).

對于上述裂谷成因，不同學(xué)者提出了多種可能解釋，目前主要可以概括為兩種主流模式(Wang et al., 2014)，一種為與重力垮塌相關(guān)的模式(Coleman and Hodges, 1995)，另一種為與區(qū)域應(yīng)力場及邊界條件相關(guān)的模式(Cogan et al., 1998)，目前尚未達(dá)到廣泛統(tǒng)一.過去的30年間，地震學(xué)和空間對地觀測技術(shù)記錄了大量的發(fā)生在青藏高原內(nèi)部的正斷層地震，這些資料為我們定量化斷層結(jié)構(gòu)和形變過程奠定了堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ).2020年6月藏北于田地區(qū)再次發(fā)生了中強正斷層地震，為嘗試探索當(dāng)?shù)亓压壬L規(guī)律提供了新的機遇.

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，2020年6月26日5時05分(UTC+8)新疆于田地區(qū)發(fā)生了6.4級的地震，震源深度約10 km，震中位于82.33°E，35.73°N.美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的結(jié)果顯示，于田地震可能地震斷層節(jié)面的走向、傾角和滑動角分別為(24°，42°，-108°)和(227°，50°，-74°)，震級大小為MW6.3.此次地震發(fā)生的位置距離居民區(qū)較遠(yuǎn)，于田縣無明顯震感，地震未造成嚴(yán)重?fù)p害.

2020年于田地震發(fā)生于青藏高原巴顏喀拉塊體西緣，黑石北湖西側(cè)的正斷層系統(tǒng)附近(圖1a).GPS速度場顯示該區(qū)域現(xiàn)今處于東西拉張構(gòu)造環(huán)境(葛偉鵬等, 2015).2000—2020年間，當(dāng)?shù)毓灿?000余起地震事件被地震臺網(wǎng)所記錄到，顯示出該區(qū)域較強的地震活動性.2008—2020年間，于田地震周邊地區(qū)相繼發(fā)生了4次M>6級的地震事件，其中3次為正斷事件(圖1)，包括2008年MW7.2地震，2012年MW6.2 地震和2020年MW6.3地震(He et al., 2020; 康帥等, 2021)，另1次為2014年2月的MW6.9走滑事件(Li et al., 2020；羅毅等, 2021).該地區(qū)北部邊界為阿爾金斷裂西南段—康西瓦斷裂，南部邊界為郭扎錯斷裂(圖1)，兩斷裂同為左旋走滑斷裂系統(tǒng)，滑動速率分別為5～10 mm·a-1和10 mm·a-1(Wright et al., 2004).穿過震區(qū)地形剖面AA′(圖1b)顯示，研究區(qū)內(nèi)海拔高度均在4000 m以上，地勢起伏多變，山峰與溝谷交錯分布，暗示了當(dāng)?shù)卦诘刭|(zhì)歷史中經(jīng)歷了強烈的構(gòu)造變形過程.相對于藏南廣泛發(fā)育的南北走向裂谷帶以及相生的正斷層地震事件，位于藏北的于田地區(qū)正斷事件相對集中，很可能與上述兩個走滑系統(tǒng)相關(guān).因此，開展該地區(qū)正斷層地震的詳細(xì)研究，將有助于進(jìn)一步理解青藏高原的擴展模式.

圖1 2020于田地震構(gòu)造背景場和SAR數(shù)據(jù)空間覆蓋(a) 紅星代表于田地震震中；綠線代表剖面圖位置；紅箭頭為GPS速度場(Zhao et al., 2015)；彩色點為于田地震精定位后的余震(冉慧敏等, 2020).(b)橫跨2008年于田MW7.3地震及2020年于田MW6.3地震的地形剖面圖.Fig.1 Tectonic background of the 2020 MW6.3 Yutian earthquake and SAR spatial coverage(a) The red star is the epicenter of the Yutian earthquake. The green line represents a local profile A—A′, crossing the footwall and hanging walls of the earthquake fault. The red arrow represents GPS velocity (Zhao et al., 2015) in the regions; The colored dots represent the relocated aftershocks (Ran et al., 2020) of the Yutian earthquake. (b) Surface topography along Profile AA′ and coseismic displacements of the 2020 mainshock. The profile AA′ goes through both the 2008 MW7.3 and 2020 MW6.3 Yutian earthquakes areas.

