地震地质 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (6): 1309-1327.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.06.004
熊国华1,2)(), 季灵运1,2),*(), 刘传金1,2)
收稿日期:
2023-02-27
修回日期:
2023-05-05
出版日期:
2023-12-20
发布日期:
2024-01-16
通讯作者:
季灵运, 男, 1982年生, 博士, 研究员, 主要从事构造大地测量学研究, E-mail: 作者简介:
熊国华, 女, 1996年生, 2022年于长安大学获测绘科学与技术硕士学位, 助理工程师, 现主要研究方向为InSAR地质灾害监测, E-mail: xgh@chd.edu.cn。
基金资助:
XIONG Guo-hua1,2)(), JI Ling-yun1,2),*(), LIU Chuan-jin1,2)
Received:
2023-02-27
Revised:
2023-05-05
Online:
2023-12-20
Published:
2024-01-16
摘要:
地表形变信息可有效反映火山下岩浆房的活动状态, 对于理解火山活动演化过程非常重要。文中利用Sentinel-1A/B的升、 降轨影像, 采用SBAS InSAR与Stacking InSAR技术, 获取了长白山天池火山2015—2022年间的地表形变时间序列及速率, 并结合Mogi点源模型反演岩浆房的几何参数, 得到的主要结论如下: 1)火山口及周围区域整体下沉, 火山口附近视线向形变速率约为-4~-2mm/a, 远离火山口的局部形变速率可达-6mm/a。2)根据Mogi模型反演的火山下浅层岩浆房深约6km, 体积变化率为-3.3×105m3/a, 岩浆房位于长白山天池火山口下偏西的位置。3)1992—2022年期间, 火山经历了从平静到扰动、 再到平静的岩浆活动过程, 在2002—2005年监测到明显的地表隆升变形, 岩浆房体积显著膨胀, 之后岩浆的活动性逐渐减弱。
熊国华, 季灵运, 刘传金. 长白山天池火山2015—2022年InSAR变形与活动状态分析[J]. 地震地质, 2023, 45(6): 1309-1327.
XIONG Guo-hua, JI Ling-yun, LIU Chuan-jin. ANALYSING THE SURFACE DEFORMATION AND PRESENT-DAY MAGMA ACTIVITY OF CHANGBAISHAN-TIANCHI VOLCANO FROM 2015 TO 2022 WITH INSAR TECHNOLOGY[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2023, 45(6): 1309-1327.
卫星轨道 | 入射角 | 方位角 | 影像日期范围 | 影像总数 | 干涉图数量 |
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ASC54 | 40.72° | -13.73° | 2014-10-21—2022-01-24 | 64 | 423 |
DSC32 | 32.05° | 193.76° | 2014-11-12—2021-12-11 | 172 | 2023 |
DSC134 | 42.57° | 193.73° | 2015-02-11—2021-12-18 | 180 | 2016 |
表1 Sentinel-1A数据参数列表
Table1 List of Sentinel-1A data parameters
卫星轨道 | 入射角 | 方位角 | 影像日期范围 | 影像总数 | 干涉图数量 |
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ASC54 | 40.72° | -13.73° | 2014-10-21—2022-01-24 | 64 | 423 |
DSC32 | 32.05° | 193.76° | 2014-11-12—2021-12-11 | 172 | 2023 |
DSC134 | 42.57° | 193.73° | 2015-02-11—2021-12-18 | 180 | 2016 |
图7 长白山火山地震数据统计图(改自Meng et al., 2022) 1999—2020年震中距长白山天池火山30km以内的地震最大震级和年地震次数
Fig. 7 Statistical chart of volcanic seismic data in Changbaishan(modified from Meng et al., 2022).
参数 | 最优值 | 平均值 | 中值 | 2.5% | 97.5% |
---|---|---|---|---|---|
x/m | -1635.91 | -1725.56 | -1730.10 | -2112.97 | -1353.76 |
y/m | -1638.42 | -1630.96 | -1635.86 | -1967.20 | -1314.01 |
z/m | 6055.10 | 6391.63 | 6371.19 | 5318.62 | 7599.70 |
ΔV/m3·a-1 | -3.31×105 | -3.78×105 | -3.70×105 | -5.65×105 | -2.43×105 |
表2 Mogi点源模型反演的几何参数
Table2 Geometric parameters for the inversion of the Mogi point source model
参数 | 最优值 | 平均值 | 中值 | 2.5% | 97.5% |
---|---|---|---|---|---|
x/m | -1635.91 | -1725.56 | -1730.10 | -2112.97 | -1353.76 |
y/m | -1638.42 | -1630.96 | -1635.86 | -1967.20 | -1314.01 |
z/m | 6055.10 | 6391.63 | 6371.19 | 5318.62 | 7599.70 |
ΔV/m3·a-1 | -3.31×105 | -3.78×105 | -3.70×105 | -5.65×105 | -2.43×105 |
图8 反演得到的观测值、 模拟值与残差值图 a—c分别表示降轨(DSC32)的观测值、 模拟值、 残差值; d—f分别表示降轨(DSC134)的观测值、 模拟值、 残差值
Fig. 8 Observed, simulated and residual values of the inversion.
