文章快速检索     高级检索
  大地测量与地球动力学  2021, Vol. 41 Issue (5): 484-490  DOI: 10.14075/j.jgg.2021.05.008

引用本文  

李承涛, 李琦, 谭凯, 等. 2020年土耳其MW5.7地震InSAR同震形变特征与破裂滑动分布[J]. 大地测量与地球动力学, 2021, 41(5): 484-490.
LI Chengtao, LI Qi, TAN Kai, et al. Coseismic Deformation Field of the 2020 Turkey MW5.7 Earthquake from Sentinel-1A InSAR Data and Rupture Slip Distribution[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2021, 41(5): 484-490.

项目来源

国家重点研发计划(2018YFC1503605);中国地震局地震研究所和中国地震局地壳应力研究所基本科研业务费专项(IS201856289); 大地测量与地球动力学国家重点实验室开放基金(SKLGED2021-4-1);湖北省自然科学基金(2019CFB555)。

Foundation support

National Key Research and Development Program of China, No. 2018YFC1503605; Scientific Research Fund of Institute of Seismology and Institute of Crustal Dynamics, CEA, No. IS201856289; Open Fund of State Key Laboratory of Geodesy and Earth's Dynamics, No.SKLGED2021-4-1; Natural Science Foundation of Hubei Province, No. 2019CFB555.

通讯作者

谭凯, 研究员, 主要从事大地测量与地球动力学研究, E-mail: whgpstan@163.com

Corresponding author

TAN Kai, researcher, majors in geodesy and geodynamics, E-mail: whgpstan@163.com.

第一作者简介

李承涛, 研究实习员, 主要从事InSAR与GPS数据处理及地壳形变研究, E-mail: lict@cgps.ac.cn

About the first author

LI Chengtao, assistant professor, majors in InSAR and GNSS data processing and crustal deformation, E-mail: lict@cgps.ac.cn.

文章历史

收稿日期:2020-07-30
2020年土耳其MW5.7地震InSAR同震形变特征与破裂滑动分布
李承涛1,2,3,4     李琦1,2,3,4     谭凯1,2,3,4     鲁小飞1,2,3,4     左啸5     
1. 中国地震局地震研究所, 武汉市洪山侧路40号, 430071;
2. 引力与固体潮国家野外观测研究站, 武汉市森林大道196号, 430000;
3. 中国地震局地震大地测量重点实验室, 武汉市洪山侧路40号, 430071;
4. 湖北省地震局, 武汉市洪山侧路48号, 430071;
5. 武汉市测绘研究院, 武汉市万松园路209号, 430022
摘要:为准确认识2020-06-14土耳其MW5.7地震的发震位置、构造特点以及地震危险性,利用D-InSAR技术对Sentinel-1A数据进行处理,基于GACOS进行大气校正,获得视线向(line of sight,LOS)同震形变场。降轨LOS向同震形变场显示,断层北侧抬升,最大抬升形变量约8.87 cm;南侧沉降,最大沉降量约-7.75 cm。以LOS向同震形变为约束,先采用贝叶斯自举优化法反演发震断层几何参数,然后使用有限断层方法反演地震破裂滑动分布。结果显示,断层走向约257.48°±0.65°、倾角约79.69°±0.98°、滑动角约154.2°±3.8°,震中位置为(40.754°E,39.389°N),破裂区域长度约8 km、宽度约6 km,破裂的最浅埋深约0.8 km、最大埋深约8.9 km,最大滑动量约0.57 m,对应深度约4.278 km。地震释放地震矩约4.54×1017 Nm,对应矩震级MW5.7,与土耳其灾害和紧急情况管理局公布的结果一致。此次土耳其地震受近东西向的潜伏断层控制,以右旋走滑为主兼具少量的逆冲特性。地震造成部分地区的库伦破裂应力增量超过0.1 bar,这些区域未来的地震危险性值得关注。
关键词土耳其地震同震形变破裂滑动分布库伦破裂应力

据中国地震台网测定,北京时间2020-06-14 22:24土耳其(40.75°E, 39.40°N)发生MW5.9地震,震源深度约10 km。根据土耳其灾害和紧急情况管理局(Turkey’s Disaster and Emergency Management Authority, AFAD)发布的相关研究报告(https://deprem.afad.gov.tr/depremdokumanlari/1836),此次地震矩震级为MW5.7,持续时间约15.04 s。AFAD依据T50降轨数据计算出,主要的视线向形变量约7 cm。