InSAR地表形變資料已經(jīng)成為研究斷層運動狀態(tài)，約束斷層幾何參數(shù)的重要手段(張文婷等，2020；季靈運等，2021).本文中，我們將利用InSAR技術(shù)獲得此地震的同震和震后地表變形序列，并借助地球物理反演方法得出于田地震的斷層參數(shù)和滑動分布，并以此為依據(jù)，整合前人的研究結(jié)果，進(jìn)一步探究了藏北裂谷生長模式與特征.

1 InSAR形變場

1.1 SAR數(shù)據(jù)

此次研究中，我們收集了沿Sentinel-1(S1) T165降軌和T158升軌軌道TOPS模式的雷達(dá)圖像(表1)，包括震后6個月內(nèi)分別沿T165和T158軌道的21副和20副雷達(dá)數(shù)據(jù).同時，為了增加同震測量的可靠性，我們還收集了一副ALOS2衛(wèi)星L波段的同震像對(表1).因ALOS2衛(wèi)星對當(dāng)?shù)爻上耦l率不足，只找到時間間隔約1年的同震像對，并包含了約3個月的震后過程.

1.2 InSAR形變處理

在早期NRCAN/CCRS開發(fā)的InSAR自動化處理環(huán)境pSAR基礎(chǔ)上(Feng et al., 2016)，我們使用開源GMTSAR軟件替代早期商業(yè)軟件(Sandwell et al., 2011; Xu et al., 2018)，對TOPS-SAR數(shù)據(jù)開展D-InSAR自動化處理.處理中，30 m格網(wǎng)大小的SRTM DEM數(shù)據(jù)(Farr et al., 2007)被用于消除干涉相位中的地形影響.有關(guān)研究顯示該地形數(shù)據(jù)在垂直精度方面略優(yōu)于其他地形數(shù)據(jù)集(Li et al., 2021).TOPS數(shù)據(jù)處理過程中，方位向與距離向的多視比參數(shù)分別設(shè)置為2和8，并使用了高斯平滑和Goldstein方法對干涉圖進(jìn)行降噪處理.解纏中，選擇相干性0.15作為解纏閥值，該值以下像素做填零處理.考慮大氣在InSAR處理中存在的潛在影響，我們利用基于ERA5 外部大氣數(shù)據(jù)的InSAR大氣改正方法(Wang et al., 2021)，進(jìn)行了大氣噪聲抑制操作，部分提升了衛(wèi)星視線(Line of Sight, LOS)向形變場精度.

受雷達(dá)成像幾何和斷層展布的影響，T158軌道的震后干涉圖像的震后形變不顯著.因此，本文中只處理了T158一對同震圖像用于震源參數(shù)反演(表1)，震后形變分析部分主要依托于T165軌道的形變序列(圖2).在震后InSAR形變分析中，除基于外部大氣改正操作外，我們嘗試運用干涉網(wǎng)絡(luò)分析的技術(shù)，處理中當(dāng)某一時刻SAR數(shù)據(jù)與等時長的前后數(shù)據(jù)進(jìn)行干涉，可以通過相減直接獲取該時刻大氣的近似(Tymofyeyeva and Fialko, 2015).然后，采用基于光滑最小二乘形變分離的SBAS方法最終得到震后形變序列(Schmidt and Bürgmann, 2003).震后形變趨勢的具體分析將在后文進(jìn)一步展開.

圖2 T165軌道干涉像對時空基線圖Fig.2 Temporal-spatial baseline plot of the processed interferometric pairs for T165

表1 用于地震斷層建模的Sentinel-1和ALOS2干涉像對的基本信息Table 1 The selected interferometric pairs from Sentinel-1 and ALOS2 SAR data used for the earthquake fault modelling