图10 岩浆活动时间序列示意图 橘色代表岩浆房膨胀, 蓝色代表岩浆房收缩, 图a—e分别为1995—1998年、 2002—2005年、 2006—2009年、 2009—2011年、 2015—2022年的岩浆房变化
Fig. 10 Time series of magmatic activity.
[1] |
陈国浒, 单新建,
|
|
|
[2] |
段政, 张翔, 陈荣, 等. 2022. 火山监测研究进展及其对中国火山灾害监测预警工作的启示[J]. 华东地质, 43(4): 391—414.
|
|
|
[3] |
顾国华, 王武星. 2019. GPS测得的2018年夏威夷6.9级地震与火山喷发地壳运动[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 44(8): 1191—1197.
|
|
|
[4] |
郭明瑞, 于红梅, 胡久常, 等. 2022. 琼北火山监测与活动性研究进展[J]. 地震地质, 44(5): 1128—1141. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2022.05.003.
|
|
|
[5] |
郭倩. 2020. InSAR时间序列分析监测Cerro Azul火山长期形变活动[D]. 武汉: 武汉大学.
|
|
|
[6] |
何平, 许才军, 温扬茂, 等. 2015. 利用PALSAR数据研究长白山火山活动性[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 40(2): 214—221.
|
|
|
[7] |
洪汉净, 吴建平, 王庆良, 等. 2007. 中国火山危险性等级与活动性分类[J]. 地震地质, 29(3): 447—458.
|
|
|
[8] |
季灵运. 2012. 利用卫星遥感技术监测长白山天池火山活动性[D]. 北京: 中国地震局地质研究所.
|
|
|
[9] |
季灵运, 许建东, 赵波, 等. 2013. 利用InSAR技术研究新疆阿什库勒火山群现今活动性[J]. 地震地质, 35(3): 532—541.
|
|
|
[10] |
靳锡波, 王乐洋. 2020. 一种火山岩浆源参数反演的粒子群算法[J]. 测绘科学, 45(8): 64—69, 95.
|
|
|
[11] |
刘俊清, 丁广, 张晨侠, 等. 2012. Mogi模型在长白山天池火山GNSS监测网布设中的应用[J]. 地震地磁观测与研究, 33(5): 296—300.
|
|
|
[12] |
刘若新, 李继泰, 魏海泉, 等. 1992. 长白山天池火山: 一座具潜在喷发危险的近代火山[J]. 地球物理学报, 35(5): 661—665.
|
|
|
[13] |
刘媛媛, 赵振宇, 晏霞, 等. 2022. 基于D-InSAR的樱岛火山喷发形变场解算与反演分析[J]. 大地测量与地球动力学, 42(8): 818—822.
|
|
|
[14] |
牛玉芬. 2020. 基于InSAR技术的地震构造和火山形变获取及模型解译研究[D]. 西安: 长安大学.
|
|
|
[15] |
潘波, 樊祺诚, 许建东, 等. 2017. 长白山天池火山千年大喷发的岩浆过程[J]. 岩石学报, 33(1): 163—172.
|
|
|
[16] |
盘晓东, 宋雨佳, 李萌萌, 等. 2022. 全球主要活动火山概况及对长白山火山监测的启示[J]. 矿物岩石地球化学通报, 41(6): 1315—1317.
|
|
|
[17] |
钱程, 崔天日, 唐振, 等. 2022. 基于钻井温的长白山天池火山北坡浅部岩浆房赋存深度研究[J]. 地质与资源, 31(4): 553—562.
|
|
|
[18] |
仇根根, 裴发根, 方慧, 等. 2014. 长白山天池火山岩浆系统分析[J]. 地球物理学报, 57(10): 3466—3477.
