地震地质 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (5): 1416-1437.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2025.05.20240016
杨莹辉1,2)(
), 谢丽媛1), 许强1), 王运生1), 赵晶晶3), 王道明4), 陈强3)
收稿日期:2024-02-02
修回日期:2024-04-25
出版日期:2025-10-20
发布日期:2025-11-11
作者简介:杨莹辉, 男, 1987年生, 博士, 教授, 主要从事地震地质灾害InSAR形变监测与机制反演建模研究, E-mail: yinghuiyang_cdut@126.com。
基金资助:
YANG Ying-hui1,2)(
), XIE Li-yuan1), XU Qiang1), WANG Yun-sheng1), ZHAO Jing-jing3), WANG Dao-ming4), CHEN Qiang3)
Received:2024-02-02
Revised:2024-04-25
Online:2025-10-20
Published:2025-11-11
摘要: 2023年12月18日午夜, 中国甘肃省临夏市积石山县发生 MW6.1 地震, 强烈的同震晃动造成大量房屋倒塌及人员伤亡。为揭示此次地震的发震构造和震前、 同震运动机制, 文中利用震前GPS和时序InSAR形变, 反演得到孕震断裂震间走滑速率约为1.9mm/a, 断层闭锁深度约为11km, 跨断裂地壳缩短率约为1.0mm/a, 具备发生逆冲地震的潜力。进一步利用Sentinel-1卫星获取的地震前后的合成孔径雷达数据, 提取了同震InSAR形变场, 根据搜索断层参数后验概率密度分布, 估算了最优断层几何参数, 并反演了同震断层滑动模型。结果表明, 积石山地震为典型的低倾角逆冲断层运动, 断层倾向SW具有更高的置信度, 最大滑动量位于地下约6.8km深度处, 约为0.35m。此外, 不同深度处的库仑应力变化显示, 主震断层滑动造成的库仑应力传输显著促进了余震的发生。积石山南缘断裂的中北段、 积石山北缘断裂东南段及西秦岭北缘断裂的中段均出现明显的库仑应力增加, 需持续关注这些区段的地震风险。
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YANG Ying-hui, XIE Li-yuan, XU Qiang, WANG Yun-sheng, ZHAO Jing-jing, WANG Dao-ming, CHEN Qiang. RESEARCH OF THE INSAR COSEISMIC DEFORMATION AND INTERSEISMIC FAULTING MECHANISM OF THE 2023 JISHISHAN MW6.1 EARTHQUAKE[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2025, 47(5): 1416-1437.
| 参数来源 | 走向/(°) | 倾角/(°) | 滑移角/(°) | 震级 |
|---|---|---|---|---|
| GCMT | 164 | 46 | 122 | MW6.1 |
| 303 | 52 | 62 | ||
| USGS | 156 | 28 | 93 | M5.9 |
| 333 | 62 | 88 | ||
| GFZ | 137 | 38 | 79 | MW6.0 |
| 331 | 52 | 98 | ||
| IGCEA | 156 | 28 | MW6.0 | |
| 刘振江等( | 143 | 38 | 104 | MW6.1 |
| 319 | 43 | 104 | ||
| 杨九元等( | 148.9 | 33.6 | 116.4 | MW6.1 |
| 311 | 53.8 | 79.6 | ||
| 王润妍等( | 159.08 | 40.57 | 112.46 | MW6.2 |
| 310.52 | 53.5 | 71.88 | ||
| 本文 | 131.0±4.2 | 23.3±0.9 | 94.0±3.3 | MW6.1 |
表 2 不同机构公布积石山地震发震断层参数
Table2 Fault parameters of the Jishishan earthquake reported by different institutions
| 参数来源 | 走向/(°) | 倾角/(°) | 滑移角/(°) | 震级 |
|---|---|---|---|---|
| GCMT | 164 | 46 | 122 | MW6.1 |
| 303 | 52 | 62 | ||
| USGS | 156 | 28 | 93 | M5.9 |
| 333 | 62 | 88 | ||
| GFZ | 137 | 38 | 79 | MW6.0 |
| 331 | 52 | 98 | ||
| IGCEA | 156 | 28 | MW6.0 | |
| 刘振江等( | 143 | 38 | 104 | MW6.1 |
| 319 | 43 | 104 | ||
| 杨九元等( | 148.9 | 33.6 | 116.4 | MW6.1 |
| 311 | 53.8 | 79.6 | ||
| 王润妍等( | 159.08 | 40.57 | 112.46 | MW6.2 |
| 310.52 | 53.5 | 71.88 | ||
| 本文 | 131.0±4.2 | 23.3±0.9 | 94.0±3.3 | MW6.1 |
| 卫星 | 飞行方向 | 轨道 | 主影像日期 | 从影像日期 | 时间基线/d | 空间基线/m |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sentinel-1 | 升轨 | T128 | 2023-10-27 | 2023-12-26 | 60 | 65.3 |
| Sentinel-1 | 降轨 | T135 | 2023-12-14 | 2023-12-26 | 12 | 117.1 |
表 1 SAR影像基本参数
Table1 Parameters of Sentinel-1A SAR image
| 卫星 | 飞行方向 | 轨道 | 主影像日期 | 从影像日期 | 时间基线/d | 空间基线/m |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Sentinel-1 | 升轨 | T128 | 2023-10-27 | 2023-12-26 | 60 | 65.3 |
| Sentinel-1 | 降轨 | T135 | 2023-12-14 | 2023-12-26 | 12 | 117.1 |
图 4 积石山地震同震InSAR形变场 a Sentinel-1卫星升轨观测积石山地震的InSAR形变场及形变剖面; b Sentinel-1卫星降轨观测积石山地震InSAR形变场及形变剖面。其中, 黄色五角星标识地震震中位置, 黑色实线为剖面线所在位置
Fig. 4 Coseismic surface deformation field of the Jishishan earthquake.
图 6 反演断层参数后验概率分布 a 断层参数全空间搜优的后验概率分布; b 走向角限定在[0°, 250°]内时断层参数的后验概率分布。其中, 红色曲线为利用多次反演参数估算的最优高斯分布拟合曲线, 各子图为相关参数的联合概率分布
Fig. 6 Posterior probability distributions of the estimated fault parameters.
图 7 积石山地震同震断层滑动模型 a 反演断层面滑动粗糙度与InSAR形变未解释度的折中曲线; b 断层滑动三维空间分布; c 断层滑动平面分布。其中, 黄色五角星表示震源位置, 红色圆圈表示余震事件
Fig. 7 Coseismic fault slip model of the Jishishan earthquake.
图 8 正演InSAR同震形变场及残差 a 卫星观测升轨InSAR同震形变; b 断层运动模型正演升轨InSAR形变; c 升轨InSAR模型残差; d 卫星观测降轨InSAR同震形变; e 断层运动模型正演降轨InSAR形变; f 降轨InSAR模型残差
Fig. 8 Predicted coseismic InSAR deformation field and residual.
图 9 积石山地震同震库仑应力传输 a 地下5km深度处的库仑应力变化; b 地下10km深度处的库仑应力变化。余震数据来源于中国地震台网中心 ①
Fig. 9 The Coulomb failure stress change caused by the Jishishan earthquake.
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