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2023年 第45卷 第2期    刊出日期：2023-04-20

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第45卷第2期目次

2023, 45(2):  0-0. 

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研究论文

雅鲁藏布江中游全新世溃决洪水滞留沉积物粒度及微观结构特征分析

徐博, 王萍, 王慧颖, 郭桥桥, 石灵璠, 石宇翔

2023, 45(2):  305-320.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.001

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青藏高原东南部的河谷中广泛分布堰塞湖、溃决洪水和风成沙等不同类型的沉积物, 利用粒度和形貌指标识别沉积物类型的相关研究还处于探索阶段。为了解洪水沉积物的粒度特征、空间分异规律及颗粒表面的微形貌特征, 我们在雅鲁藏布江中游加查峡谷出口-派镇长约350km范围内的全新世早期溃决洪水滞留沉积物中采集了33个样品, 利用Malvern 3000型激光衍射粒度仪、Zeiss Signma扫描电子显微镜进行测试, 结合数字地貌(DEM)数据提取的河道宽度、陡峭系数, 对粒度特征的空间分布规律进行分析, 取得以下认识: 溃决洪水滞留沉积粒度的总体特征为细-粉砂(2.57~5.18Φ), 分选较差, 呈正偏、窄峰态; 通过端元建模得出2个端元模型: EM1端元可能代表高山峡谷区溃决洪水能量较高的冲积特征, EM2端元可用来指示溃决洪水滞留沉积的堆积过程。溃决洪水滞留沉积的石英颗粒表面的微观结构特征以机械成因的擦痕、贝壳状断口、上翻解理及解理台阶为主, 化学成因的溶蚀孔洞较为少见。作为半湿润季风区河谷地带爬坡沙丘的典型代表, 位于下游河段的丹娘佛掌沙丘与已知溃决洪水滞留沉积的粒度特征及石英颗粒表面的微形貌特征相似, 我们认为佛掌沙丘的沙源主要来自溃决洪水沉积。

大凉山断裂带中段越西断裂晚第四纪古地震

刘庆, 刘韶, 张世民

2023, 45(2):  321-337.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.002

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越西断裂是青藏高原东缘大凉山断裂带中唯一一条以逆冲作用为主的分支断裂。该断裂控制了越西第四纪盆地, 断层2盘有2 000m的地形高差, 与其东侧以左旋走滑错动为主的普雄断裂构成了大凉山断裂带中段的正花状构造。前人发现了越西断裂在山前洪积扇上形成的断层陡坎, 但目前尚没有相关古地震的研究报道。文中在断错地貌调查的基础上, 通过槽探与放射性碳年代测定等方法揭露了越西断裂晚第四纪以来的4次古地震事件, 年代分别是25260-23880BC、23930-23500BC、20980-1400BC、1270-1500AD, 最新事件可能为1480年越西地震。根据普雄断裂已有的古地震研究结果分析, 这次历史地震可能导致越西断裂与普雄断裂同步破裂。

郯庐断裂带女山湖北侧探槽的新活动现象及讨论

赵朋, 李军辉, 陶月潮, 疏鹏, 方震

2023, 45(2):  338-354.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.003

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郯庐断裂带苏皖交界段处于断裂中段与南段的过渡区, 断层新活动较为复杂。近几年的研究成果显示, 在淮河南侧浮山、紫阳一带断层晚第四纪仍有较强活动, 该断层向S至女山湖的活动情况如何、晚第四纪活动是否延伸至女山湖, 是值得关注的问题。在明光女山湖北侧六谷堆村东开挖的地质探槽揭示了宽2~4m的断层变形带, 带内沿断层卷入多个棕黄色黏土团; 断层的新活动错动了上覆晚更新世黏土层, 断层面延伸至地表呈“通天”状, 地层年代数据表明其最新活动时代至少为晚更新世晚期; 断层面发育的擦痕及阶步显示断层经历过逆右旋活动。以上成果表明, 郯庐断裂带东支最为活动的断层晚第四纪的活动向S延伸至明光女山湖。泗洪-明光是郯庐断裂带中-南段的构造“节点”, 多个断层剖面存在楔状土、正断、黏土团等现象, 显示以逆走滑为主要运动方式的断层在地表局部存在丰富的伴生现象, 而产生这些现象的原因可能与断层在不同时、空所受的区域复杂应力及其变化有关。