DOI |
|
|
[19] |
吴建平, 明跃红, 张恒荣, 等. 2007. 长白山天池火山区的震群活动研究[J]. 地球物理学报, 50(4): 1089—1096.
|
DOI URL |
|
[20] |
许建东, 万园, 王新茹, 等. 2022. 中国火山灾害区划研究历史回顾与未来展望[J]. 地质与资源, 31(3): 426—433.
|
|
|
[21] |
杨云飞. 2021. 基于InSAR/GPS数据的腾冲火山区域地壳活动性研究[D]. 昆明: 云南师范大学.
|
|
|
[22] |
杨卓欣, 张先康, 赵金仁, 等. 2005. 长白山天池火山区三维地壳结构层析成像[J]. 地球物理学报, 48(1): 107—115.
|
|
|
[23] |
DOI URL |
[24] |
|
[25] |
|
[26] |
DOI URL |
[27] |
DOI URL |
[28] |
DOI URL |
[29] |
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[30] |
DOI URL |
[31] |
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[32] |
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[33] |
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[34] |
DOI URL |
[35] |
|
[36] |
DOI URL |
[37] |
DOI URL |
[38] |
DOI URL |
[39] |
|
[40] |
DOI URL |
[1] | 赵德政, 屈春燕, 张桂芳, 龚文瑜, 单新建, 朱传华, 张国宏, 宋小刚. 基于InSAR技术的同震形变获取、地震应急监测和发震构造研究应用进展[J]. 地震地质, 2023, 45(2): 570-592. |
[2] | 阮帅, 汤吉, 董泽义, 王立凤, 邓琰, 韩冰. 基于三维大地电磁AR-QN反演的长白山天池火山区电性结构[J]. 地震地质, 2020, 42(6): 1282-1300. |
[3] | 唐攀攀, 单新建, 王长林. 基于PSInSAR技术的长白山天池火山形变监测[J]. 地震地质, 2014, 36(1): 177-185. |
[4] | 许建东, 于红梅, 赵波. 长白山天池火山天文峰黄色浮岩的岩相学与显微结构特征[J]. 地震地质, 2013, 35(2): 363-370. |
[5] | 刘俊清, 孙继财, 武成智, 李克. 长白山天池火山溃湖洪水最大流量的初步估算及影响分析[J]. 地震地质, 2013, 35(1): 85-91. |
[6] | 尹功明, 樊祺诚. 长白山天池火山顶部黄色物质成因的初步探讨[J]. 地震地质, 2012, (4): 739-742. |
[7] | 于红梅, 许建东, 林传勇. 长白山天池火山千年大喷发空降浮岩碎屑的形貌特征和最终沉降速度[J]. 地震地质, 2011, 33(2): 440-451. |
[8] | 范小平, 李清河, 何海兵, 杨从杰, 金淑梅. 长白山天池火山区S波包络展宽的特征[J]. 地震地质, 2009, 31(4): 598-606. |
[9] | 孙春强, 魏海泉, 刘强, 盘晓东. 长白山天池火山造锥粗面岩新的K-Ar年龄[J]. 地震地质, 2008, 30(2): 484-496. |
[10] | 刘辉, 洪汉净, 武成智. 火山区地表形变及应力分布的有限元模拟——以长白山天池火山为例[J]. 地震地质, 2007, 29(3): 513-521. |
[11] | 杨清福, 史兰斌, 张羽, 陈波, 陈孝德. 长白山天池火山千年大喷发火山碎屑流堆积的粒度特征与地质意义[J]. 地震地质, 2007, 29(3): 480-491. |
[12] | 吕政, 杨清福, 张恒荣, 刘国明, 高金哲. 长白山天池火山地震活动与西北太平洋俯冲带内中深源地震关系的研究[J]. 地震地质, 2007, 29(3): 470-479. |
[13] | 李霓, Nicole Métrich, 樊祺诚. 长白山天池火山全新世3期浮岩长石斑晶中熔体包裹体高温热台实验研究[J]. 地震地质, 2007, 29(3): 459-469. |
[14] | 胡亚轩, 王庆良, 崔笃信, 王文萍, 李克, 陈红卫. Mogi模型在长白山天池火山区的应用[J]. 地震地质, 2007, 29(1): 144-151. |
[15] | 金东淳, 崔天日, 金美兰. 长白山天池火山热(温)泉观测与研究[J]. 地震地质, 2003, 25(s1): 121-127. |
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