1.3 于田地震同震形變場形變特征

由于植被覆蓋稀疏，于田地震的同震形變場相位清晰連續(xù)，自西向東分別展現(xiàn)兩個顯著形變中心(圖3).其中，S1降軌T165同震形變場顯示，東西兩盤形變趨勢相反，其中西盤表現(xiàn)為負(fù)形變，表示遠(yuǎn)離衛(wèi)星方向運動，最大LOS位移達(dá)到200 mm，東盤符號為正，標(biāo)識朝向衛(wèi)星運動，最大 LOS向位移達(dá)到80 mm(圖3d).相較而言，升軌T158的同震形變場在東盤表現(xiàn)出與降軌T165相反的趨勢，同時表現(xiàn)為遠(yuǎn)離衛(wèi)星運動，但幅度較小，LOS向最大位移僅為10 mm(圖3a).可見，升降軌道D-InSAR結(jié)果同時顯示出于田地震的形變模式表現(xiàn)為西側(cè)形變區(qū)的變形幅度大于東側(cè).斷層的上盤形變一般較下盤更劇烈，我們可以定性判定西側(cè)形變區(qū)對應(yīng)此次發(fā)震斷層上盤，故而發(fā)震斷層可能西傾.同時，考慮地表三維形變分量在InSAR升降軌形變貢獻(xiàn)的差異性，它們在東側(cè)形變中心區(qū)表現(xiàn)出的極性相反的特征，說明于田地震引起的形變具有一定的水平分量.另外，在干涉圖中可見一定范圍的失相干區(qū)域，可能與該地區(qū)的地表積雪有關(guān).其中ALOS2干涉圖(圖3g)與S1 T158同屬于升軌數(shù)據(jù)，同震條紋基本一致，側(cè)面支撐了Sentinel-1數(shù)據(jù)結(jié)果的可靠性.因該軌道震后數(shù)據(jù)獲取于震后3個月后，該數(shù)據(jù)未用于后續(xù)反演分析.

圖3 反演模擬結(jié)果及殘差對比(a) S1-T158原始干涉圖； (b) S1-T158模擬結(jié)果； (c) S1-T158 InSAR觀測與模擬的殘差； (d,e,f) 對應(yīng)于ALOS2-T158軌道結(jié)果； (g,h,i) 對應(yīng)于S1-T165干涉相對結(jié)果. 黑色矩形為斷層在地表的投影，紅線表示斷層面與地表的交線.Fig.3 Comparison of observed and predicted interferograms and their residuals(a) Original InSAR observations of S1-T158; (b) Simulation results of S1-T158; (c) Residuals observed and simulated by S1-T158 InSAR; (d,e,f) are the corresponding results of ALOS2-T158; (g,h,i) are the corresponding results of S1-T165. The black rectangle is the projection of the fault plane on the surface, and the red line represents the intersection line between the fault plane and the surface.

2 InSAR形變場反演

2.1 斷層幾何參數(shù)的非線性反演

為加快計算速度，同時壓制噪聲影響，我們首先對InSAR升降軌同震圖像進(jìn)行了四叉樹降采樣處理(Simons et al., 2002)，以獲得有限參考點用于反演(表1).我們選擇了兩幅S1 InSAR結(jié)果作為地表約束(表1)，采用兩步式的地球物理反演策略(Fukahata and Wright, 2008)，即先借助非線性搜索算法確定斷層位置(矩形斷層的上邊界中點)以及幾何參數(shù)(走向、傾角和滑動角等)，再進(jìn)一步開展線性反演得到滑動空間分布特征.反演工作借助測地學(xué)反演程序PSOKINV完成，該軟件采用多峰值顆粒群(MPSO)優(yōu)化算法，實現(xiàn)最優(yōu)擬合條件下的非線性參數(shù)搜索過程(馮萬鵬和李振洪，2010).PSOKINV程序具有收斂效率高和控制參數(shù)少等特點，目前已經(jīng)在多個地震實例研究中發(fā)揮作用(馮萬鵬和李振洪，2010；李永生等，2015；Feng et al., 2018).MPSO算法只需要待解參數(shù)的范圍作為初始參數(shù)，本文設(shè)置斷層長和寬度范圍皆為2至20 km，滑動角范圍為-45°至-135°，傾角范圍為-20°至-70°，震級大小范圍為MW6.25至MW6.35.反演中的正演模型皆以彈性半空間位錯理論為基礎(chǔ)(Okada, 1985).

最終反演得到了基于InSAR形變結(jié)果的于田地震的最優(yōu)擬合解(表2)，斷層面在地表投影可見圖3.反演結(jié)果表明，于田MW6.3地震發(fā)震斷層震中(矩心)位于82.45°E，35.61°N，斷層面寬約7 km，長約14 km，近南北展布走向為186°，傾角約為59°，滑動角為-102° (圖4).考慮當(dāng)?shù)氐貧傂韵禂?shù)為1.0×1022Nm(Masek et al., 1994)，可得到震級為MW6.25.該結(jié)果與USGS、GCMT等震源機制解以及其他InSAR 反演結(jié)果(He et al., 2020; Yu et al., 2021)近乎一致.

