阿尔金断裂带是青藏高原与塔里木盆地之间的Ⅰ级块体边界带，调节青藏高原变形和高原物质向东挤出，在大地构造上具有重要的研究意义^[1-2]。通过对比断裂带两侧多种地质依据所估算的阿尔金断裂带主要部分第四纪晚期的滑动速率为20~34 mm/a^[3-4]，而GPS等现代大地测量手段获得的结果则集中在10 mm/a左右^[4-5]。两种滑动速率不一导致对青藏高原构造变形认识的不同。前者支持变形主要集中在一些大的边界断裂上的块体变形模式，称为“运动学模式”或“大陆逃逸假说”；后者则支持变形弥散分布的连续变形模式，称为“动力学模式”或“地壳增厚假说” ^[6-7]。此外，这些结论多是针对整个阿尔金断裂带(全长1 500 km)，对于阿尔金断裂带中段，特别是柴达木盆地以北区域(91°E附近)，受限于实地观测资料的空间密度稀疏且分布不均匀，对该区域大地构造性质及形变模式的研究程度不够、存在较大不确定性，限制了对整个阿尔金断裂带运动模式的更进一步认识与探讨。

Berardino等^[8-9]2003年提出小基线集干涉测量(SBAS-InSAR)方法，将所有SAR影像依据空间和时间基线分为不同的短基线子集，利用奇异值分解法(SVD)连接各差分干涉图，抑制DEM误差和大气相位延迟对形变信号的影响，从而获取地表形变速率的最小范数最小二乘解。本文在前人研究基础上，利用SBAS-InSAR技术获取现今阿尔金断裂带中段地区的形变速率，通过模型参数拟合获得地质背景下阿尔金断裂带中段的构造形变模式。

1 InSAR数据及SBAS处理 1.1 SAR影像选取

阿尔金断裂带中段地区地貌复杂(见图 1，黑色线条为断层，红色线框为SAR影像覆盖位置，蓝色实线箭头(AZ)为卫星飞行方向，蓝色虚线箭头(LOS)为卫星视线方向)。本文选用ALOS PALSAR的L波段全极化SAR数据，14景影像数据时间跨度为2007~2010年。为最大化变形信号且避免出现无相干数据对，干涉配对给定时间基线范围为360~1 500 d。DEM选用90 m分辨率的SRTM3数据，为避免完全空间失相关，空间基线百分比(FBD模式)限制为基线最大阈值的0~50^[10]。进行自由干涉组合，移除低相干性像对，最终筛选出41对可用干涉图像，其时间基线和空间基线关系见图 2(黄点13为选定的超级主影像)。

1.2 SBAS计算及结果

对符合条件的41对差分干涉对的解缠相位进行小基线集技术标准处理^[11]。针对研究区域地形情况，解缠方法选用Delaunay MCF，因为这种方法可以很好地处理两个较孤立的相干性高的区域；解缠分解等级设置为1，可减少解缠错误，提高解缠质量及处理效率。在SBAS处理中，利用GCP(地面控制点)对所有数据对进行重去平，因此选择GCP要尽量在没有残余地形、没有相位跃变的远场区域。本文选择相干系数大于0.80的GCP共48个，且多位于平缓的谷地和盆地区域。采用基于网络法的二次多项式模型进行轨道误差校正，在时间域和空间域对干涉图分别进行滤波，速率精度阈值设置为2 mm/a。经过两次SBAS反演得到研究区域的时间序列累积形变相位，并转换为LOS向地表形变速率：

$ R = V{\rm{sin}}\left( {\alpha - \beta } \right){\rm{sin}}\theta $

(1)

其中, α是卫星方位角，θ是雷达LOS向入射角，β是断层走向, V是沿断层方向形变速率。

从获得的高精度形变速率图(图 3，3个红色虚线框为选取的垂直于阿尔金断裂带的剖面位置，白色虚线为拟合断层概略位置)中可以看到从北向南3个梯度的线性形变速率变化，分别为阿尔金山东段8~12 mm/a、索尔库里盆地6~7 mm/a、阿尔金主断裂以南约0 mm/a。3个速率变化集中在喀腊达坂断裂(金雁山南缘)、阿尔金主断裂两处。阿尔金主断裂自始至终都是阿尔金地块的重要边界，其两侧的地表形变速率变化最大(约6~7 mm/a)。金雁山北部的形变结果较杂乱，是因为该部分属沙漠，具有流动性，进行大时间尺度形变观测时相干性会受到影响。

2 滑动速率和闭锁深度计算

为了探讨InSAR数据反映的深部构造特征，本文采用式(2)所示的二维走滑位错模型反演断裂带的滑动速率和闭锁深度^[12-13]。如图 3所示，自西向东分别选取垂直于阿尔金主断裂的3个剖面作为拟合样本，剖面分别为长60 km、宽1.2 km。3条剖面均自北向南跨越3条断裂。由于本文将断裂位置作为自由参数进行反演，因此反演结果主要反映的是断裂带深浅部的综合运动形态，反演出的断层位置可以近似表示该段阿尔金断裂带深部活动位置。结合式(1)获得沿断层方向形变速率，使用式(2)求解最小二乘反演的闭锁深度：

$ V = {V_0} + \frac{D}{\pi }{\rm{atan}}((x + \delta x)/h) $

(2)