图 1所示,研究区构造较为复杂,主要受安那托利亚板块、阿拉伯板块、欧亚大陆板块三大板块的共同作用,汇聚于卡尔勒奥瓦三联点(KTJ),其结果使得安那托利亚板块向西不断运动,发育的主要断层为北安那托利亚断层与南安那托利亚断层[1]。其中,北安那托利亚断层是以右旋走滑为主的断层,且兼具少量的逆冲特性,是一条1 200 km长的走滑断层,从卡尔勒奥瓦向西延伸;南安那托利亚断层以左旋走滑为主[2-3]。GPS数据解算出北安那托利亚断层右旋走滑量为24 mm/a,南安那托利亚断层左旋走滑量为10 mm/a[4]。1976~2020年MW≥5地震目录(https://www.globalcmt.org/CMTsearch.html)统计结果显示,截至2020-07-01,该区域共发生49次5级以上地震,地震主要沿着这两条大断层分布。其中MW≥6.0地震共5次,最近的一次为2020-01-24发生在南安那托利亚断层附近的MW6.8地震。

红色矩形代表T50降轨范围, 3个红色震源机制解分别由GCMT、AFAD、USGS提供, 蓝色震源机制解表示2020-06-15发生的MW5.5余震 图 1 构造地震背景 Fig. 1 Tectonic and seismic background

图 1中蓝色矩形框(40.55°~41.05°E, 39.25°~39.55°N)内为选取的重点研究区域。本次地震发生在该范围内,位于北安那托利亚断层附近,该区域历史地震活动性较强,聚集了大量5~6级地震,研究本次地震的相关特征,有利于分析所在区域的地震危险性。

本次地震附近GPS站点稀疏且未观测到明显的同震形变。另外,地震波数据一般受台站分布的影响,反演得到的发震断层的走向和倾角精度存在较大误差,且存在中强地震震中定位不精确的现象。如图 1所示,GCMT、AFAD、USGS等3个机构提供的震中位置存在差异,这给后续的同震破裂研究带来诸多不便。近场的大地测量数据,比如InSAR数据,能够直观地获取近场形变数据,可以很好地约束发震断层的几何形状参数。

综上,本文利用Sentinel-1A数据,通过D-InSAR技术提取同震形变场,采取贝叶斯自举优化法研究发震断层几何形状特征[5],用有限断层方法反演断层破裂滑动分布[6],为准确认识此次土耳其MW5.9地震的形变特征以及发震构造提供参考。

1 InSAR数据数据处理和形变分析

本文使用欧空局(https://sentinel.esa.int/)升降轨Sentinel-1A干涉宽幅数据,对于升轨T43数据,震前影像拍摄时间是2020-06-02,震后影像拍摄时间是2020-06-14(具体时间是15:18:35.017,距震后约1 h),经过处理后的干涉图没有明显的同震信号,是噪声过大所致,所以舍弃该结果。考虑到2020-06-15 06:51:31(UTC)该区域发生MW5.5余震,如果影像时间跨度包含余震事件,则在后续的同震形变提取中难以剔除,所以选取的影像时间跨度上应尽量不包含MW5.5余震信号。综上,本文采用降轨T50数据,震前影像拍摄时间是2020-06-03,震后影像的结束拍摄的准确时间为2020-06-15 03:17:50.848(UTC),影像相关的具体信息如表 1所示。

表 1 Sentinel-1A的详细参数 Tab. 1 Detailed parameters of sentinel-1A

使用InSAR scientific computing environment (ISCE) [7]对降轨数据进行D-InSAR处理,采用欧空局发布的精确轨道文件来减小轨道误差的影响,采用30 m分辨率的SRTM数字高程模型消除地形的影响[8],利用Goldstein滤波方法提高信噪比[9],基于Snaphu(statistical-cost, network-flow phase-unwrapping algorithm)[10]算法进行相位解缠。然后,通过地理编码获取土耳其地震降轨的同震形变场(图 2)。利用generic atmospheric correction online service(GACOS)模型[11](http://ceg-research.ncl.ac.uk/v2/gacos/)消除对流层大气延迟所引起的误差,最终得到经大气改正后的形变场(图 3)。

图 2 土耳其地震降轨的同震干涉图 Fig. 2 Coseismic interferogram of descending track of Turkey earthquake