基于LiDAR的海原断裂松山段断错地貌分析与古地震探槽选址实例

基于高精度机载Li DAR数据在GIS平台的地貌因子渲染分析,对海原断裂老虎山段松山地区古地震研究点进行高精度大比例尺(1∶1000)地貌填图,勾勒出研究点微地貌空间展布和断裂高精度几何形态。通过对松山古地震研究点2个新探槽的开挖,结合细致的探槽解译、地震事件识别与分期、年代学样品测试,得出5次37380±880BP以内的不连续古地震序列。通过对比此处已经开挖的各自相距不足150m、分布于断裂同一段落的4个古地震探槽的微地貌位置、沉积特征和地震事件信号强弱,发现即使相距不远,不同微地貌位置古地震探槽揭示的古地震现象也会有显著差别。这种差别凸显了古地震研究结果,如揭示的事件证据和个数等与探槽点位置的选取有较强的依赖性。综合对比分析表明,较低的地势、低能静水环境、高沉积速率、细粒的沉积物源区及连续的沉积环境是走滑断裂上开展古地震研究的优选地貌位置。实例表明,基于高精度地形数据对研究点开展精细地貌填图揭示微地貌时空演化,从而在探槽开挖前对古地震研究点的构造地貌优劣进行充分评价是提高古地震研究质量的必要程序,同时也显示出高精度机载Li DAR数据在活动构造研究中的重要新应用。     

从水系的分布形态探讨沂沭断裂带的运动特征

郯城-庐江断裂带是纵贯中国大陆东部,长达2 000 km以上的大断裂带。该研究利用DEM数据和ETM,以及谷歌卫星影像来分析郯城-庐江断裂带中段的沂沭断裂带周边的水系的几何分布形态特征。三维卫星图像解译和野外调查的结果显示：(1)沿断裂带周边发育的水系的几何分布形态主要受由F1-F4 4条主要断层所组成的沂沭断裂带构造所制约;(2)沿断裂带发育的水系不具有典型的走滑断层的系统化的同步转折和位错的变形特征;(3)沂沭断裂带东侧的F1和F2断裂是现今的活动断裂,而F3和F4断裂在第四纪基本没有明显的活动迹象;(4)F1和F2断裂以垂向运动为主,具有高角度的逆断层或正断层的运动特征。该研究结果显示沿断裂发育的水系地貌和几何分布特征可作为评价断裂的活动性和运动特征的地貌标志。     

小江断裂带现今活动性研究现状

小江断裂带是我国大陆地震活动较强的地区之一,是研究地震地质灾害理想的野外试验场。近年来为探明小江断裂带构造形变特征与断层走滑速率等参数,人们采用不同方法对此进行研究,比如通过地震地质调查、活动断层填图及GPS大地测量、地球物理探测等技术研究小江断裂的构造形变,明确了断层构造形变特点,取得了丰硕的成果。目前常用野外地质调查等地质学方法推演和GPS数据反演等方法推算小江断裂的走滑速率。从两者结果对比看出,GPS反演出的断层走滑速率大多高于地质学反演出的走滑速率。通过野外地质调查等方法只能确定小范围的地质活动速率,难以获得大范围的活动特征。通过GPS技术也只能基于离散点位进行分析,点位分布也较为稀疏。地球物理探测法可分析断裂不同深度、尤其是深部孕震区的构造应变积累活动,精度会受地震台站间距的影响。面对全方位、高精度、大范围的监测活动构造活动性的需要,采用InSAR时序技术测量主要活动断裂带地表缓慢微小形变,将是未来震间形变监测技术发展的主要方向之一。     

小江断裂带现今活动性研究现状

小江断裂带是我国大陆地震活动较强的地区之一,是研究地震地质灾害理想的野外试验场。近年来为探明小江断裂带构造形变特征与断层走滑速率等参数,人们采用不同方法对此进行研究,比如通过地震地质调查、活动断层填图及GPS大地测量、地球物理探测等技术研究小江断裂的构造形变,明确了断层构造形变特点,取得了丰硕的成果。目前常用野外地质调查等地质学方法推演和GPS数据反演等方法推算小江断裂的走滑速率。从两者结果对比看出,GPS反演出的断层走滑速率大多高于地质学反演出的走滑速率。通过野外地质调查等方法只能确定小范围的地质活动速率,难以获得大范围的活动特征。通过GPS技术也只能基于离散点位进行分析,点位分布也较为稀疏。地球物理探测法可分析断裂不同深度、尤其是深部孕震区的构造应变积累活动,精度会受地震台站间距的影响。面对全方位、高精度、大范围的监测活动构造活动性的需要,采用InSAR时序技术测量主要活动断裂带地表缓慢微小形变,将是未来震间形变监测技术发展的主要方向之一。     