阿拉善地块南缘北大山断裂的晚第四纪构造活动证据

左玉琦, 杨海波, 杨晓平, 詹艳, 李安, 孙翔宇, 胡宗凯

2023, 45(2):  355-376.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.004

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阿拉善地块南缘地处青藏高原东北缘地壳扩展前锋带的北侧, 对该地区活动断裂晚第四纪的运动性质、滑动速率等开展研究, 有助于理解阿拉善地块的晚第四纪构造变形特征及其对青藏高原向N扩展的响应。文中结合遥感影像解译与野外地质地貌考察, 对阿拉善地块南缘的北大山断裂进行了分段和活动性研究。结果表明, 北大山断裂左旋走滑断错晚第四纪洪积扇和阶地等地貌, 形成显著的位错阶地坎、冲沟以及断层陡坎。通过对断错地貌线等标志的测量、复原、统计分析等, 发现断裂的地貌位移值分布于3~20m, 发育新鲜断层自由面的断层陡坎和左旋错动的纹沟指示了断层的最新一次活动。基于同期洪积扇年龄估算得到北大山断裂晚更新世以来的左旋滑动速率为0.3~0.6mm/a。北大山断裂的运动学特征与区域NE向应力场一致, 可能受到了青藏高原NE向扩展的影响。

联合GPS和InSAR研究海原-六盘山断裂现今的地壳变形特征

蒋锋云, 季灵运, 朱良玉, 刘传金

2023, 45(2):  377-400.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.005

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海原-六盘山构造区为青藏高原东北部构造变形最为显著的区域之一, 历史强震活动频繁, 是研究青藏高原NE向扩展的重要窗口和地震孕育过程的理想场所。文中处理了跨海原-六盘山断裂2014-2020年期间2个轨道的时序Sentinel-1A/B SAR数据, 获得了该区域InSAR视线向现今的地壳形变场。融合公开发表的近十多年时间尺度的水平GPS地壳运动速度场, 获得了研究区高密度地壳水平形变场。对比GPS、水准和InSAR观测结果, 以及GPS-InSAR融合的高密度水平形变场, 分析讨论了该区域的地壳形变、应变场特征及其与构造之间的对应关系。主要结论如下: 1)GPS和InSAR观测表明, 1920年海原8.5级大地震的震后黏弹性松弛效应在海原断裂南侧至今仍较为明显; 2)GPS-InSAR高分辨率水平形变场表明, 狭义海原断裂左旋滑动速率的递减主要发生在中东段, 而中西段递减并不显著, 可能与海原断裂向六盘山断裂之间由左旋走滑向逆冲推覆构造转换有关; 3)六盘山断裂中-南段的地壳垂直形变和水平形变场特征均显示, 该段断裂可能处于强震孕育的中晚期, 根据反演得到的断层运动参数和地震地质资料, 估算六盘山断裂中-南段发生强震的最大矩震级约达7.5级; 4)研究区应变积累较快的区域主要集中在海原断裂附近和海原断裂-香山-天景山断裂之间的左旋剪切区, 香山-天景山断裂东南段的应变率场和周围相比明显偏小, 存在应变不匹配现象, 可能与强震孕育有关。

