【摘 要】
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青藏高原分布着一系列由大型走滑/逆冲断裂带围限的活动块体。其中,横贯青藏高原的东昆仑断裂带作为巴颜喀拉块体北部边界的重要活动断裂,其地震活动性、危险性一直备受关注。时序InSAR技术以及不断积累的长时间尺度大地测量数据成为研究东昆仑断裂带地壳形变特征、揭示东昆仑断裂带两侧岩石圈流变性质的重要技术手段。本文基于D-InSAR和时序InSAR技术处理和分析2003-2010年的ENVISAT/ASAR
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青藏高原分布着一系列由大型走滑/逆冲断裂带围限的活动块体。其中,横贯青藏高原的东昆仑断裂带作为巴颜喀拉块体北部边界的重要活动断裂,其地震活动性、危险性一直备受关注。时序InSAR技术以及不断积累的长时间尺度大地测量数据成为研究东昆仑断裂带地壳形变特征、揭示东昆仑断裂带两侧岩石圈流变性质的重要技术手段。本文基于D-InSAR和时序InSAR技术处理和分析2003-2010年的ENVISAT/ASAR数据和2015-2020年的Sentinel-1A/B数据并辅之以GPS数据,获取东昆仑断裂带及其他构造区(台湾东部花莲地区)地震周期形变,研究重要地震事件的同震滑动、震后余滑-余震分布关系、青藏高原和柴达木盆地下地壳流变性质、结构差异及横向不均一性、东昆仑断裂带分段形变状态和闭锁状态等。论文开展的主要研究工作如下:(1)基于2003-2010年ENVISAT/ASAR数据分析了10年尺度的震后形变演化过程。采用改进的轨道误差和大气误差校正方法,获取不同破裂段分段形变演化差异,揭示了昆仑山地震震后形变显著的空间范围、量级和跨断层非对称形变特征。总体上,震后形变的范围为~300 km×500 km,断层南侧震后形变量级和分布范围都比断层北侧大,InSAR数据观测的最大累积位移量(2003-2010)为~45-60 mm(~92.5°E)。震后形变和同震形变类似且都具有分段性特征。断层近场为指数型衰减,断层中-远场接近线性衰减。(2)基于2001-2002年的GPS数据和2003-2010年的ASAR数据研究昆仑山地震震后形变机制和各自贡献。震后形变模型表明震后应力驱动余滑和粘弹性松弛是震后形变的主要机制。断裂带远场形变(>200 km)主要是青藏高原上地幔(深度>70 km)和柴达木盆地上地幔(深度>60 km)的粘弹性松弛形变贡献。基于双松弛时间的Burgers体约束的上地幔瞬态和稳态粘滞系数量级为1019-1020 Pa s。断裂带近场形变主要受深浅部余滑及下地壳粘弹性松弛控制。剪切带和下地壳应力驱动余滑(>20 km)的量级为~1 m(震后前3年)。余滑和粘弹性松弛联合模型表明青藏高原下地壳最佳瞬态和稳态粘滞系数分别为5×1018 Pa s和4×1019 Pa s(不考虑余滑的瞬态粘滞系数为2×1018 Pa s),柴达木盆地下地壳瞬态和稳态粘滞系数为1×1019 Pa s和6×1019 Pa s(不考虑余滑的瞬态粘滞系数为4×1018 Pa s)。(3)基于2015-2020年Sentinel-1A/B数据获取了青藏高原中北部大范围(~2000 km×350 km)InSAR升降轨形变场和三维形变场。发现玛尼地震和昆仑山地震的破裂段仍然经历比较显著的震后形变过程,断层尚未愈合恢复至震间的完全闭锁状态,其他闭锁段的跨断层剖面揭示了震间应变积累以及重要分支断裂带(昆仑山口断裂带)的应变积累。基于大范围InSAR形变速率场和跨断层形变速率剖面并基于贝叶斯反演方法确定了断层闭锁和滑动速率沿断层的空间分布,发现东昆仑断裂带震间滑动速率向西端尾端存在系统性衰减,而中东段相对稳定。(4)以2017年九寨沟地震和2018年花莲地震为例,研究了东昆仑断裂带东段尾端隐伏断层的断层结构、同震滑动分布模型以及台湾纵谷断裂复杂多断层破裂事件的同震滑动和震后余滑分布的关系。基于同震InSAR和GPS观测研究了九寨沟地震发震构造的断层几何和滑动分布特征。九寨沟地震使塔藏断裂西部增加了~0.1-0.4 MPa库仑应力加载,增加了塔藏断裂的地震危险性。研究了花莲地震的同震和震后形变,揭示了发震断层复杂的几何结构和多断层破裂特征。基于InSAR、GPS和远震体波数据的联合反演约束了米伦、伶仃断层以及隐伏的西倾断层、拆离断层的破裂过程及各自的形变贡献。运动学余滑模型显示余滑主要发生在米伦断裂、伶仃断裂和隐伏的西倾断裂上。震后余滑和同震滑动分布具有显著的空间互补性。大地测量数据捕获的地震周期形变及其动态时间序列蕴含了丰富的断层结构、岩石圈流变和断层闭锁状态信息。本文大范围、长时间尺度的大地测量观测揭示了巨型东昆仑断裂带不同分段差异的地震周期状态和活动性特征,以及断层南北两侧不同的下地壳流变结构和性质。东昆仑断裂带滑动速率的变化受到次级断裂的调节和分配作用,进而影响主干断裂带的长期滑动速率和闭锁程度以及同震破裂方式和地震危险性。
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