Abstract

A method to determine small deformations of the Earth’s surface using satellite interferometry is considered. This method is in a vide use now for monitoring of natural (earthquakes, volcanoes, landslides) and technogenic (subsidence above tunnels and mines, in the vicinity of oil and gas boreholes etc) deformations. In this paper interferometry and GPS, as well as seismology and seismotectonic data are used to outline rupture surface of Chuya (Altai, 27.09.2003) earthquake and to estimate direction and amplitude of displacements on its segments.

Reference

  •  1) Geodakov A. R, Ovsyuchenko A. N., Platonova S. G., Rogozhin E. A., 2003, Materialy predvaritelnogo izucheniya silnogo zemletryaseniya 2003 g. na Gornom Altae: Elektronnyy nauchnoinformacionnyy zhurnal “Vestnik otdeleniya nauk o Zemle RAN”, 1 (21), 1 - 22.

  •  2) Goldin S. V., Timofeev V. Yu., Ardyukov D. G., 2005, Polya smescheniy zemnoy poverhnosti v zone Chuyskogo zemletryaseniya, Gornyy Altay: Dokl. Akademii nauk, 405 (6), 804 - 809.

  •  3) Devyatkin E. V., 1974, Struktury i formacionnye kompleksy etapa kaynozoyskoy aktivizacii: Tektonika Mongolskoy Narodnoy Respubliki: M., Nauka, 182 - 196.

  •  4) Delvo D., Tenissen K., Van der Meer R, Berzin N. A., 1995, Dinamika i paleostress pri obrazovanii Chuysko-Kurays-koy depressii Gornogo Altaya: tektonicheskiy i klimaticheskiy kontrol: Geologiya i geofizika, 10.

  •  5) Kondratenkov G. S., Frolov A. Yu., 2005, Radiovidenie. Radiolokacionnye sistemy distancionnogo zondirovaniya Zemli: Uchebnoe posobie dlya vuzov. Podred. G. S. Kondraten-kova: M., Radiotehnika.

  •  6) Reutov A. P., Mihaylov B. A, Kondratenkov G. S., Boyko B. V., 1970, Radiolokacionnye stancii bokovogo obzora: Pod red. A. P. Reutova: M., Sov. radio, 3.

  •  7) Sayt Geologicheskoy sluzhby SShA: http://earthquake.usgs.gov/ regional/neic/

  •  8) Starovoyt O. E., ChepkunasL. S., Gabsatarova I. P., 2003, Parametry zemletryaseniya 27 sentyabrya 2003 goda na Altae po instrumentalnym dannym: Elektronnyy nauchno-informacionnyy zhurnal “Vestnik otdeleniya nauk o Zemle RAN”, 1 (21).

  •  9) Timofeev V. Yu., Ardyukov D. G., Kale E., Duchkov A. D., Zap-reeva E. A., Kazancev S. A., Rusbek F., Bryuniks K., 2006, Polya i modeli smescheniy zemnoy poverhnosti Gornogo Altaya: Geologiya i geofizika, 47 (8), 923 - 937.

  •  10) Baljinnyam I. et al., 1993, Ruptures of major earthquakes and active deformation in Mongolia and its surroundings: Geol. Soc. Am. Memoir., 181, 62.

  •  11) BarbotS., Hamiel Y, Fialko Y., 2008, Space geodetic investigation of the coseismic and postseismic deformation due to the 2003 M„7.2 Altai earthquake: Implications for the local lithospheric rheology: JGR, 113, (doi: 10.1029/2007JB005063).

  •  12) Chen C. W., Zebker H. A., 2001, Two-dimensional phase unwrapping with use of statistical models for cost functions in nonlinear optimization, Journal of the Optical Society of America, 18, 338 - 351.

  •  13) Goldstein R. M., Engelhard! H., Kamp B., Frolisch R. M., 1993, Satellite Radar Interferometry for Monitoring Ice Sheet Motion: Application to an Antarctic Ice Stream, Science, 141, 1171- 1172.

  •  14) Goldstein R. M., Zebker H. A., Werner C. L., 1988, Satellite Radar Interferometry: Two-dimensional Phase Unwrapping: Radio Sci., 23 (4), 713 - 720.