结合野外考察的2022年门源M_S6.9地震地表破裂带的高分七号影像特征

王辽, 谢虹, 袁道阳, 李智敏, 薛善余, 苏瑞欢, 文亚猛, 苏琦

2023, 45(2):  401-421.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.006

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2022年1月8日, 青海省门源县发生了 M_S6.9 地震。为及时全面了解地震同震地表破裂带的空间分布并准确判定发震构造, 文中通过对震后高分七号遥感影像进行解译判读, 综合野外考察核实, 获得了门源 M_S6.9 地震同震地表破裂带的展布情况, 并识别出多种典型的同震破裂地貌, 总结了多种同震地貌的影像特征。结果表明, 此次地震产生了2条主要的地表破裂带, 呈左阶斜列展布。北支主破裂带分布于冷龙岭断裂西段, 长约22km, 走向 100°N~120°E; 南支次级破裂带分布在托莱山断裂东段的局部段上, 长约4km, 走向为N90°E, 2条破裂带总长约26km; 沿破裂带形成了一系列典型左旋走滑同震地貌, 如张裂隙、张剪裂隙、挤压脊、挤压鼓包、左旋纹沟、左旋断错路基等; 在此基础上, 文中还对冷龙岭地区典型左旋地貌的累积位错进行了测量, 并与前人的测量结果作对比研究, 得到了较为准确的测量结果。文中基于高分影像对断裂沿线典型的断错地貌开展研究, 不仅可为高分七号卫星数据的地质应用积累实例, 所得结果也可为未来构造地貌研究提供强有力的数据支撑。

基于ArcGIS平台的天山北麓活动逆断层智能化提取方法的研究与实现

张玲, 苗树清, 杨晓平

2023, 45(2):  422-434.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.007

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数字地形分析是活动构造和构造地貌研究中的一种重要手段, 目前已被广泛应用于地表过程分析中。随着高精度数字地形数据获取的日益便捷, 精细定量化研究地貌参数已成为一个重要趋势。呼图壁断裂和独山子断裂位于天山山脉北麓, 地表迹线十分典型而显著。在这2个区域内, 前人已经完成了区域大比例尺活动断裂地质地貌填图, 并发表了大量研究成果。因此, 它们是十分理想的探索断层迹线自动化提取方法的2个区域。在实际提取过程中, 根据逆断层陡坎的倾向是否与其所在地貌面坡向一致, 文中分别定义了正向和反向逆断层陡坎。基于对这2种不同断层陡坎形态的分析, 利用ArcGIS软件平台并选择恰当的地貌参数实现了对断层地表迹线的提取。通过坡度计算、冲沟提取、数据密度分析和流程建模等步骤, 建立了2套智能化提取流程。最终提取结果与以往的地质地貌填图和遥感数据目视解译结果基本一致。除此之外, 独山子研究区的提取结果还揭露了未曾被识别的反向断层陡坎迹线。这不仅说明文中提出的方法具有很好的适用性, 同时也能够提取十分细小的逆断层地表迹线。与传统方法相比, 这种人机交互式的半自动化方法大大提高了工作效率。但是, 如何真正实现任意地质构造背景中逆断层地表迹线的完全自动化提取, 仍然是未来一个重要的研究方向。

融合三维断层源和二维潜在震源区的随机抽样概率地震危险性分析算法研发

陈鲲, 高孟潭, 俞言祥, 徐伟进, 杜义, 李雪靖, 陆东华

2023, 45(2):  435-454.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.008

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文中采用蒙特卡罗随机抽样方法, 研发了一套融合传统二维潜在震源区(下文简称“潜源”)和三维断层源的概率地震危险性算法。该算法不仅适用于传统的区域面源, 同时还能考虑地震的破裂尺度并兼容三维断层源的概率地震危险性计算。文中研发的算法可高效实现断层源地震事件集的三维模拟, 并将地震破裂尺度引入到概率地震危险性计算中, 显著提高了近断层地区地震危险性计算的合理性。为了提高程序的执行效率, 算法采用预先在平面潜源中充填网格点的方式随机模拟地震事件在潜源内的均匀分布。对于椭圆衰减的地震危险性计算, 算法采用了预先构建不同震级、距离及不同场点与潜源长轴方向夹角下的短轴距的三维矩阵, 通过查表和插值方式直接获得相应场点的短轴距, 避免了循环迭代逼近短轴距计算效率低下的问题。分别利用五代图的概率地震危险性程序和文中研发的算法, 计算了湖南长-株-潭(长沙-株洲-湘潭)城市群所处的中强地震活动环境的区域地震危险性以及近断层源的常德、株洲2个场点在不同概率水平下(重现期分别为50a、475a和2 475a)的地震危险性。比较研究表明, 五代图的程序低估了三维断层源附近的地震危险性, 且随着概率水平的降低, 低估的程度越来越高。最后, 利用太平洋地震工程中心(Pacific Earthquake Engineering Research Center, PEER)验证概率地震危险性程序的算例(数据集1案例10)验证了文中算法的可靠性。