表2 2020年MW6.3于田地震震源參數(shù)Table 2 Source parameters of the 2020 MW6.3 Yutian earthquake

InSAR觀測的形變誤差(如殘余大氣擾動)可能會導(dǎo)致反演結(jié)果中存在不同程度的不確定性.為定量化震源參數(shù)的不確定性水平，我們開展了基于反演結(jié)果的一系列正演模擬.考慮到走向和傾角是斷層幾何中非線性程度較高的兩維參數(shù)，我們以非線性反演得到的最優(yōu)模型中的走向和傾角為輸入，給定一定范圍建立參數(shù)集合，并對離散后的每組斷層參數(shù)進(jìn)行了獨立的InSAR觀測的模擬，從而得到對應(yīng)所有參數(shù)集合的殘差分布.以InSAR觀測遠(yuǎn)場無形變區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)偏差(～0.01 m)為閾值，可大體給出非線性參數(shù)的可信區(qū)間.該方案已經(jīng)成功應(yīng)用于2017年Iran地震的研究實踐(Feng et al., 2018).最終，我們基于本文InSAR觀測評估了斷層參數(shù)的不確定性范圍，其中走向的取值范圍為185°±2°，傾角的取值范圍為59°±3°.

2.2 同震線性滑動反演

為了理解地震發(fā)生過程中沿斷層的滑動分布細(xì)節(jié)，我們進(jìn)而開展了非均勻滑動的線性反演.首先，基于上一階段中反演得到的斷層幾何參數(shù)和位置來固定斷層空間分布，將斷層面的長度和寬度擴展到20 km× 20 km，將斷層面離散成較小的滑動單元.考慮到觀測資料在深度上的分辨能力，我們采用了深度相關(guān)的子斷層離散方案(Fialko, 2004).通過添加深度相關(guān)的阻尼因子，共劃分了311塊子斷層，空間上深度越淺滑塊越小，反之則滑塊越大(圖4).反演中允許一定滑動自由度，將一組沿滑動角為-45°至-135°的正交的滑動矢量作為待解參數(shù).地表觀測與滑動之間的數(shù)學(xué)表達(dá)為Gs=d，其中G為表征單一滑塊上單位滑動矢量的格林矩陣，由Okada模型(Okada，1985)計算得來，d為InSAR LOS向觀測，s即為待解滑動量.同時，拉普拉斯光滑約束作為G矩陣的一部分，也被用于防止出現(xiàn)滑動的異常突變.最終利用共軛梯度方法(Ward and Barrientos, 1986)解上述線性方程組，獲取同震滑動分布.

于田地震同震滑動分布結(jié)果(圖4)表明，地震同震滑動的深度范圍為地下4～12 km，未出露到地表.同震的最大滑動量和最大滑動深度分別約為0.9 m及7 km.滑動量大于0.4 m滑塊的平均滑動角約為-99°，可見于田地震以正斷分量為主.

圖4 于田地震同震滑動分布及精定位后的余震(冉慧敏等, 2020)分布圖Fig.4 Coseismic slip distribution of the 2020 Yutian earthquake and relocated aftershocks (Ran et al., 2020)

基于線性反演結(jié)果，我們開展正演模擬，再現(xiàn)了InSAR觀測同震條紋(圖3).模擬結(jié)果(圖3)表明，由本文確定的斷層滑動模型基本可以理論再現(xiàn)S1及ALOS2三軌InSAR觀測結(jié)果，理論模擬在形變幅度(條紋梯度)和空間分布特征方面均與InSAR同震觀測趨于一致.兩者殘差顯示，InSAR觀測結(jié)果與模擬結(jié)果的殘差(圖3c,f和i)整體均處于干涉圖的誤差水平，～2 mm.

