地壳形变观测所揭示的断层蠕滑与摩擦特性

Slip behaviour and frictional properties of faults are crucial for studying earthquake mechanisms. In this project, we propose to investigate the frictional properties of two creeping strike-slip faults in Tibet, i.e. the Haiyuan and Xianshuihe-Anninghe-Zemuhe faults. We will use InSAR data from multiple platforms, along with some GPS data, to quantify the creeping rates and construct creep time-series, based on which we will analyse the kinematics of the two faults. Combining the time-series and laboratory-derived rate-and-state friction laws, we expect to calculate the rate-and-state parameters and build the physical model to connect creep and frictional properties of the Haiyuan and Xianshuihe-Anninghe-Zemuhe faults. After obtaining the frictional parameters, we will simulate the slip history on the faults throughout the entire earthquake cycle to further explore the relationship between fault dynamics, slip behaviour and earthquake mechanisms.

研究断层的滑动行为和摩擦特性是探索发震机制的关键。本申请以大陆内部的天然断层蠕滑和摩擦特性为切入点，选取青藏高原典型蠕滑断层—海原断层和鲜水河-安宁河-则木河断层为研究对象，利用多传感器的InSAR数据，辅以高精度GPS数据，构建长时间尺度的断层蠕滑序列，分析其运动机制，结合速度状态摩擦本构关系，计算断层摩擦特性的定量化参数，建立断层蠕滑时空特征与摩擦特性的物理模型。模拟海原断层和鲜水河-安宁河-则木河断层在整个地震周期内的滑动分布及其随时间的演化，综合分析断层动力学、滑动行为与地震发震机制的关系。

对天然断层开展高精度形变测量是研究断层滑动行为和摩擦特性的重要手段。本项目围绕青藏高原典型蠕滑断层—海原断层和鲜水河断层，利用海量哨兵一号（Sentinel-1）InSAR数据和时间序列分析方法，获取了完整覆盖它们的地表形变场。基于贝叶斯蒙特卡洛-马尔可夫链（MCMC）反演计算了两条断层的运动学参数，包括滑动速率、闭锁深度、断层几何等。对比分析了海原断层蠕滑段老虎山段1993年至今的InSAR速率，发现蠕滑速率在过去近30年基本不变，推测该段蠕滑是一种震间稳态行为，因此该段可能作为断层面上的永久障碍体阻碍地震传播。基于形变速率的时间演化序列，在速率-状态摩擦本构关系的理论框架性下，分别计算了鲜水河断层道孚段和康定段的断层摩擦特性参数。结果表明，康定段的摩擦特性参数（a-b=0.0016）远小于道孚段（a-b=0.0117）。与此同时，结合断裂带历史地震资料，包括地震时间、震级与破裂范围等信息，定量计算了断层上积累的地震矩。项目研究结果能为未来区域地震危险性评估提供基础数据和科学支撑。