活动断层探测综合标准化

黎益仕

2023, 45(2):  455-463.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.009

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活动断层探测是防震减灾的基础性工作。 随着业务工作的不断深入, 标准化工作取得的进展对业务发展起到了重要的支撑作用。目前, 现有标准和新标准的制定进度远远无法满足实际需要。文中将综合标准化运用于活动断层探测, 提出以提升工作质量和应用效益为综合标准化目标, 并将目标细化分解成业务过程、成果产出和推广应用3个方面进行相关要素分析, 系统地梳理出活动断层探测的主要工作环节及其涵盖的工作内容和技术方法, 汇总各工作环节中获得的数据、图件、报告和数据库等成果产出内容, 给出支撑活动断层探测成果应用的主要技术要素。以此为基础, 结合工作实际和已有标准现状, 分业务基础、项目实施、技术方法、成果产出和推广应用5个序列提出了组成标准综合体的41项标准, 并列出标准明细表。活动断层探测标准综合体涵盖了全业务链条所需的标准, 标准间相互衔接协调, 发挥成套标准的整体优势, 将为进一步提升活动断层探测标准化水平、加快标准制、修订进度奠定良好基础, 也将为防震减灾工作其他业务领域的高质量创新规范发展提供有益示范。

秦岭北缘断裂带的重要分支——桃川-户县断层的浅部结构与第四纪活动性

杨晨艺, 李晓妮, 冯希杰, 黄引弟, 裴跟弟

2023, 45(2):  464-483.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.010

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秦岭北缘断裂带是渭河盆地南缘重要的活动构造, 含有多条分支断层, 其中近EW向的桃川-户县断层位于该断裂带的北侧, 其东段隐伏于渭河盆地内。已有研究对该断层隐伏段的中段开展了浅层人工地震勘探, 并推断其为正断兼走滑运动性质的晚更新世活动断层, 但未能确定断层最晚活动的年代与活动速率。文中通过开展新的浅层地震勘探和钻孔联合剖面探测, 进一步研究了桃川-户县断层西段(太白盆地段)与东段(渭河盆地隐伏段)的浅部结构构造和几何展布、第四纪活动的最晚时代及活动速率。探测剖面揭示出桃川-户县断层的西段可向W延伸至少20km至太白盆地, 而东段自眉县起延入渭河盆地, 经周至、户县, 隐伏于渭河盆地第四系中。断层西段在太白盆地断错早第四系及下伏结晶基底, 控制了太白盆地南缘, 其N倾的正断作用断错第四系约300m, 断层带内保留老的逆冲构造残余。断层东段(渭河盆地隐伏段)在周至和户县附近的主断面倾向N, 断层带分别表现为宽约6km的断陷带和宽约4km的阶梯状构造带, 断错了上更新统顶界; 在渭河盆地南缘, 断层断错全新统标志层黑垆土S₀, 垂直断距为4~5m, 对应的全新世活动速率为0.4~1.3mm/a。综合浅层地震勘探、钻孔探测及地面地质调查结果分析认为, 桃川-户县断层东段的活动性明显强于西段, 这可能是由于东段并入渭河盆地构造带, 成为一级活动地块边界带的一部分所致。桃川-户县断层是秦岭北缘断裂带的重要组成部分, 其控制了渭河盆地南缘的构造活动。