SPOT-6与无人机航测技术在第四纪地质及活动构造填图中的应用——以内蒙古1:50000呼勒斯太苏木等四幅填图试点为例

选择SPOT-6数据,对内蒙古呼勒斯太苏木等四幅图的SPOT-6遥感影像进行正射校正、配准及信息的数字增强处理后,根据不同地质体影像特征、野外实地调查,初步建立了填图区第四纪地层及新构造活动的解译标志,并结合野外地质调查,对研究区沉积物的成因类型和分布范围、地貌特征及分区、活动构造运动等进行了调查验证;利用2015年飞行的无人机航测数据,对区内新构造、活动构造进行了识别及活动性质的初步判断。研究结果表明,高精度遥感技术及无人机技术在平原区第四纪地质填图中具有独特优势,有助于快速识别第四纪沉积成因类型与相对时序及准确厘定区域主要活动断裂空间位置与活动特征,从而有效提升填图工作效率,并弥补地表调查的局限。      

机载激光雷达技术在长江三峡工程库区滑坡灾害调查和监测中的应用研究

机载激光雷达技术是一种利用激光对地表三维坐标精确信息进行采集的新型遥感技术。本文以长江三峡工程库区滑坡灾害调查和监测应用为主要研究目标,通过对试验区的机载激光雷达数据的获取和处理,得到了精度很高的机载激光雷达DEM产品,并从定性和定量两个方面进行了机载激光雷达技术滑坡调查和动态监测应用试验。研究表明机载激光雷达山体阴影图能够直观表达微地貌形态;机载激光雷达坡度和地表粗糙度图像能够提供精确的微地貌特征量;利用多期机载激光雷达数据进行滑坡动态监测,可以掌握一定时间段内滑坡体的变形趋势和特征,并精确测算变形量。     

鲜水河断裂带色拉哈—康定段新发现的活动断层：木格措南断裂

鲜水河断裂带位于青藏高原东缘,是中国大陆内部地震活动性最强的大型活动断裂带之一。大量研究证据表明,鲜水河断裂带色拉哈—康定段未来几十年内发生破坏性强震的风险较高。目前正在规划建设的国家重大交通基础建设工程——川藏铁路,将在康定折多山地区直接穿越鲜水河活动断裂带。本研究通过高分辨率卫星影像的地质地貌解译和详细的野外构造地质填图,新发现一条发育于色拉哈断裂和折多塘断裂之间折多山花岗岩体内的长约24km的全新世活动断层,该断裂空间上可分成北、中、南三段,呈(正滑)左旋右阶雁行状排列,并将其命名为“木格措南断裂”。该活动断裂的发现对完善鲜水河断裂带色拉哈—康定段的精细几何图像和构造组合特征,准确评价鲜水河断裂带的地震危险性具有重要意义,并为川藏铁路施工建设和安全运营提供了重要科学数据支撑。     

新构造填图方法探索、应用与实践——以内蒙古呼勒斯太苏木图幅1:5万填图试点为例

新构造调查是研究地壳运动规律、地质灾害、环境地质和地壳稳定性评价等的基础,具有重要的理论和实际意义,是区域地质填图重点内容之一。内蒙古呼勒斯太苏木图幅1:5万填图试点区,位于阴山—河套盆地结合带,新构造活动频繁,地层结构复杂,构造地貌形态丰富,山前断裂广泛发育,是调查研究新构造运动的理想场所。本研究在前人区调方法理论基础上,针对新生代地层、断裂、构造地貌等不同的新构造填图对象,分别使用遥感解译+野外路线调查+剖面(含钻孔剖面)实测+年代学方法、遥感解译+野外追索调查+综合地球物理+地球化学+地质雷达探测+探槽揭露+三维激光扫描+年代学方法、遥感解译+野外调查实测+年代学等不同的技术方法组合进行了调查研究,并参照《区域地质调查总则》(1∶50000)、《1:50000区域地质调查技术要求(暂行)》等有关技术要求,采用数字填图技术,将填图成果直观、丰富、详细的表达在地质图上,该新构造填图技术方法组合,不仅是对新构造填图方法的有效探索,也为其它地区新一轮大比例尺新构造填图提供了重要参考。     