  •  15) Hall D. K., 1998, Remote Sensing of Snow and Ice Using Image Radar, in: Principles and Applications of Imaging Radar: Manual of Remote Sensing, 3 ed., 2, Henderson F. M. and Levis, A. J. (ed.), John Wiley & Sons, N-Y, 677 - 703

  •  16) Hanssen R. F., 2001, Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Dordrecht: Kluwer Academic Publ.

  •  17) HargerR. O., 1970, Synthetic Aperture RadarSystems: Theory and Design. N-Y, Academic Press.

  •  18) Massonnet D., Briole P., Arnaud A., 1995, Deflation of Mount Etna Monitored by Spaceborne Radar Interferometry: Nature, 375, 567 - 570.

  •  19) Massonnet D., Rossi M., Carmona C., Adragna F., Peltier G., Feigl K., Rabaute T., 1993, The Displacement Field of the Landers Earthquake Mapped by Radar Interferometry: Nature, 364, 138 - 142.

  •  20) Nissen E., Emmerson B., Funning G. J., Mistrukov A., Parsons B., Robinson D., Rogozhin E., Wright T., 2007, Combining InSARand seismology to study the 2003 Siberian Altai earthquakes - dextral strike-slip and anticlockwise rotations in the northern India-Eurasia collision zone: Geophys. J. Int., 169, 216 - 232 (doi: 10.111 l/j.1365-246X. 2006.03286.x).

  •  21) Okada Y., 1985, Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space: BSSA, 75, 1135 - 1154.

  •  22) Stow R., 1996, Application ofSAR Interferometry to the Imaging and Measurement of Neotectonic Movement Applied to Mining and other Subsidence/Downwarp Modelling: Proc. of the ‘Fringe 96’ Workshop on ERS SAR Interferometry, Zurich, Switzerland, 2, 9 - 13.

Применение метода дифференциальной спутниковой интерферометрии для изучения деформаций земной поверхности на примере Чуйского землетрясения 27.09.2003 г

Назарян А.Н. Михайлов В.О. Киселева Е.А. Смольянинова Е.И. Тимошкина Е.П. Диаман М. Шапиро Н.

Аннотация

Рассмотрен метод определения малых деформаций земной поверхности на основе спутниковой интерферометрии. В настоящее время этот метод успешно применяется для мониторинга природных (землетрясения, вулканы, оползни) и техногенных (просадки над шахтами, тоннелями, в окрестности нефтяных и газовых скважин) деформаций. В статье данные интерферометрии и GPS, а также сейсмологии и сейсмотектоники использованы для определения положения поверхности разрыва Чуйского (Алтай, 27.09.2003 г.) землетрясения и оценки направления и амплитуды смещений на отдельных её участках.

Финансирование

Работа выполнялась при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант 08-05-00466).

Информация об авторах

Библиографическая ссылка

Назарян А.Н. Михайлов В.О. Киселева Е.А. Смольянинова Е.И. Тимошкина Е.П. Диаман М. Шапиро Н. Применение метода дифференциальной спутниковой интерферометрии для изучения деформаций земной поверхности на примере Чуйского землетрясения 27.09.2003 г // Геофизика. 2008. № 5. С. 69-75.

Список литературы

  •  1) Геодаков А. Р, Овсюченко А. Н., Платонова С. Г., Рогожин Е. А., 2003, Материалы предварительного изучения сильного землетрясения 2003 г. на Горном Алтае: Электронный научноинформационный журнал “Вестник отделения наук о Земле РАН”, 1 (21), 1 - 22.

  •  2) Гольдин С. В., Тимофеев В. Ю., Ардюков Д. Г., 2005, Поля смещений земной поверхности в зоне Чуйского землетрясения, Горный Алтай: Докл. Академии наук, 405 (6), 804 - 809.

  •  3) Девяткин Е. В., 1974, Структуры и формационные комплексы этапа кайнозойской активизации: Тектоника Монгольской Народной Республики: М., Наука, 182 - 196.

  •  4) Дельво Д., Тениссен К., Ван дер Меер Р, Берзин Н. А., 1995, Динамика и палеостресс при образовании Чуйско-Курайс-кой депрессии Горного Алтая: тектонический и климатический контроль: Геология и геофизика, 10.