2.3 震后累計余滑

為了探究于田地震震后余滑過程，我們選取了信噪比較高的T165軌道震后干涉圖像，其中第一幅覆蓋震后兩個月累計震后形變的干涉像對(表1)用于震后早期的余滑分析.對震后6個月內(nèi)的SAR影像進(jìn)行時序InSAR處理，以期恢復(fù)于田地震的震后形變趨勢.于田地震震后升降軌的形變幅度差異明顯，表現(xiàn)與同震類似的形變特征(圖5a,b).因升降軌道LOS向位移符號相同，可以推斷震后形變?nèi)匀灰源瓜蜻\動為主，而幅度的顯著差異性，揭示了伴隨東西向水平運動的可能.利用于田地震的同震斷層幾何模型，我們進(jìn)而反演確定了早期余滑的空間分布特征.反演結(jié)果顯示，震后兩個月時間內(nèi)于田地震斷層上發(fā)生了較為明顯的震后余滑現(xiàn)象，最大滑動量達(dá)0.16 m，滑動主要分布在同震周邊(圖6).該現(xiàn)象與其他震后研究類似，表明震后滑動主要是同震應(yīng)力驅(qū)動的結(jié)果.于田地震同震破裂未延伸至地表，但分布一定淺部無震滑動，揭示了斷層淺部區(qū)域具有滑動強化屬性，可能存在淺部滑動欠滯的現(xiàn)象.

圖6 于田地震同震與震后滑動分布紅星代表于田地震震中，色標(biāo)代表同震滑動大小，綠線代表余震滑動等值線，黑色箭頭代表同震滑動方向.Fig.6 Coseismic and postseismic slip distributions of the Yutian earthquakeThe red star is the hypocenter of the Yutian earthquake. The color code represents the magnitude of the coseismic slip, while the green contour lines indicate the early afterslip captured by the postseismic InSAR observations. The black arrows show the directions of coseismic slip vectors on the fault.

3 討論

3.1 鏟形斷層

以同震反演得到斷層參數(shù)確定的震后滑動模型反演中存在顯著的殘差，無法重現(xiàn)沿剖面(圖7b)的最大震后形變.這里，我們獨立依托震后形變，類似于同震反演過程單獨確定適用震后形變擬合的最優(yōu)斷層幾何.相較于同震幾何參數(shù)，震后反演結(jié)果的傾角更大，為75°(表3)；滑動深度更淺，為3 km.以此斷層模型為輸入，理論模擬與實際觀測的LOS向形變與模擬結(jié)果擬合較好(圖7b)，斷層上盤持續(xù)下沉.此期間內(nèi)，累計震后形變約為同震的10%(圖7b).根據(jù)同震、震后反演獲取的斷層幾何的特征，可能說明了于田地震的實際發(fā)震斷層由地表向地下延伸時，傾角逐漸變緩，具有鏟形斷層的特征(圖7d).盡管反演中數(shù)據(jù)中的潛在噪聲可能引入一定參數(shù)誤差，但鏟狀特征的存在更可能與實際斷層結(jié)構(gòu)相符合(Shelton et al., 1984).可見，聯(lián)合同震和震后觀測可能是恢復(fù)鏟狀斷層結(jié)構(gòu)的有效途徑.

3.2 于田地震的震后形變

大量研究表明，余滑是控制震后形變的重要因素(Wang and Fialko, 2018; Feng et al., 2020; Jing et al., 2020)，于田地震震后長期發(fā)生的無震蠕滑對當(dāng)?shù)氐匦蔚乃茉煊兄鴿撛诘挠绊?為了更好地研究震區(qū)震后形變對裂谷生長的影響，我們選取本次地震發(fā)震斷層上盤處形變量最大的點O(圖5a,b)

圖5 于田地震震后LOS向形變場(a) S1-T165降軌干涉圖：20200629_20200828； (b) S1-T158升軌干涉圖：20200704_20200821.紅線代表跨越震后余滑作用范圍的剖面BB′，三角形代表用于震后形變衰減曲線模擬的點O.Fig.5 Postseismic InSAR interferograms of the Yutian earthquake(a) S1-T165 descending interferogram of 20200629_20200828; (b) S1-T158 ascending interferogram of 20200704_20200821. Red line across the postseismic deformation area is a profile BB′ and the triangle, O is the selected site, at which the postseismic deformation time series is determined for analyzing postseismic history.

作為特征點，對于田地震同震及震后的地表形變過程進(jìn)行分析.

