利用断层自动剖分技术反演汶川mw79地震滑动分布

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1、利用断层自动剖分技术反演汶川MW79地震滑动分布摘要：基于GPS数据，利用断层自动剖分技术来反演纹川MW79同震滑动分布。反演结果显示：断层自动剖分的滑动分布反演结果在各个位错元之间表现出良好的平滑性。此次地震是一次逆冲型地震，并带有少量的右旋走滑分量。其中映秀令D北川断裂滑动最大值为15m，平均滑动量261m;灌县令D江油断裂滑动的最大值为8m，平均滑动量为158m。反演得到此次地震的地震矩MO为91538x1020N•m，矩震级MW为791。正演结果与实测数据对比显示，两者位移场在运动趋势上基本保持一致，拟合残差的均方误差在合理范围内，验证了断层自动剖分技术的可行

2、性。关键词：断层自动剖分；同震滑动分布；位错元；地震矩；GPS数据中图分类号：P315241文献标识码：A文章编号:1000-066602-0211-050引言[KG可分析断层的运动规律。利用反演研究断层的运动特征对认识大陆内部变形以及地震孕育过程有重要意义。以往在反演断层滑动分布时，是通过将断层剖分成若干个大小相等的矩形位错元，基于Okada矩形位错理论反演得到每个位错元的滑动量，最终得到整条断层的精细滑动分布。但是这种断层剖分令常会带来位错元平滑尺度以及数据解析能力的问题。本文采用一种全新的断层剖分方法一一自动剖分技术，该方法依据断层几何参数将整条断层剖分成大小可

3、变的三角位错元，利用三角位错模型求解断层滑动分布，以期能更为准确地反映数据的解析能力，减少数据不能约束的伪滑动，从而得到一个较为合理的断层模型。最后以龙门山断裂带上汶川MW79地震为例，反演了该地震2条破裂带的滑动分布。[KG)][JP2]1汶川地震破裂带及GPS同震位移场[JP]2008年发生的汶川MW79地震引起2条地表破裂带，分别产生于映秀令D北川断裂带和灌县今D江油断裂带上，其中映秀令D北川断裂为主发断裂。地震发生后，中国地震局以及美国地质调查局第一时间对该地震进行了反演分析，显示此次地震为逆冲型地震，同时带有少量的右旋走滑运动，并给出了此次地震的地震矩以及矩

4、震级。之后许才军等和张国宏等对该地震作了进一步的反演研究，得到了该断裂带的精细滑动分布，并对此次地震的震源机制作了细致分析。本文利用断层周围的213个GPS观测站点数据进行研究，其中包含了同震近场及远场位移数据，点位的密度比较大，能够充分展示断层周围地表形变的变化特征。汶川地区龙门山断裂带及GPS同震位移场分布，如图1所示。从图中可见，GPS位移场以映秀命D北川断裂为中心相向运动，整体表现为龙门山区域向四川盆地的逆冲推覆运动。同时，沿断层两侧有较为稠密的GPS点，这为反演该断层的精细滑动分布提供了较好的数据基础。2断层自动剖分的原理与方法首先，我们建立断层中每个位错元

5、滑动与地表点位移之间的格林函数：[KH*1][WTHX]Gm=d[WT][JY][KH*1D]其中：[WTHX]G表示建立断层运动与地表位移变化的格林函数；m表示三角位错元的滑动量；d[WT]表示含有噪声的地表观测数据，常用的地表位移变化数据有GPS、InSAR等观测数据。目前有很多方法可求解滑动量[WTHX]m[WT]，正则化算法是在反演问题中很常用的一种方法。本文利用Tikhonow正则化算法来求解线性反演问题。该算法引入2个附加信息:一是各个位错元滑动量的光滑性约束信息，二是解空间的边界约束条件。这2个附加信息不仅考虑了模拟残差最小的情况，同时也保证了各个位错元

6、之间的平滑性问题。[KH*1]min=[JB]]m-[JB]][JB)=][JY][KH*1D]其中：L[WT]是Laplace平滑矩阵，用以克服临近断层之间滑动的剧烈梯度变化；X是平滑因子，其确定有很多种方法，本文采用jRi的方法来确定?i的大小，该方法既能减小数据噪声的影响，又可防止模型过度拟合的现象，其公式如下：[KH*1]jRi-[SX2+X[DD]GC[WTBX]GPS[WTHX]G[WTBX]Tn[SX)][JY][KH*1D]其中：[WTHX]C[WTBX]GPS为观测值的方差-协方差矩阵。由上述jRi获取的方法可知，当jRi值越小时，模拟的残差值以及数

7、据的噪声越小，此时的断层剖分也越合理。因此取jRi的最小值作为平滑因子X，并结合公式、来求解断层的滑动参数[WTHX]m[WT]。[BW]40卷[BG)F][BW)][BW(D][BG(；N][BHDWG1*2,WKZQ0W][HT5”]第2期[JZ]毕研磊等：利用断层自动剖分技术反演汶川MW79地震滑动分布