式中，V₀为区域参考速度，x是垂直于剖面中心的距离，δx是断层水平位置偏移量，D是断层走滑速率，h是断层闭锁深度。

为了估计断层滑动速率和闭锁深度及相关误差，模型函数调整为用非线性最小二乘法和加权函数来估计模型参数(D，h，a，b)：

$ F = {\rm{ }}\frac{D}{\pi }{\rm{atan}}\left( {{\rm{ }}\frac{x}{h}{\rm{ }}} \right) + ax + b $

(3)

式中，a、b为线性系数。采用通用全局优化算法，可以不依赖参数初始值快速搜索全局最优解。拟合结果如表 1、图 3、图 4所示，灰色细线表示局部地形，橙色为拟合断层位置。图中断层从左至右依次为红柳沟-拉配泉断裂(黑线)，位于金雁山南缘、邻靠喀腊达坂断裂的拟合断裂(橙线)、阿尔金主断裂(黑线)。反正切函数同断裂模型吻合很好，同时基于此函数的曲率变化率有效地提高了计算结果的分辨率。最优闭锁深度采用卡方检验获得。

3 结果分析与讨论 3.1 阿尔金断裂带中段滑动速率

本文研究显示，在阿尔金断裂中段的形变速率自北向南呈3个线性梯度变化区，与GPS和InSAR等大地测量手段得到的该区域震间走滑速率(10 mn/a左右)^[4]基本一致。本文反演得到的左旋走滑速率虽然在时间尺度上只能代表现今断层的运动状态，但对比地质学估计的高走滑速率，两者的差异可能暗示了阿尔金断裂的左旋走滑速率急剧减小，断裂活动性正逐渐减弱。

相较于前人反演得到的整个阿尔金断裂带左旋走滑速率自SW向NE逐渐衰减^[5]，本文研究区域内滑动速率从西(7.1 mm/a)向东(14.0 mm/a)逐渐增大，初步印证沿阿尔金断裂分布着逆冲断裂与走滑断裂分叉点，在分叉点左右沿走滑断裂往往分布着不同的滑移速率^[14]的观点，且正好位于花土沟交叉点与安南坝交叉点之间。此外，滑动速率逐渐增大可能支持阿尔金断裂带走滑过程中一部分能量转化为分支的逆冲断裂，逆冲作用使得前新生代地质体抬升成山^[12]。

3.2 阿尔金断裂带中段构造模式

利用通用全局优化算法拟合的断层位于红柳沟-拉配泉断裂与阿尔金主断裂之间、喀腊达坂断裂南邻、金雁山南缘，闭锁深度自西(4.5 km)向东(10.6 km)逐渐趋深，符合地震学探测的结论^[15]，推断塔里木地块沿阿尔金北缘逆冲断裂斜向俯冲于阿尔金山之下，在深部与阿尔金主断裂会合，并继续以陡角度向南俯冲于柴达木盆地之下。在阿尔金断裂中段索尔库里地区形成一种特殊的地貌形式——走滑断陷盆地，这种长条状盆地两侧的长边界由具走滑分量的直线型正断裂控制，阿尔金主断裂通过盆地，并在盆地内形成一系列走滑地貌^{[2, 13]}。以盆地为中心两侧为反向的逆冲构造，使盆地两侧由古老变质岩组成的地质体垂向挤出，构成长条形山体(图 3、图 4)。金雁山(阿尔金山链东部)就属于挤压隆起形成和演化后期阶段的典型形变，与索尔库里拉分盆地一起组成复合破裂构造形式。位于山体与盆地之间的拟合断层符合复合带上的转换断层形式，是断层运动时能量、应力的主要调整场所。

3.3 阿尔金断裂带中段现今形变模式

阿尔金断裂滑动速率高低不一，导致对青藏高原的构造变形认识分为块体变形模式和连续变形模式。SBAS-InSAR技术提供了从一个侧面认识青藏高原及阿尔金断裂现今运动状态的方法，但在空间尺度上，SBAS-InSAR结果反映的仅仅是地表形变过程，在时间尺度上体现的则是现今断裂的活动状态，用来支持长时间尺度的变形弥散分布的连续变形模式是不够科学的。

此外，InSAR等大地测量方法测得的形变包含了永久不可恢复的塑性形变和在地震后可恢复的弹性形变，而地质学结果体现的是地壳介质在力的作用下发生的永久不可恢复的塑性形变，二者体现的力学背景不同^[5]。基于两种构造模式的力学前提及阿尔金断裂带走滑速率与高原构造模式之间的对应关系，综合地质学和大地测量学得到的走滑结果，推断青藏高原的构造经历了2个演化阶段, 即从块体侧向逃逸到地壳缩短增厚，导致阿尔金断裂的走滑速率减小。

4 结语

本文利用ALOS PALSAR数据及SBAS InSAR技术, 获取阿尔金断裂带中段91°E附近现今地壳形变速率场。结果表明，阿尔金断裂中段的形变速率自北向南呈3个线性梯度变化区，分别为阿尔金山东段8~12 mm/a、索尔库里盆地6~7 mm/a、阿尔金断裂带以南约0 mm/a。3个速率梯度变化区主要集中在喀腊达坂断裂和阿尔金主断裂上。利用反正切模型反演了断层的滑动速率和闭锁深度。模拟的断裂位于金雁山南缘、喀腊达坂断裂南邻，走滑速率从西(7.1 mm/a)向东(14.0 mm/a)逐渐增大，闭锁深度自西(4.5 km)向东(10.6 km)逐渐趋深，推测金雁山(阿尔金山链东部)与索尔库里拉分盆地一起组成的复合破裂构造模式，是转换断层运动时应力和应变调整的主要驱动机制。

致谢 感谢Esri中国(北京)提供ENVI/SARscape软件试用版。