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Remote Sensing of Environment:超高分卫星立体影像揭示的2008年于田7.1级地震的三维断层几何和运动学特征

2019-07-15

三维断层几何和地表滑移是理解断层运动特征和地震破裂机制的关键因素。由于地处偏僻及InSAR数据的严重失相干,对于2008年7.1级于田地震的研究一直受制于缺乏断层几何结构和近断层位移的详细观测数据,而基于光学影像的研究大多也只限于水平二维数据的分析。随着新一代超高分辨率(very-high resolution:VHR)立体测图卫星的发射,快速的高分辨率、高精度断层带三维地形重建以及基于获取的超高分DEM进行断层精细三维几何和运动参数提取成为可能,断层参数的三维量化研究有助于我们对断层运动行为的充分理解。

威尼斯网上娱乐宋小刚副研究员、韩娜娜硕士生、单新建研究员,与团队其他成员利用法国Pléiades卫星立体观测影像(0.7m)提取了2008年于田地震破裂带震后的超高分DEM(1 m × 1 m),与地基LiDAR数据的比较给出的相对精度为0.51m。基于获取的超高分DEM,沿着断层提取了详细的三维断层几何(破裂迹线和近地表倾角)和位错(水平和垂直)分布信息(图1)。通过计算分析发现:

(1)近断层位移受控于断层几何小的局部变化:尽管2008年于田地震发震断层整体的运动方式为正断加走滑,但是观测到了大量的近断层反向垂直位移(0.5-1.9m),这是由于断层几何局部变化引起了走滑运动向局部缩短或拉涨的转换(图2)。

(2)近地表倾角测量结果显示,断层北、中和南段的倾角保持了很好的一致性(55°, 62°, 和 58°)(图3),不同于前人的研究结果(43°, 60°, 和 52°)。InSAR和近断层地表位错的联合反演结果(图4)也表明,断层几何(倾角)沿走向没有发生较大变化。

(3)古老洪积扇和冰舌上记录的累积和同震垂直位移之比为1.86-2.79,表明2008年地震之前至少发生过1-2次历史地震。  


图1 基于高分Pléiades DEM提取的2008年于田地震地表位错。HD:水平位错;VD:垂直位错。

  

  图2 2008年于田地震发震断层在发生水平运动时由于断层小的几何变化引起局部区域的压缩和拉张,从而在近断层产生反向位移。

  

  图3 基于VHR DEM的于田地震发震断层北、中和南段近地表倾角拟合计算

  

  图4 地表位错观测值与反演结果对比。(a)倾角设置为近地表量测值(55°, 62° 和 58°);(b)倾角设置为Elliott et al. (2010)中的InSAR反演值(43°, 60°和 52°)

   

上述研究成果发表在国际遥感期刊Remote Sensing of Environment:Xiaogang Song, Nana Han, Xinjian Shan, Chisheng Wang, Yingfeng Zhang, Hao Yin, Guohong Zhang, Wenqun Xiu, Three-dimensional fault geometry and kinematics of the 2008 Mw7.1 Yutian earthquake revealed by very-high resolution satellite stereo imagery, Remote Sensing of Environment,232,2019. 原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425719303190?via%3Dihub