南北地震带北段地壳形变场时空演化特征及断层相互作用研究

The northern section of the north-south seismic zone in central China hosts many large active fault, frequent major earthquakes and potential seismic hazards. Study of current behavior of these faults is of great importance for earthquake prevention and disaster reduction. The objects of this study are the major faults in this region. It will be built on the ENVISAT ASAR data for 8 years (2003-2010) and improved PSInSAR technology with high accuracy and spatial resolution. The purpose is to reveal the features of deformation patterns, temporal evolution processes, and interaction of these faults, as well as their relation to earthquakes in surrounding regions. It also includes kinematic and dynamic analyses of the faults, estimation of possible areas of strain accumulation, which will provide evidence for assessment of future seismic risks in this region. The specific work includes: using existing 106 corner reflectors to perform phase error correction on time series interferograms, improving the Routine PSInSAR processing method, acquisition of temporal-spatial evolution images of current deformation of faults, quantitative analysis of deformation fields and relation to earthquakes, calculation of lock depths, slip rates at depth and variations of Coulomb stress of the faults, determination of possible places with strain accumulation, and providing evidence for estimation of earthquake activity trends and seismic hazards in the future of this region.

南北地震带北段大型活动断裂发育，历史巨震多发，潜在地震危险性很大。因此研究该区域断层现今活动习性具有重要科学意义和防震减灾现实需求。本项目拟以南北地震带北段的主要活动断裂为研究对象，采用改进的高精度、高空间分辨率PSInSAR技术，利用连续8年的ENVISAT/ASAR数据，研究该区域主要断裂带的现今地壳形变场空间分布格局、时间变化过程、相互作用及与周边地震的关系；并进行断层运动学和动力学研究，探索可能的应力应变积累区域，为南北地震带北段地震危险评估提供可靠依据。具体内容主要包括：利用已布设的106个角反射器对时序干涉图进行相位误差校正，改善常规PSInSAR处理方法；获取各断裂带现今地壳形变场时空动态演化图像，定量分析形变场特征及与周边地震的关系；计算断裂带闭锁深度、深部滑动速率及库伦应力变化情况，圈定未来应力积累区域的可能地点；对该区地震活动趋势和强震危险性给出可靠分析结果。

南北地震带北段是我国的主要地震活动区，历史巨震多发，现代强震密集，因此精细研究该区域断层现今运动变形特征，准确评估其潜在地震危险性具有重要科学意义和防震减灾现实意义。本项目利用2003-2010年大量ENVISAT/ASAR数据及前期布设于断裂带附近的96个人工角反射器，辅以区域性GPS数据和跨断层水准剖面数据，对该区域主要断裂的现今活动性和地震危险性进行了精细定量研究。具体内容主要包括：（1）完成了布设在海原-六盘山、西秦岭断裂带96个人工角反射器（CR）的影像特征及相位特征分析研究，得出CR具有高出背景几十倍的高亮散射强度和稳定相位特性，易于识别，利于提高观测精度；（2）完成了PSInSAR技术改进研究，实现了CR、PS联合解算算法模型，并在本项目中得到实际应用和验证；（3）提取了海原-六盘山和西秦岭北缘断裂带2003-2010的平均形变速率场及累计位移变化序列，显示出海原断裂带左旋走滑速率在5-6mm/yr，断裂带沿线有局部显著形变区域，经野外考察证实是煤矿开采沉陷；六盘山断裂带整体表现为凹字型形变场形态，即断层附近形变速率明显小于断层远场区，意味着该断裂处于强烈闭锁状态；西秦岭北缘断裂形变速率在~4.4 mm/yr，沿断裂走向变化不明显；海原、六盘山、西秦岭三条断裂在2003-2010年的累积形变时间序列均显示出在2008年前后有明显变化，在2007年后相对形变幅度明显增大，这可能意味着汶川地震的影响。（4）完成了海原-六盘山断裂带闭锁程度、滑动亏损及应力应变积累状态反演研究和未来地震危险性评估研究，结果表明发生1920年海原地震的侠义海原断裂闭锁深度仅在~5km ，可能仍处于震后调整阶段，未来发生大地震的可能性不大，但在其以西的老虎山、毛毛上、金强河断裂段及东端的六盘山断裂闭锁深度大，滑动亏损大，有利于应变能积累，这些段落的未来地震危险值得关注。（5）对项目执行期间发生的4次强震进行了InSAR观测研究，获得关于这些地震同震变形和震源断层破裂特征的新认识。