震后6個月InSAR時序序列揭示了當(dāng)?shù)爻掷m(xù)形變增長趨勢(圖7c).基于指數(shù)型余滑模型A(1-e-t/τ)，其中A為常數(shù)項，t為同震后歷經(jīng)的時間，τ為松弛時間.震后余滑被認(rèn)為是主震應(yīng)力驅(qū)動的直接結(jié)果，松弛時間τ大小控制了震后形變的變形趨勢，與斷層摩擦系數(shù)直接相關(guān)(Barbot et al., 2009; Gonzalez-Ortega et al., 2014).我們利用InSAR震后形變序列搜索最優(yōu)擬合參數(shù)，嘗試恢復(fù)自同震時刻開始的完整震后余滑衰減趨勢.回歸分析中，采用非線性斷層反演中沿用的MPSO算法(馮萬鵬等，2010)，得到A和τ分別為-0.037和98.566.模擬結(jié)果表明(圖7c)，于田地震的震后余滑可能持續(xù)了將近一年的時間，其中理論累計形變曲線中震后第4天至65天造成的總形變量與本文得到的InSAR觀測相當(dāng)，～2 cm.由模型預(yù)測可知，地震震后余滑過程在震后的一年內(nèi)可能累積造成了將近3 cm的LOS向形變，達(dá)到了同震LOS向形變的15%.可見于田地震的震后無震蠕滑不僅在長時間內(nèi)持續(xù)控制著裂谷的東西向擴張，也對裂谷生長及相關(guān)地貌的塑造起到了非常顯著的作用.參考前人對2008年當(dāng)雄地震震后研究結(jié)果(Bie et al., 2014)，可見震后過程對裂谷生長的控制作用具有一定的普遍性.

圖7 (a)沿BB′地形剖面；(b)2020于田地震同震及震后LOS向觀測和模擬的形變趨勢；(c)由InSAR時序分析得到的2020于田地震震后累計最優(yōu)指數(shù)形變曲線；(d)于田地震鏟狀斷層模型Fig.7 (a) Topography along the profile BB′；(b) Observed, modelled co- and post-seismic LOS deformations across the 2020 Yutian earthquake fault; (c) Optimal postseismic accumulated deformation history of the 2020 Yutian earthquake retrieved from the InSAR time series analysis based on an exponential numerical model； (d) The listric fault model of the Yutian earthquake

3.3 斷層傾角的構(gòu)造指示意義

青藏高原內(nèi)部一系列南北展布的裂谷與青藏高原的東西向伸展及生長有著密切關(guān)聯(lián).地貌學(xué)證據(jù)表明，青藏高原南北裂谷形態(tài)差異十分巨大，發(fā)育狀況也不盡相同(Harrison et al., 1992).Kapp等(2008)對青藏高原不同地區(qū)裂谷的構(gòu)造特征進(jìn)行了分析，提出了一種與傾角相關(guān)的裂谷生長模式.該模式下，裂谷起始以高角度正斷層的構(gòu)造形式啟動，在擴張過程中，伴隨著拆離及均衡回彈，正斷層傾角逐漸變緩.這一模式提出正斷層的傾角大小可能指示了裂谷的生長發(fā)育階段，即傾角大的裂谷可能處于裂谷發(fā)育的早期階段，而傾角小的裂谷已發(fā)育至較為成熟的階段.

我們收集了青藏高原不同地區(qū)基于大地測量學(xué)觀測的正斷層地震傾角數(shù)據(jù)，結(jié)果(表3和圖8)顯示，青藏高原不同地區(qū)正斷事件的傾角有著較為顯著的差異，如藏北羌塘地區(qū)正斷事件的傾角明顯大于藏南地區(qū).從藏南過渡到藏北，地震斷層傾角表現(xiàn)出較為明顯的遞增趨勢.根據(jù)青藏高原裂谷生長階段與傾角的關(guān)系(圖8)，可以推論，藏北羌塘地區(qū)的裂谷可能處于裂谷生長的早期階段，而藏南拆離系裂谷的生長發(fā)育可能已趨于成熟.

表3 青藏高原正斷層地震傾角信息Table 3 Dip angles of normal faulting earthquakes in the Tibetan Plateau collected in this study

