帕米尔高原内部强震“级联”触发机制的InSAR形变场检测研究

A strong earthquake sequence occurred in the interior of Pamir Plateau since Oct. 2015, and their temporal-spatial relationship may indicate some kind of triggering among them. It is an opportunity to detect the ‘cascading triggering’ effects of large earthquakes. Depending on InSAR monitoring of large earthquakes and corresponding postseismic deformation: 1) construct the coseismic slip models and stress models of three earthquakes bigger than Mw6.7, detect the ‘cascading triggering’ effects among them. It is to look for the link role of the middle earthquake between the first one and the last one. 2) detect the ground deformation induced by pore-elastic flow around the 2nd shallow earthquake rupture, which may activate by the static or dynamic stress loaded by the first medium source earthquake, and calculate the pore-elastic stress triggering effect on the 2nd large earthquake. 3) the viscoelastic relaxation of the 2nd event could have imparted some stress on crustal faults and help trigger the 3rd earthquake, which need to be considered for triggering effects further. We will utilize the ample source of InSAR data to detect the cascading triggering effects among the large earthquakes, and investigate their influences on the large fault network of Pamir Plateau, and help define the seismic hazards of the area, where China-Pakistan railway is located.

2015年10月以来，帕米尔高原内部不同区位接连发生了一系列强震，这些地震的时空分布可能指示了它们之间的相互触发关系，为检测大地震间的“级联”触发提供了可能。主要依托InSAR技术监测大震及其震后形变场：1）建立三次Mw6.7级以上地震的同震滑动模型及应力场模型，分析该地震序列之间的“级联”触发关系，即中间一次地震是否是关联前后两次大震的纽带；2）第一次中源大震对第二次浅源大震破裂区的静、动态应力加载作用是否导致震前孔隙流体迁移并引发地面形变，计算孔隙弹性应力场对第二次大震的触发作用；3）第二次大震后壳幔的粘弹性松弛也可能对壳内断层系统构成应力加载作用，有助于触发第三次地震，进一步考察粘弹性松弛过程的应力触发作用。拟利用丰富的InSAR数据资源，检测大地震间的级联触发关系及其对帕米尔大型断层网络系统的影响，分析“中巴铁路”必经之地的地震危险性。

目前在构造变形场的研究中，特别是帕米尔等地面条件复杂地区（地形复杂、植被覆盖），常规的小基线InSAR处理方法无法克服长时间序列的失相干的问题，水汽相位延迟作用很强，相位展开误差很大，导致最终的InSAR形变分析可靠性很难得到保证，急需解决大规模InSAR数据长时间序列分析的可靠方法，以便开展构造微弱变形场或者工程变形的高精度解析。我们在本项目的支持下，在斯坦福永久散射体干涉雷达处理软件StaMPS开源代码基础上，经过几年的开发和更新，逐步形成了一套并行大规模PS-InSAR处理系统，在提高计算效率的同时，通过迭代的方法降低相位展开的误差。目前InSAR处理虽然在空间上较为可靠，但在时间演化监测方面受到大气噪声的影响，时间序列波动较大，我们在PS-InSAR处理中引入了公共景叠加平均（Common Scene Stacking，CSS）的方法进行PS-InSAR大气噪声消除，以获得稳定的时间序列信息。前人用CSS方法改善了常规干涉处理的误差，是目前最有效的水汽消除方法，本研究的创新之处在于将该方法引入PS-InSAR分析中，但是无需进行大规模常规差分干涉处理，大大降低了计算费用，同时保证长时间序列InSAR信息提取的可靠性，降低了常规干涉失相干的严重影响。我们将该方法在四川盆地、华北平原、青藏高原东缘、北缘等典型复杂观测地区进行了测试，可以可靠分辨InSAR视线向~1 mm/y的构造变形信息，显示该方法在中国大陆地区广阔的应用前景，目前正在将该方法应用于新疆和帕米尔地区（包括境外）的长时间序列的构造形变分析中。