基于InSAR技术的阿尔金断裂中段现今活动特征研究

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新生代以来,随着印度—欧亚板块碰撞挤压不断向东北方向运移,青藏高原的北部边界——阿尔金断裂持续左旋走滑活动,不仅控制着高原北部构造地貌格局及演变,同时还引发了断裂带附近强烈的地震活动。由于阿尔金断裂规模巨大,且是一条长期活动的断裂,在不同时期不同区段活动特征存在明显差异。因此,开展阿尔金断裂广域连续地表活动特征研究,对认识板块碰撞的动力传送效应、构造变形及其地貌效应、地震活动都具有重要意义。本文选取构造—地震活动较为活跃的阿尔金断裂中段(约88°E-93°E)作为研究区,基于合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术获得了广域高精度的地表变形场,并分析了近年来该区段发生的4次中强地震的同震变形特征,旨在揭示断裂带及其周边区域不同构造地貌单元的活动规律,查明震源机制对区域构造应力的响应情况。该研究可为认识中国西部大地构造演化及青藏高原北部隆升扩展过程、研究阿尔金地区地震地质特征研究,以及开展应变积累区地震危险性评价提供参考。论文取得的主要结论和认识有:(1)利用2018年4月至2020年5月时间段内的Sentinel-1A升轨影像,基于SBAS-InSAR技术获取了阿尔金断裂中段时序地表形变信息。根据时序累积变形结果的波动特征,推断地表变形除了受区域构造活动的驱使外,还受到质量载荷变化等非构造因素的影响。由陆地水储量负荷、大气压力负荷和非潮汐海洋负荷引起地表位移的波动性分析表明,质量负荷因素对地表形变的影响以垂直方向为主,主要影响因素为陆地水储量负荷。(2)利用二维弹性深埋位错模型,获得了阿尔金断裂中段(89.3°E-92.2°E)走滑速率自西向东由约12.3 mm/a减小至4.4 mm/a,闭锁深度约为5.4-13.8 km。所获得的走滑速率与前人结果相近,但闭锁深度偏小,这与不同传感器探测精度和地壳垂向运动分量等因素的影响有关。(3)结合InSAR获得的两年累积地表变形量与前人GPS测量结果,将研究区划分为4个主要变形区块,包括北部走滑断陷盆地区(抬升量约为4-8 mm(沿雷达视线向累积变形量,下同))、西部双断裂夹持区(断裂南北两侧抬升量分别约为7-12 mm和6-10 mm)、南部山间谷地区(沉降量约为4-9 mm)和东部褶皱活动区(最大抬升量和沉降量分别为4 mm和7 mm)。索尔库里盆地的走滑拉分作用、平行断裂的挤压抬升、金雁山一带的抬升运动、冲积扇的风蚀和沉积以及褶皱活动等因素对区域地表形变均具有重要影响。(4)对研究区近3年来发生的4次中强地震(2019年9月27日新疆若羌4.8级地震、2019年3月28日青海茫崖5.0级地震、2021年6月16日青海茫崖5.8级地震、2021年8月26日甘肃阿克塞5.5级地震),开展D-InSAR同震地表变形分析。结合CMT震源机制解,发现3次5级以上地震的发震机制均属逆冲型,发震断层均沿NW-NWW向分布,提出青藏高原持续北东向挤压是该区地震的主要诱发因素。(5)利用SBAS-InSAR时序测量结果和不同分辨率参考DEM数据,对DInSAR解算结果进行误差分析。结果表明,D-InSAR技术对于阿尔金地区中强地震弱信号识别精度较高,其中,大气延迟相位误差对同震变形解算影响相对较小,而残余地形是影响该区D-InSAR解算精度的主要因素。
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