  •  5) Кондратенков Г. С., Фролов А. Ю., 2005, Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли: Учебное пособие для вузов. Подред. Г. С. Кондратен-кова: М., Радиотехника.

  •  6) Реутов А. П., Михайлов Б. А, Кондратенков Г. С., Бойко Б. В., 1970, Радиолокационные станции бокового обзора: Под ред. А. П. Реутова: М., Сов. радио, 3.

  •  7) Сайт Геологической службы США: http://earthquake.usgs.gov/ regional/neic/

  •  8) Старовойт О. Е., ЧепкунасЛ. С., Габсатарова И. П., 2003, Параметры землетрясения 27 сентября 2003 года на Алтае по инструментальным данным: Электронный научно-информационный журнал “Вестник отделения наук о Земле РАН”, 1 (21).

  •  9) Тимофеев В. Ю., Ардюков Д. Г., Кале Э., Дучков А. Д., Зап-реева Е. А., Казанцев С. А., Русбек Ф., Брюникс К., 2006, Поля и модели смещений земной поверхности Горного Алтая: Геология и геофизика, 47 (8), 923 - 937.

  •  10) Baljinnyam I. et al., 1993, Ruptures of major earthquakes and active deformation in Mongolia and its surroundings: Geol. Soc. Am. Memoir., 181, 62.

  •  11) BarbotS., Hamiel Y, Fialko Y., 2008, Space geodetic investigation of the coseismic and postseismic deformation due to the 2003 M„7.2 Altai earthquake: Implications for the local lithospheric rheology: JGR, 113, (doi: 10.1029/2007JB005063).

  •  12) Chen C. W., Zebker H. A., 2001, Two-dimensional phase unwrapping with use of statistical models for cost functions in nonlinear optimization, Journal of the Optical Society of America, 18, 338 - 351.

  •  13) Goldstein R. M., Engelhard! H., Kamp B., Frolisch R. M., 1993, Satellite Radar Interferometry for Monitoring Ice Sheet Motion: Application to an Antarctic Ice Stream, Science, 141, 1171- 1172.

  •  14) Goldstein R. M., Zebker H. A., Werner C. L., 1988, Satellite Radar Interferometry: Two-dimensional Phase Unwrapping: Radio Sci., 23 (4), 713 - 720.

  •  15) Hall D. K., 1998, Remote Sensing of Snow and Ice Using Image Radar, in: Principles and Applications of Imaging Radar: Manual of Remote Sensing, 3 ed., 2, Henderson F. M. and Levis, A. J. (ed.), John Wiley & Sons, N-Y, 677 - 703

  •  16) Hanssen R. F., 2001, Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Dordrecht: Kluwer Academic Publ.

  •  17) HargerR. O., 1970, Synthetic Aperture RadarSystems: Theory and Design. N-Y, Academic Press.

  •  18) Massonnet D., Briole P., Arnaud A., 1995, Deflation of Mount Etna Monitored by Spaceborne Radar Interferometry: Nature, 375, 567 - 570.

  •  19) Massonnet D., Rossi M., Carmona C., Adragna F., Peltier G., Feigl K., Rabaute T., 1993, The Displacement Field of the Landers Earthquake Mapped by Radar Interferometry: Nature, 364, 138 - 142.

  •  20) Nissen E., Emmerson B., Funning G. J., Mistrukov A., Parsons B., Robinson D., Rogozhin E., Wright T., 2007, Combining InSARand seismology to study the 2003 Siberian Altai earthquakes - dextral strike-slip and anticlockwise rotations in the northern India-Eurasia collision zone: Geophys. J. Int., 169, 216 - 232 (doi: 10.111 l/j.1365-246X. 2006.03286.x).

  •  21) Okada Y., 1985, Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space: BSSA, 75, 1135 - 1154.

  •  22) Stow R., 1996, Application ofSAR Interferometry to the Imaging and Measurement of Neotectonic Movement Applied to Mining and other Subsidence/Downwarp Modelling: Proc. of the ‘Fringe 96’ Workshop on ERS SAR Interferometry, Zurich, Switzerland, 2, 9 - 13.