基于Sentinel数据的阿克陶Mw6.6地震形变及库伦应力研究

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大地震的发生往往给人类带来巨大灾难,同时会诱发滑坡、泥石流、洪水等次生灾害。断层活动与地震发生关系密切,根据地震引起的形变信息研究断层几何结构、滑动分布及库伦应力等可为防震减灾的工作提供基础资料及科学依据。北京时间2016年11月25日22时24分,在新疆阿克陶地区NWW走向的木吉断裂上发生了 MW6.6地震,给当地人民财产带来了一定的损失。本文针对阿克陶MW6.6地震,基于Sentinel数据获取了地震引起的形变场信息,确认了在地表形成两个形变中心;并以其数据为约束,反演了断层的几何模型;并探究了单一断层滑动分布,反演结果显示该地震可能包含两次地震事件,故反演了双断层滑动分布。最后,计算了区域库伦应力变化,判断了该地震产生的危险性。主要研究工作及结论如下:(1)本文采用D-InSAR技术分别获取了同震升轨、降轨的LOS向形变场,两轨道的结果均能反映该地震引起的地表形变。降轨的形变场中,在木吉断裂南侧存在两个沉降中心,西沉降的形变峰值为~14cm,东沉降的形变峰值为~23cm。在升轨的形变场中,发现木吉断裂南侧存在两个隆升中心,东、西隆升中心的形变值均为~12.5cm。将上述两轨道的形变场作为约束,采用贝叶斯方法反演出单一断层模型的几何参数,其中走向为106.9°、倾角为73.8°、震源深度为17.35km;在单一断层模型的基础上,构建了具有不同倾角的双断层模型,其中断层Ⅰ、断层Ⅱ的倾角分别为70.79°和55.33°。(2)本文分别基于单一断层模型、双断层模型,采用SDM反演断层的同震滑动分布。在单一断层模型下,反演结果表明该断层为走滑断层,断层面上存在两个滑动峰值,其中位于断层西侧的最大滑动量为0.66m,深度为11.7km;位于断层东侧的最大滑动量为0.83m,深度为7.5km。反演结果的最大拟合残差值为~5cm,地震矩为MW6.65。双断层几何模型下,断层Ⅰ为走滑断层,断层面的最大滑动量为~0.68m,深度为~11.61km;断层Ⅱ的性质表现为走滑为主兼正断层,断层面的最大滑动量为~0.77m,滑动峰值的深度为~7.46km,反演结果的最大拟合残差为~3cm,总的矩震级为MW6.62。从整体结果来看,单一断层模型和双断层模型反演的滑动分布结果具有较高的一致性,但在最大滑动量值上略有不同。相对于单一断层模型的滑动分布而言,双断层模型的滑动量在断层Ⅰ增大,而在断层Ⅱ减小,反演结果的最大拟合残差值降低了~2cm,可见双断层模型能更好的模拟断层结构。(3)基于单一断层结构、双断层结构的滑动分布模型分别计算了最优破裂面的库伦应力变化,将24小时内的余震信息展布在库伦应力变化图上,发现发生在两种模型计算的库伦应力增强区域的概率均在60%以上。经统计发现,从2016年12月1日0点至2020年11月30日24时期间,发生在该区域3级上的地震近86个。其中,在单一断层结构的滑动分布模型条件下,位于库伦应力增强区域的概率为~44%;在双断层结构的滑动分布模型条件下,位于库伦应力增强区域的概率为~57%。证明了双断层模型比单一断层模型所计算的库伦应力变化结果更贴近实际余震的分布情况。且发现当库伦应力变化为正值时,易引发地震的发生。阿克陶地震的库伦应力处于增强状态,且在地震前后仍有多次地震发生,可见该区域的活动性是相当活跃,不排除未来该地区仍有可能发生地震。基于震后1年的28景升轨数据,采用SBAS-InSAR技术获取震后的形变信息。结果表明,震后形变与同震的形变趋势相对一致,断层以南区域主要以抬升为主,但在量值上大大减小,LOS向隆升量最高达到~3.0cm。
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