渭河盆地东南缘渭南塬前北侧分支断层的浅部结构及晚第四纪活动

李晓妮, 杨晨艺, 李高阳, 冯希杰, 黄引弟, 李陈侠, 李苗, 裴跟弟, 王万合

2023, 45(2):  484-499.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.011

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渭南塬前断裂是渭河盆地东南缘一条重要的近EW向的全新世活动断裂, 与1556年华县8级特大地震的发生密切相关。该断裂的北分支--渭南塬前北侧分支断层通过渭南市区, 查明该北侧分支断层的展布、浅部结构、晚第四纪活动性以及发震能力, 对于当地的防震减灾工作具有重要意义。文中通过浅层地震和钻孔联合剖面探测, 结合地面地质调查, 对渭南塬前北侧分支断层的展布、结构特征以及晚第四纪活动性开展研究。4条测线的浅层地震勘探揭示渭南塬前北侧分支断层与渭南塬前断裂平行展布, 两者呈阶梯状正断层结构关系。渭南塬前北侧分支断层错断多套第四纪地层, 显示出生长型正断层特征; 可识别的上断点埋深为95m以浅, 晚更新统的垂直错距为16~20m; 在剖面上表现为宽200~1 800m的次级断陷带, 具有阶梯状正断层和小型地堑结构。钻孔联合地质剖面揭示渭南塬前北侧分支断层距今19ka以来仍有活动, 晚更新世中期以来的平均垂直运动速率为0.07~0.26mm/a。结合地表的断层陡坎和断错地貌现象判定, 渭南塬前北侧分支断层与渭南塬前主断层同样具有较强的晚更新世-全新世活动性, 不能排除渭南塬前北侧分支断层曾经参与1556年华县8级大地震破裂的可能性, 亟需针对其潜在地震危险性和危害性开展相关研究。

2021年5月22日青海玛多M7.4地震余震重新定位与断层面参数拟合

刘白云, 赵莉, 刘云云, 王文才, 张卫东

2023, 45(2):  500-516.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.012

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文中基于青海和周边地震台网72个台站以及震后布设的12个流动观测台站于2021年5月22-27日记录的青海玛多M7.4地震主震及1 357次余震资料, 使用双差地震定位法重新对余震位置进行了修定, 获得了1 289次余震修定后的震源位置。重新定位后, 余震基本沿昆仑山口-江错断裂呈NWW向线性分布, 震源深度由重新定位前主要集中于5~10km变为在5~15km深度范围内相对均匀地分布。根据重新定位后的余震分布特点并参考地质断层及现场考察的地震破裂带展布情况, 依据成丛地震发生在断层附近的原则, 选取了6个矩形区域内重新定位后的震源信息, 联合采用模拟退火与高斯-牛顿算法反演获得了每个区域断层面的详细参数。结果表明, 主干断裂为长约146km、总体走向为285°~290°的高倾角大型左旋走滑兼逆冲断裂。重新定位还显示, 主干断裂东、西两侧有分叉现象, 可能是大地震发生时期由于复杂的应力分配导致触发并新产生2条分支断裂, 断裂整体显示为树形。西侧分支走向为306°, 与主干断裂相交, 夹角为21°。东侧分支走向近EW, 与主干断裂的东段相连。

基于密集台阵的东濮凹陷中北段浅层速度结构

周铭, 段永红, 檀玉娟, 邱勇

2023, 45(2):  517-535.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.013

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文中利用布设在东濮凹陷中北段由412个台站组成的密集台阵记录的数据, 基于噪声成像技术获得了研究区0~3.5km的三维S波速度模型, 所得结果显示速度结构特征与断裂的形态展布特征具有较强的关联性。主要得到的认识包括: 1)东濮凹陷中北段呈低速, 两侧的内黄隆起和鲁西隆起为高速特征, 隆起和凹陷的速度差异至少持续到3.5km深度处。2)东濮凹陷和鲁西隆起高、低速的分界位置与兰聊断裂一致。3)在1~3.5km深度处, 东濮凹陷中北段表现出了明显的低速特征, 说明古近纪兰聊断裂的活动强烈, 影响了东濮凹陷中北段的沉积特征; 在0~1km深度处, 凹陷和隆起的速度差异减小, 说明兰聊断裂在新近纪和第四纪的活动变弱, 该时期的沉积构造受兰聊断裂的影响减小。