利用地面LiDAR精细化测量活断层微地貌形态——以毛垭坝断裂禾尼处断层崖为例

受地壳内部持续运动和沉积、风化等自然动力及人类生产与生活活动影响,活断层微地貌形态往往比较复杂,传统测量方法较难快速、高效地获取大范围内精细化的活断层微地貌形态,激光雷达扫描技术的出现和发展为活断层微地貌的精细化与定量化研究提供了新的技术手段。以川西理塘毛垭坝盆地北缘的正断层崖为研究对象,利用地面LiDAR获取活断层微地貌高精度点云后,经过点云配准、滤波、重采样和三角构网处理后,建立了0.05 m分辨率的数字高程模型和真彩色三维模型,在此基础上分析了断层崖地貌特征,并获取了正断层错动两期最新地貌面的精确垂直位错量。研究结果表明,地面LiDAR技术是精细测量活断层微地貌形态和量化相关地貌特征参数的有效手段,提高了活断层微地貌形态测量的精度和认识水平。     

基于机载LIDAR建筑类数据提取算法综述

机载激光雷达测量可以快速获取高精度的城市三维信息,用于三维城市建模。建筑是城市的主体,从机载激光雷达数据提取建筑类数据一直是学者研究的热点。提取建筑类数据主要步骤包括:数据预处理、建筑检测、屋顶重建、边界提取、建立模型和规则化。本文简要综述这几个方面的研究进展和从机载激光雷达数据提取建筑类数据的难点及发展方向。     

数字航空摄影测量学方法在活动构造中的应用

为了高效率、高精度地获取活动构造研究中的定量参数, 引入数字航空摄影测量学方法十分必要.在川西地势陡峻的鲜水河断裂带上进行了试验性研究, 探讨了测量精度和效率, 总结了工作流程与操作方法.利用空间信息增强的正射纠正影像、大比例尺地形图和地形剖面图, 获得康定南团结乡附近鲜水河断裂带康定段断层迹线的空间分布, 量测得到该断裂在T1洪积扇形成以来左旋水平位移量为43 m, 垂直位移量为5.8 m.结果表明, 利用数字航空摄影测量学方法进行活动构造地貌研究中水平累积位移量、垂直累积位移量、断层长度等定量参数的测量以及构造几何学精细解析与构造地貌成图完全能满足精度要求, 大大提高了野外工作效率, 是活动构造定量研究的一种有效的技术方法.      

中国活动构造研究的进展与展望

本文试图在世界活动构造研究背景下概括中国活动构造研究的进展，并对最近20年来中国的活动构造研究，包括几何学、滑动速率、古地震和大震重复间隔、分段理论和应用、活动褶皱、深浅构造耦合关系、城市和海域活动构造探测、块体划分和块体运动、地震危险性的未来断裂滑动量评价及中国现代构造活动动力学等进行简要评述，对今后在这些方面的发展进行概略的讨论。     

长江经济带地区活动构造与区域地壳稳定性基本特征

基于长江经济带地区活动断裂资料的收集整理和总结,结合新的遥感解译与地表调查结果,初步归纳了该区的活动构造基本特征,梳理出直接或间接威胁重要城市群、国家级新区和区域重要交通过江通道地壳稳定性的主要活动断裂及应对建议或对策,并进一步重点指出长江中下游成都-上海沿江地区的32条重要活动断裂带及其穿越或影响到的主要城市群和重大工程。在活动断裂梳理结果基础上,总结提出长江经济带西部的强烈地壳变形与地震活动主要由印度板块与欧亚板块碰撞作用下在青藏高原东南缘地区形成的“川滇弧形旋扭活动构造体系”所控制,而中-东部地区属于印度板块与西太平洋板块共同作用下区域性挤压-剪切变形导致的具有共轭走滑断裂系统特征的“棋盘格子式”活动构造体系格局,其中需要特别关注7条典型活动断裂带的活动性及其对城市群地壳稳定性的影响。根据区域的活动构造体系、活动断裂与历史地震活动性等特点,初步归纳了该区的未来地震危险性问题及应重点关注的潜在强震危险区段,指出了典型的区域古地震地质遗迹特征及开展古地震调查研究的重要性。同时,依据长江经济带地区初步的区域地壳稳定性评价结果,认为次不稳定区和不稳定区主要集中在西部地区,而中-东部地区以次稳定区与相对稳定区为主,仅郯庐断裂带及其周边存在较明显的次不稳定区。最后,指出了长江经济带活动构造与区域地壳稳定性调查评价工作在活动断裂地质调查研究和城市活断层鉴别与地震危险性评价中面临的主要问题与挑战。      

