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玛尼Ms7.9地震震前、同震D-InSAR干涉形变场数值模拟研究

作　者: 张国宏
导　师: 单新建
学　校: 中国地震局地质研究所
专　业: 构造地质学
关键词: 差分雷达干涉测量(D-InSAR) 有限元法(FEA) Ms7.9玛尼地震震前形变场模拟 远程同震形变场模拟 震源参数
分类号: P315
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


本文的研究结合了现代空间对地观测技术特别是差分合成孔径雷达干涉测量技术(Differential Interferometry Synthetic Aperture Radar, D-InSAR)、数值模拟、有限元算法及远程计算技术,对发生在二十世纪末我国大陆的一次强震进行了研究。采用成熟的的空间对地观测技术D-InSAR,获取了1997年Ms7.9玛尼地震震前、同震D-InSAR干涉形变场;利用有限元算法和软件,对震前D-InSAR干涉形变场进行了数值模拟,获得关于玛尼地震两盘介质力学参数等的一些新认识;基于Okada弹性半空间位错理论,在网络环境下开发了D-InSAR同震干涉形变场远程模拟系统,并对玛尼地震同震形变场进行了解析模拟,获取了此次地震的部分几何学及运动学参数。在吸收和借鉴前人工作成果的基础上,本论文的主要贡献在于取得了如下的结果和认识:运用差分干涉测量技术(D-InSAR)获取了西藏玛尼7.9级地震震前、同震干涉形变场1997年11月8日西藏玛尼7.9级地震发生在羌塘盆地北缘,NEE向玛尔盖茶卡-若拉错断裂带上。羌塘地区,藏语指藏北无人居住的地方,那里气候寒冷,空气稀薄,野外条件非常艰苦,且方圆几百公里内无形变观测台,这些现实情况限制了我们对孕震区地表形变场、活动断层变形等问题的深入认识。而星载D-INSAR测量技术将不受这些因素的限制,在利用获取空间形变场演化方面具有不可替代的优势。因此,收集了1995年1月至2000年12月期间的14景欧空局ERS-1/2雷达卫星数据。ERS-1 SAR数据分别有:2889/19960415、2907 /19960415;ERS-2 SAR数据分别有:2889/19960416、2907/19960416、2889/19970121、2907/19970121、2889/19970610、2907/19970610、2889/19970819、2907/19970819、2889/19971202、2907/19971202、2889/19980421、2907/19980421。通过采用“三通”、“四通”差分干涉模式,对SAR数据进行了处理,即由震前相差一天的两景SAR图像(Tandem数据)产生干涉图,通过解缠获取高精度DEM,来消除另一幅干涉图的地形影响,以达到减少地形残留相位,提高形变量观测精度的目的。由于两幅SAR图像是在相邻轨道上获取的,造成入射角、星下平台方向和线采样距等卫星参数有微小的差异,为保证干涉处理的精度,必须统一成像处理参数。通过选取不同时间和不同时间间隔的SAR图像,获取了震前—震时的动态干涉形变图像。运用有限元算法和有限元软件(ansys9.0),对1997年Ms7.9玛尼地震D-InSAR震前干涉形变场进行了数值试验由于地震涉及从应变能积累到释放,从断层蠕滑到错动等诸多复杂的过程;地球内部即有处于流体状态的地幔热物质,也有刚性的岩石圈,还有状态不太稳定的断层介质。因此从

全文目录


封面  1-3
中文摘要  3-5
英文摘要  5-8
作者致谢  8-9
作者简介  9-10
论文目录  10-12
第一章 绪论  12-22
  1.1 变形场中的数值模拟国内外研究现状  12-16
    1.1.1 地壳变形特征  12-14
    1.1.2 变形场中的数值模拟分析及国内外研究现状  14-16
  1.2 问题的提出  16-18
    1.2.1 干涉形变场的研究意义  16-17
    1.2.2 本文问题的提出  17-18
  1.3 研究内容与技术路线  18-22
    1.3.1 本文的研究内容  18-20
    1.3.2 本文的技术路线  20-22
第二章 玛尼M57.9 地震震前、同震干涉形变场的获取与分析  22-38
  2.1 玛尼地震的地质构造背景  22-23
  2.2 玛尼地震的地震学特征  23-25
  2.3 差分干涉测量（D-INSAR）基本原理  25-28
    2.3.1 重复轨道干涉测量原理  25-26
    2.3.2 差分干涉测量原理  26-28
  2.4 玛尼地震震前、同震形变场结果分析  28-38
    2.4.1 合成孔径雷达图像资料选取  28-29
    2.4.2 干涉处理流程及结果  29-36
    2.4.3 结果分析  36-38
第三章 基于有限元方法的干涉形变场模拟  38-57
  3.1 数值模拟与有限元方法  38-42
    3.1.1 数值模拟简介  38-40
    3.1.2 有限元方法简介  40-42
  3.2 有限元的理论模型  42-50
    3.2.1 有限元方法的基本要素  43-46
    3.2.2 有限元方法求解问题的基本步骤  46-50
  3.3 地距形变量与斜距形变量的转换算法  50-52
  3.4 模拟测试结果分析  52-57
    3.4.1 模型的建立  52-53
    3.4.2 模拟结果及分析  53-57
第四章 玛尼地震震前干涉形变场模拟  57-70
  4.1 玛尼地震震前形变场的主要特征  57-59
  4.2 研究区模型的建立  59-65
  4.3 震前干涉形变场模拟结果分析  65-68
    4.3.1 纯弹性体连续模型模拟结果分析  65-68
    4.3.2 弹塑性连续体模型模拟结果分析  68
  4.4 结论  68-70
第五章 基于OKADA 位错模型的同震干涉形变场远程模拟  70-93
  5.1 模型建立  70-72
    5.1.1 弹性位错理论及OKADA 位错模型  70-71
    5.1.2 OKADA 位错模型理论基础  71-72
  5.2 远程计算技术  72-75
    5.2.1 远程计算技术简介  72-73
    5.2.2 远程计算系统架构  73-75
  5.3 同震干涉形变场远程模拟系统实现  75-84
    5.3.1 硬件、软件及数据库接口设计  75-76
    5.3.2 系统功能实现  76-82
    5.3.3 工作流程  82-84
  5.4 玛尼地震同震形变场远程模拟及结果分析  84-93
    5.4.1 玛尼地震同震形变场特征  84-87
    5.4.2 玛尼地震同震形变场远程模拟  87-92
    5.4.3 玛尼地震远程模拟与本地模拟比较与分析  92-93
第六章 结论  93-96
  6.1 特色  93-94
  6.2 不足与改进  94-96
参考文献  96-97

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地球物理学 > 大地（岩石界）物理学（固体地球物理学） > 地震学
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