基于InSAR/GPS数据的腾冲火山区域地壳活动性研究

【摘要】：结合腾冲火山区域已有地球物理、地质构造和地震方面研究显示:该区域存在低速、低阻、高导层和高热流值区域;处于印度洋-欧亚大陆板块碰撞挤压带东北方向;同时该区域有火山型地震发生。以上研究表明腾冲火山并不平静,具有再次喷发危险。因此本文通过SAR数据的处理、开源GPS数据筛选和数学建模,分别获取了火山区域的InSAR、GPS形变数据、三维形变数据、应变数据、应力数据和岩浆囊几何参数数据,来对腾冲火山区地壳活动性进行探究,具体研究成果的获取如下:1.通过构建GPS-InSAR三维形变模型,来实现GPS与InSAR技术的优势互补;具体采用已广泛进行应用的短基线集的方法(SBAS)进行多时相SAR数据的干涉处理,来获取火山区域毫米级的InSAR形变监测数据,GPS来自发布的开源数据;基于以上两种类型数据,采用粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对改进的目标函数(改进型更贴合以上两种形式形变数据特点)进行寻优,来获取腾冲火山区域高空间分辨率三维形变速度场。2.基于获取高空间分辨率的三维形变信息,分别构建了反映研究区域地壳运动的刚性地壳整体旋转运动模型(RM)、整体旋转与均匀应变模型(REHSM)与整体旋转与线性应变模型(RELSM),通过对比构建的3种模型发现RELSM是刻画研究区地壳运动最佳模型,并基于RELSM反演了研究区应变场,获取到了较以往研究(仅基于GPS数据)获取不到的小尺度范围研究区的精细应变场。同时利用应变张量、应力张量本构关系,通过应变求取研究区域应力。从获取的应变数据分析来看,对腾冲火山区域地壳运动起主导作用的既不是青藏高原东南缘的挤压作用,也不是亚洲东南部的拉张作用,而是自身区域存在的岩浆囊的活动或者岩浆流失、放气等活动在起主导作用。3.依据已获取形变场,并辅以应变场应力场,发现研究区可能存在3个岩浆囊(西北方向、西南方向岩浆囊表现为收缩;东北方向岩浆囊表现为膨胀);基于岩浆囊所在区域三维形变信息,利用mogi模型(同样利用PSO进行参数寻优)反演了岩浆囊的参数,发现西北方向岩浆囊位于地下约1.4km,收缩速度约0.002659861km~3/a,西南方向岩浆囊位于地下约4km,收缩速度约0.002622485km~3/a,此两处区域无火山喷发威胁,但由于岩浆囊收缩可能引发其它地质灾害。通过以上获取结果对腾冲火山区地壳活动性进行综合研究表明:腾冲火山区区地壳整体处于相对平静状态,但个别区域地壳活动相对活跃。