GNSS与InSAR联合约束2025年定日MW7.1地震同震形变与滑动分布研究

《Geodesy and Geodynamics》:Coseismic deformation and slip distribution of the 2025 M W7.1 Dingri earthquake constrained by GNSS and InSAR observations

【字体: 时间:2026年02月10日 来源:Geodesy and Geodynamics 3.3

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  本文通过整合GNSS与Sentinel-1A雷达数据,反演了2025年定日MW7.1地震的同震形变场与断层滑动分布,揭示其以正断层滑动为主、最大滑移量达4.03米,并发现主震西侧可能存在动态触发的慢滑移事件。研究首次明确邓玛错断裂为发震断层,并通过库仑应力计算指出定结断裂与郭贾断裂南段地震风险升高,为青藏高原南北向裂谷系统的强震机理与灾害评估提供了关键依据。

  
2025年1月7日,青藏高原南部日喀则市定日县发生了一次罕见的MW7.1强震,震中位于藏南裂谷系统南段的邓玛错断裂西侧。该事件是高原内部少有的大型正断层地震,也是申扎-定结裂谷系统有仪器记录以来的最大震级事件。此前研究对发震断层的几何形态和滑动分布存在较大争议,例如断层倾角估计介于40.6°至60°之间,最大滑移量差异达3.8–6.8米,且模型预测的地表破裂与实地考察结果不符。此外,该地震如何影响周边活动断层的应力状态尚不明确。为解决这些问题,中国地震局地震研究所张汉文等人联合利用全球导航卫星系统(GNSS)和合成孔径雷达干涉测量(InSAR)数据,对此次地震的同震变形特征进行了精细刻画。
研究团队首先处理了距震中150公里内的15个GNSS连续站数据,并选取Sentinel-1A卫星升、降轨道共3个条带的雷达影像,通过双轨差分干涉法获取了同震形变场。GNSS数据显示最大水平位移为0.21米,InSAR视线向(LOS)形变范围达-1.4至0.8米,呈现出典型的东-西向拉张模式。为提升计算效率,对InSAR数据采用四叉树降采样方法,在保留主要形变特征的同时将观测点数量压缩至数千个。
在断层滑动反演中,作者以野外调查确定的76公里长地表破裂迹线为约束,基于弹性半空间模型,通过联合GNSS与InSAR数据反演了断层的滑动分布。反演过程中采用平滑约束与网格搜索法优化断层倾角(52°)与平滑因子(0.09),最终模型显示滑动以正断为主,平均滑动角为-71.73°,最大滑移量4.03米位于地下3.94公里处,释放地震矩4.26×1019N·m,对应矩震级MW7.02。模型预测的约40公里长地表破裂与实地观测一致,证实邓玛错断裂为发震断层。
值得注意的是,在邓玛错断裂西侧约22.8公里处,InSAR残差场显示出与同震形变相似的北-南向变形带,进一步反演表明该区域可能存在相当于MW6.1事件的滑动,但其缺乏相应余震或高频辐射信号,可能为动态触发的慢滑移或主震波形掩盖的隐蔽事件。
通过计算同震库仑应力变化(ΔCFS),研究发现主震在孔错裂谷与马布甲断裂附近产生应力影区(ΔCFS <0),而在定结断裂与郭贾断裂南段则加载超过0.02兆帕的应力(ΔCFS >0.02 MPa),预示这些区域地震风险上升。进一步回溯2015年尼泊尔MW7.8地震序列的应力影响,发现其同震、余震及震后滑移均对邓玛错断裂产生正应力加载,提示尼泊尔地震可能促进了定日地震的发生。
该研究首次通过多源大地测量数据联合揭示了定日地震的精细破裂过程,明确了其作为青藏高原内部强正断层事件的典型特征,为理解南北向裂谷系统的地震机制与风险演化提供了重要依据。相关成果发表于《Geodesy and Geodynamics》期刊。
关键技术方法
研究利用GNSS连续站数据(来源包括千寻位置、西藏基础测绘中心及中国地壳运动观测网络)与Sentinel-1A雷达影像,通过GAMIT/GLOBK软件解算GNSS坐标时序,采用GMTSAR平台进行InSAR双轨差分处理,使用SRTM数字高程模型去除地形相位,并通过Snaphu算法进行相位解缠。滑动反演基于弹性半空间模型,采用SDM软件通过最速下降法求解,并以四叉树采样降低数据量。库仑应力计算基于PSCMP/PSGRN软件,设定有效摩擦系数为0.4。
研究结果

1. 同震形变场特征

GNSS与InSAR数据均显示明显的东-西向拉张形变,最大LOS形变量达-1.4米,形变区范围约60×40公里,印证了正断层破裂机制。

2. 断层滑动分布

反演结果揭示断层滑动集中于0–15公里深度,沿走向分布三个凹凸体(Asperity),最大滑移量分别为4.03米(北段)、1.03米(中段)和0.56米(南段)。南段凹凸体仅在加入GNSS数据后才能分辨,凸显GNSS对反演分辨率的提升作用。

3. 西侧异常变形机制

邓玛错断裂西侧的残余形变反演显示其可能代表一次独立的MW6.1级滑动事件,性质可能为动态触发慢滑移或隐蔽地震。

4. 周边断层应力影响

库仑应力计算表明,定结断裂与郭贾断裂南段应力加载显著(ΔCFS >0.02 MPa),而孔错裂谷与马布甲断裂处于应力影区。历史应力回溯显示2015年尼泊尔地震序列对邓玛错断裂具有长期加载效应。
结论与意义
本研究通过多源大地测量数据联合约束,明确了2025年定日地震的发震断层为邓玛错断裂,其破裂以正断为主并伴随显著地表破裂。发现西侧潜在触发滑动事件,拓展了对大震后复杂滑动行为的认知。应力分析指出定结断裂与郭贾断裂南段为未来风险重点关注区域。该研究为高原内部正断层强震的机理分析及灾害评估提供了重要案例,对青藏高原南缘裂谷系统的地震危险性评价具有指导意义。
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