有研究表明，藏北地區(qū)的羌塘地塊分布有許多與青藏高原東西向伸展構(gòu)造相關(guān)的埃達(dá)克巖，其低溫?zé)崮甏鷮W(xué)測年結(jié)果將藏中裂谷可能的啟動時間限定在了47～38 Ma的始新世(Wang et al., 2010;Ou et al., 2017).而藏南裂谷的啟動時間則普遍被相關(guān)測年結(jié)果限定在10 Ma左右(張佳偉等, 2020)，這可能表明藏南裂谷的啟動時間普遍晚于藏北裂谷.結(jié)合年代學(xué)定年結(jié)果及基于傾角大小的藏北藏南發(fā)育階段，可以推論啟動時間較早的藏北羌塘地區(qū)裂谷的活動擴張速率可能遠(yuǎn)低于啟動更晚的藏南裂谷.對青藏高原裂谷活動速率的研究結(jié)果顯示(圖8)，藏北的雙湖裂谷的活動速率約為0.1～0.3 mm·a-1(李亞林等, 2001)，藏中的溫泉盆地附近的斷裂滑動速率約為0.2～0.3 mm·a-1(吳中海等, 2005)；而藏南的亞東裂谷的活動速率則約為0.9 mm·a-1，藏南其他裂谷的活動速率則更高，約為1～2 mm·a-1(Wang et al., 2020).藏北裂谷活動速率隨著緯度的增加而降低，這一變化趨勢與傾角隨緯度的變化關(guān)系呈現(xiàn)出很好的反相關(guān)現(xiàn)象(圖8).同時，GCMT地震目錄顯示，自1975年至今，青藏高原緯度大于31°的地區(qū)共發(fā)生了102起被記錄的正斷層事件；而高原內(nèi)緯度小于31°的藏南地區(qū)則共發(fā)生了151起被記錄的正斷層事件.這表明藏南地區(qū)的地震活動性強于藏北地區(qū)，可能與青藏高原南北裂谷活動性的差異相關(guān).以上的研究結(jié)論皆與我們推論的藏南裂谷活動擴張速率可能遠(yuǎn)大于藏北的羌塘地區(qū)相一致.其中，圖8中謝通門地震斷層的傾角大小相較于其他地震顯得較小，考慮到謝通門地震相對震級也較小，這可能是因為該地震發(fā)生在特殊的構(gòu)造環(huán)境上(如次生構(gòu)造)造成的.

圖8 青藏高原自南向北正斷事件的傾角及裂谷活動速率變化圖Fig.8 Diagram of dips of normal fault earthquakes vs rift extending rates from south to north Tibetan Plateau

4 結(jié)論

本研究應(yīng)用干涉合成孔徑雷達(dá)技術(shù)，厘定了2020年于田MW6.3地震的同震、早期震后位移場，并進(jìn)而確定了震源參數(shù)，同震以及震后空間滑動分布，并利用震后6個月連續(xù)InSAR觀測嘗試恢復(fù)了于田地震的震后形變趨勢.同時結(jié)合已有青藏高原正斷層地震的研究結(jié)果，討論了藏北羌塘地區(qū)裂谷帶的發(fā)育特征.此次工作中得到主要認(rèn)識如下：

(1)反演結(jié)果表明，于田地震破裂區(qū)域?qū)捈s7 km，長約14 km，發(fā)震斷層近南北走向，傾角約為59°,滑動角約為-102°.同震滑動主要發(fā)生的范圍為地下4～12 km，最大滑動量為0.9 m，最大滑動深度約為7 km，同震破裂未出露至地表.地震矩震級大小為MW6.3，震中(矩心)位于 82.45°E，35.61°N.同震最大視線向沉降達(dá)20 cm.

(2)InSAR觀測表明，于田地震震后無震蠕滑的形變空間特征與同震類似，二者都持續(xù)貢獻(xiàn)裂谷的生長.聯(lián)合同震和震后斷層反演，此次地震的發(fā)震斷層可能具有鏟形特征.震后6個月連續(xù)的時序InSAR擬合出的余滑曲線表明，于田地震的震后余滑可能持續(xù)將近一年的時間，累積可以造成3 cm的LOS向形變.

(3)通過分析近年來青藏高原地區(qū)正斷層地震的傾角大小及裂谷擴張速率與啟動時間，得出了自裂谷啟動以來，藏北羌塘地區(qū)裂谷的擴張生長速率可能遠(yuǎn)小于藏南拆離系裂谷這一推論.

致謝特別感謝新疆地震局冉慧敏高工提供此次地震的重定位余震目錄.本研究采用的Sentinel-1數(shù)據(jù)下載自阿拉斯加衛(wèi)星中心(ASF, https:∥search.asf.alaska.edu/)，ALOS2數(shù)據(jù)由日本宇航局(JAXA)通過RA6課題(3159)提供，大部分圖件使用GMT5.4.5(Wessel et al., 2013)繪制完成，在此一并表示感謝.