鄂尔多斯块体内部稳定，未发生过6级以上地震，但其周缘地区在不同期次的构造应力作用下具有差异显著的构造特征(图1)，地震活动强烈。鄂尔多斯地块南缘具有相对独特的区域地质背景、大地构造位置和构造动力学机制，同时叠加邻区构造体系，致使其具有独特的构造特征和演化历史[1-3]。断裂活动和矿产资源的开采使鄂尔多斯地块南缘地表形变特征复杂，具有重要的研究意义。

F1:海原断裂；F2:昆仑断裂；F3:鲜水河断裂；F4:甘肃断裂；F5:郯庐断裂；1:逆断层；2:正断层；3:走滑断层；4:挤压应力；5:拉张应力；6:逆冲推覆方向图1 研究区构造地质背景[4]Fig.1 Tectonic geological setting of study area[4]

GPS数据观测周期长和点位密度低等特点限制了其在精细化监测中的应用，很难获取鄂尔多斯块体南缘的整体高空间分辨率的形变速度场，而基于呈现面特征的InSAR观测技术可提供该区域整体的形变场。同时，欧空局发布的Sentinel-1数据可大大降低InSAR的测量成本，为InSAR技术在大范围形变监测中的广泛应用提供可能。本文基于Sentinel-1数据，采用InSAR技术获取鄂尔多斯块体南缘的整体地表形变，为精细分析研究区内不同类型的形变特征提供依据。

1SAR数据及处理

选取覆盖研究区的Sentinel-1影像，包含2014-10-23～2019-02-23共72个历元144景影像数据(表1)。由于Sentinel-1数据受burst成像模式限制[5]，基于GAMMA软件进行数据处理前需对获取的卫星数据进行预处理，包括burst的选取、融合、拼接、裁剪与配准，最终得到58景可用的SLC数据。

在选取差分干涉图时，为提高形变信息的信噪比，将距离向与方位向的分辨率设置为15 m×15 m，时间基线不小于300 d，空间基线不超过100 m，图2为时空基线具体空间分布情况。利用美国国家航空航天局提供的30 m分辨率的外部DEM数据去除地形相位；采用在线气象模型[6](generic atmospheric correction online service, GACOS)估计并去除干涉图中的大气相位误差，经过最小费用流的相位解缠处理，最终得到57幅相干性较高的解缠相位图用于后续年均速度场解算。

表1 Sentinel-1卫星数据参数Tab.1 Parameters of Sentinel-1 images轨道号入射角/(°)波长/cm轨道方位角/(°)影像数/景干涉对数/幅.6-13.0

图2 时空基线分布Fig.2 Distribution of spatial-temporal baselines

2鄂尔多斯块体南缘InSAR地表形变速度场获取

采用stacking技术对选取的57幅解缠图进行计算，得到鄂尔多斯块体南缘2014-10-23～2019-02-23 LOS向(雷达视线方向)平均地壳形变速率场(图3)，其中负值表示远离卫星运动方向，正值表示靠近卫星运动方向。从图中可以看出，研究区内最大沉降出现在三原县，沉降速率约为12 mm/a，与Zhao等[7]给出的形变速率基本一致，表明本文研究结果具有一定的可靠性。

研究区形变速度场整体相干性较好，在北部山区存在部分失相干现象。InSAR形变速率场的点位密度远高于GPS和水准测量方法，能为鄂尔多斯块体南缘的地表形变特征分析提供精细化数据。形变速率结果表明，长武县、彬县周围具有多处漏斗式形变场，存在大范围沉降和局部隆升，口镇-关山断裂与陇县-岐山-马召断裂两侧存在一定的差异性运动，汾渭盆地内存在局部沉降和隆升，三原县内出现大面积沉降，扶风县与蒲城县具有明显的隆升特征。

图3 研究区LOS向平均形变速率场Fig.3 Mean deformation rate field of study area from InSAR in LOS direction

3InSAR形变场分析

地表形变与人类活动、构造运动密切相关。鄂尔多斯块体南缘断裂发育，同时由于矿产开采和抽水影响，致使整个地表构造复杂，形变原因多样。本文将通过InSAR形变场，结合遥感影像、断裂带历史活动情况及野外实地调查等多种手段对鄂尔多斯块体南缘的地表形变进行精细化分析。

3.1煤矿开采形变区

图4为矿区形变速度场分布情况。从图中可以看出，形变场集中分布在长武县、彬县附近，存在明显的沉降漏斗与局部隆升，影响范围超过1 000 km2。结合历史资料与谷歌卫星影像分析可知，该区域为陕西省第二产煤区，煤炭资源集中分布在彬县、长武县、旬邑县、淳化县、永寿县，每年煤炭开采量较大[8]。

图4 矿区形变速度场分布Fig.4 Distribution of deformation rate fieldin mining area

随着地下煤矿的开采，采空区逐步扩大，同时由于未采取回填措施，导致地表形变越来越严重，从而出现大面积的地表沉降、塌陷等问题(图4)。彬县周围的多处局部隆升是由开采回填、矿渣堆放所致。

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