GPS观测的活动断裂滑动速率及其对现今大陆动力作用的制约

活动断裂的滑动速率是晚第四纪构造变形的定量描述 ,是制约和研究现今大陆动力过程的重要基础数据。地震地质学研究给出主要活动断裂的长期和平均运动水平 ,横跨断裂的GPS观测能够提供断裂的现今滑动速率。文中利用重大科学工程“中国地壳运动观测网络”的 10 0 0多个GPS观测站的复测数据 ,计算中国大陆主要活动断裂的现今滑动速率。发现主要活动断裂的GPS滑动速率与晚第四纪滑动速率在运动方式和运动量上是大体一致的。从GPS观测到的断层滑动速率来看 ,中国大陆的大多数活动断裂的速率都在 10mm/a之下 ,而没有类似于板块边界的大于 2 0 30mm/a的滑动速率。这种现象意味着整个中国大陆的构造变形可能是分布式的 ,而不是仅仅集中在少数几条大型活动构造带上 ,沿主要活动断裂的刚性块体滑移可能不是构造变形的主要方式。现今构造变形的分块运动图像可能只是脆性上地壳的变形方式 ,中下地壳和上地幔的运动则以连续变形为特征 ,从下部驱动脆性上地壳的变形和运动 ,使得上部地壳的变形既表现出分块特征 ,又发生块内的变形。“连续变形”理论模型能够更好地描述大陆内部的构造变形。     

Main active faults and seismic activity along the Yangtze River Economic Belt: Based on remote sensing geological survey

The Yangtze River Economic Belt (YREB) spans three terrain steps in China and features diverse topography that is characterized by significant differences in geological structure and present-day crustal deformation. Active faults and seismic activity are important geological factors for the planning and development of the YREB. In this paper, the spatial distribution and activity of 165 active faults that exist along the YREB have been compiled from previous findings, using both remote-sensing data and geological survey results. The crustal stability of seven particularly noteworthy typical active fault zones and their potential effects on the crustal stability of the urban agglomerations are analyzed. The main active fault zones in the western YREB, together with the neighboring regional active faults, make up an arc fault block region comprising primarily of Sichuan-Yunnan and a “Sichuan-Yunnan arc rotational-shear active tectonic system” strong deformation region that features rotation, shear and extensional deformation. The active faults in the central-eastern YREB, with seven NE-NNE and seven NW-NWW active faults (the “7-longitudinal, 7-horizontal” pattern), macroscopically make up a “chessboard tectonic system” medium-weak deformation region in the geomechanical tectonic system. They are also the main geological constraints for the crustal stability of the YREB.     

Tectonic geomorphology of the easternmost extension of the Gulf of Corinth (Beotia, Central Greece)

The easternmost sector of the Gulf of Corinth, the Beotia area in Central Greece, is an area with active normal faults located between the two major rift structures of Central Greece, the Gulf of Corinth and the North Gulf of Evia. These active normal faults include WNW to E–W and NE to ENE-trending faults affect the landscape and generate basin and range topography within the Beotia. We study four normal fault zones and drainage basin geometry in the easternmost sector of the Gulf of Corinth to document the impact of active tectonics on the landscape evolution. Fault and drainage geometry are investigated based on detailed field mapping and high-resolution digital elevation models. Tectonic geomorphic analysis using several parameters of active tectonics provides information concerning the relative tectonic activity and fault growth. In order to detect areas of lateral stream migration that could indicate recent tectonic activity, the Transverse Topographic Symmetry Factor and the Asymmetry Factor are used to analyse drainage basin geometry in six large drainage basins and a drainage domain covering the study area. Our results show that vertical motions and tilting associated with normal faulting influence the drainage geometry and its development. Values of stream-gradient indices (S_L) are relatively high close to the fault traces of the studied fault zones suggesting high activity. Mountain-front sinuosity (S_mf) mean values along the fault zones ranges from 1.08 to 1.26. Valley floor width to valley height ratios (V_f) mean values along the studied fault zones range between 0.5 and 1.6. Drainage basin shape (B_S) mean values along the fault zones range from 1.08 to 3.54. All these geomorphic parameters and geomorphological data suggest that the analyzed normal faults are highly active. Lateral fault growth was likely produced by primarily eastward propagation, with the WNW to E–W trending faults being the relatively more active structures.     