华北坳陷中南部深部结构大地电磁探测

王明亮, 张扬, 徐顺强, 徐志萍

2023, 45(2):  536-552.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.014

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为研究华北坳陷中南部河南地区的深部电性结构和该区3次破坏性地震的深部孕震背景, 采用宽频带大地电磁测深法对该区深部的电性结构进行探测。使用NLCG二维反演方法对TE、TM模式进行联合反演, 最终获得研究区的深部电性结构。结果显示, 以新乡-商丘断裂为界, 其北部的北华北坳陷中的内黄隆起、东濮凹陷的电性结构相对简单, 为低阻、高阻2层结构, 与该区地壳由沉积盖层和基底整体性较好的坚硬地块结晶基底组成相对应。新乡-商丘断裂以南的南华北坳陷中的构造单元深部的电性结构相对复杂, 纵向上表现为低-高-低3层结构, 横向上高阻、低阻交互出现, 分析其可能与受到扬子板块与华北板块南缘相互俯冲碰撞影响有关。 而北华北坳陷因边界断裂--新乡-商丘断裂的调控, 受到扬子板块和秦岭-大别造山带造山作用的影响较小。1342年和1918年河南通许2次破坏性地震的震源位于太康隆起下方的高、低阻边界交接区域, 1737年河南封丘5^1/2级地震的震源位于壳内高、低阻梯度带附近。

木兰山重力基线场的初值测定及重力变化分析

汪健, 张新林, 谈洪波, 胡敏章, 吴桂桔, 李忠亚, 张明辉

2023, 45(2):  553-569.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.015

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文中基于绝对重力控制下的木兰山基线场2018年和2022年的重力观测资料, 研究了一次项系数在不同读数段的分布规律、木兰山基线场的重力场分布和近期重力变化特征。结果表明: 相对重力仪不同读数段的一次项系数存在差异, 武汉-宜昌测段(子测段)的一次项系数与武汉-绿葱坡测段(总测段)的差异可达4.809‰, CG-6型与CG-5型重力仪的结果较为一致, 2类重力仪间无系统偏差; 总测段的一次项系数是各子测段一次项系数的加权平均结果, 其相应的权因子为子测段与总测段的重力段差比值; 木兰山基线场的最大重力段差(G01-G03)为102.176mGal, 各测点的重力值平均精度为4.8μGal; 2018-2022年木兰山基线场测点的重力变化区间为5.9~12.8μGal, 重力场整体呈正变化, 测段重力变化区间为-4.8~6.9μGal。测点周边环境变化、地表垂直运动、地表水储量变化对地表实测重力变化均产生了一定影响。综合上述各项改正后的测点和测段重力变化均值较实测值相应减小了38.2%和50.8%, 改正后的重力变化结果更为精准, 但其不确定度相应增加了2.5%和2.8%。综合分析测点和测段的重力场动态变化可有效提取异常信息, 为地震重力监测提供更精确的数据支持。

综述

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

赵德政, 屈春燕, 张桂芳, 龚文瑜, 单新建, 朱传华, 张国宏, 宋小刚

2023, 45(2):  570-592.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2023.02.016

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随着大地测量观测理论、观测平台和观测技术的发展与进步, InSAR作为一种新型的遥感地质观测途径和数据源, 在同震形变获取、地震应急监测、抗震救灾和发震构造科学研究中发挥了越来越重要和不可替代的作用。其中, InSAR在同震形变监测中的应用最为广泛, 能够在重要灾害性地震事件发生后及时响应, 在识别隐伏断层、确定发震断层、监测地表破裂、研究发震断层的运动学特征、获取三维形变以及厘定发震构造等问题中能提供有效的地表观测数据和模型约束。InSAR观测以其大范围、高精度、及时性等技术和数据优势, 在地震应急观测方面的科技支撑作用逐渐凸显, 能解决防震减灾的实际需求并逐渐趋于业务化。梳理近年来InSAR技术在不同活动构造区和地震危险区地震周期形变监测中的应用、分析基于InSAR同震形变观测的断层运动学特征和发震构造研究、讨论InSAR技术的前沿发展趋势, 能更好地服务于当前青藏高原及周边广大地区的防震减灾事业, 有助于实现活动断层的地震危险性评估等科学目标。基于此, 文中简要综述了近20年来InSAR技术在同震形变获取、应用中的现状、业务化、科学认识和存在的问题。