Pattern of deformation around the central Aeolian Islands: evidence from multichannel seismics and GPS data

The tectonics of the central Aeolian Islands, which are located within the Tyrrhenian backarc basin, has been investigated through a marine seismic reflection survey. We find that compressional structures dominate around the islands, whereas extensional faults occur only to the north of Salina and Filicudi, towards the Marsili basin. This pattern of deformation, although different from previously reported, is in agreement with the strain field and stress regime obtained from GPS measurements and seismological data. Age constraints suggest that contractional deformation was active since middle Pleistocene, being coeval with the building of the volcanic edifices of the Aeolian Islands, and is superimposed on pre‐existing extensional deformation. Compressional and extensional regimes, therefore, can coexist within a backarc setting. Seismic profiles show that the Tindari‐Letojanni fault, considered as a major tectonic element, does not extend to the north towards the island of Vulcano as a throughgoing fault; rather, deformation is accommodated in a broader belt displaying greater structural complexity.     

汶川地震(Ms8.0）地表建筑体变形特征及其构造意义

通过汶川地震震区大量的实地考察已证实沿着早先活动断裂主要发育了两条地表破裂带：一条是沿着映秀－北川断裂产生的逆冲伴随右旋走滑破裂带,长275km,最大垂直位移达11m,水平位移达12m; 另一条纯逆冲性质的破裂带,沿着灌县－安县断裂发育,最大垂直位移达4m。活动断裂之上的地表破裂带是野外工作中确定地震断裂性质的重要现象。另外,在活动断裂相邻区域和远离区域的路面以及建筑体还大量存在变形现象。通常沿活动断裂产生的地表破裂是典型的同震破裂,相邻区域的地表路面及建筑体发育的变形属于次生变形,远离区域发育的变形则属于震后变形。对次生变形和震后变形测量数据的应用容易影响活动断裂特征的确定和性质的判断,因为路面等建筑体上的挤压拱起、叠置以及水平错断等现象多是受到地震过程中通过断裂活动突然释放的巨大能量作用在局部地表建筑体产生的变形。但是,分布广泛的挤压现象暗示了区域上挤压应力场环境,有利于地表同震破裂位置的推测及地震断裂性质的判断。     

青藏铁路西大滩-拉萨地段活动构造、地质灾害及其工程评价

本文是作者在1975~1977年间青藏铁路(格尔木-那曲地段)沿线水文地质、工程地质调查所获资料基础上,参考了后期他人在该区段研究的成果撰写而成。文中主要涉及活动构造、地质灾害及工程评价三大部分,其中特别是活动构造部分,除了所表现的一般标志外,重点探讨了活动构造与现代地震和古地震的关系、活动构造带与地震构造带的对应关系、活动断裂的活动年龄及其活动速率、活动断裂与地震地表破裂以及主要地震构造带中的地震活动周期等诸多方面的问题,并结合铁路沿线地质灾害类型,在综合分析基础上,首次较系统地将铁路沿线工程地质评价划分为:①良好的;②一般的;③不良好的和④极不良好的等四大类型工程地质地段,从而为现今青藏铁路建设进一步详查和评价提供了重要依据。      

造山带弧形构造——西昆仑—帕米尔弧及其预测

对比利牛斯等造山带典型弧形构造的分析表明,弧形构造是造山带尤其是板内碰撞造山带的普遍特征,可分为挤压逆冲-推覆主动型构造和推覆-滑覆被动型弧形构造。西昆仑—帕米尔是与比利牛斯Basque弧在空间形态、运动学及动力学特征等方面一致的挤压逆冲-推覆主动型弧形构造,推测该弧中部存在一巨大的底部低角度逆掩断层并由根部带向北延伸达100多公里,康西瓦断裂(基底缝合带)可能是主根部逆冲断层带。