高分辨率遥感技术在活动断层研究中的应用

高分辨率遥感技术为活动断层大比例尺调查提供了高效的技术方法,它可以对活动断层及其控制的构造微地貌进行全面深入的定量研究,分析断层几何形态、结构特征与构造变形,进而明确断层运动学特征及力学机制。然而,遥感技术应用于活动断层与传统遥感地质调查工作区别很大,前者需要建立不同类型的活动断层遥感解译标志,目前该方面仍然缺乏系统性的总结与指导,错误不当的解译标志容易造成对活动断层理解的偏差。为此,系统地分析了高分辨率遥感在活动断层调查应用中的技术现状,特别是与传统遥感地质调查之间的区别与联系。在断层形成力学机制分析的基础上,总结不同断层模式形成的复杂多样的构造微地貌模型及其表现形式,通过对一些活动断裂带上典型地貌特征遥感影像的分析,给出了不同活动断层及相关微地貌的高分辨率遥感识别标志及分析方法。通过大量典型的高分辨率遥感影像特征,建立遥感解译标志、构造微地貌与活动断层之间的关系模型,并强调利用遥感资料分析活动断层时,需考虑不同类型断层形成构造地貌的相似性与叠加性,应根据遥感解译标志对构造地貌模型及其形成的断层力学环境进行综合判定。本文的相关研究可以为中国大陆活动构造探察中遥感技术的应用提供很好的参考。     

沂沭断裂带北段活动构造遥感地质解译与检验

根据卫星遥感影像色彩、色调异常、构造地貌、水系和纹理特征,提炼了活动构造遥感地质解译的垂直错动标志和水平错动标志,进行了沂沭断裂带北段的活动构造遥感地质解译,编制沂沭断裂带北段的遥感地质断裂构造解译图,实现了活动构造遥感地质解译的野外地质考察与检验,初步确定沂沭断裂带北段断裂的空间分布和断裂的活动性。沂沭断裂带北段活动构造遥感地质解译与检验的实践证明,具有周期性、视野宽广和信息丰富的遥感数据和便捷快速的图像处理技术,在断裂构造探查和活动性鉴定中有着广泛的应用前景。     

利用多源重力观测数据反演渤海湾地区构造应力场

以最小二乘配置为基础,推导了基于观测信号的自适应融合算法。对渤海湾地区航空重力、陆地重力和卫星测高3类实测数据进行了基于观测信号的自适应融合处理,提高了融合区域重力观测数据精度。采用融合后的重力异常数据反演了渤海湾地区构造应力场,并结合地震历史资料进行初步分析,总结了该地区构造应力场的总体特征。反演结果表明,渤海湾地区构造应力场方向整体上呈现朝北方向,构造应力场清晰显现出郯庐断裂带和张家口-蓬莱断裂带分布,并且在郯庐和张家口-蓬莱断裂带唐山至张家口段构造应力聚集程度高、构造应力值也较大,表明该地区构造运动活跃,与该地区地震活动历史资料相符。     

基于多源遥感数据西藏山南地区活动断层解译

利用多源遥感数据从多尺度重新对西藏山南地区活动断层进行遥感解译,并综合前人研究成果对其位置及活动性进行判定。首先,采用具有全天候和穿透性的Sentinel-1雷达图像和光谱信息丰富的Landsat ETM+影像作为主要数据源,并结合高空间分辨率的高分二号遥感影像,提取并分析不同尺度的地质构造信息;其次,将DEM数据与ETM+遥感影像进行融合,获取三维可视化遥感影像,方便从不同角度、不同层次进行活动断层的构造地貌分析;最后,综合雷达遥感与光学遥感各自的成像优势,利用图像预处理、图像增强处理与多源遥感图像融合等处理来降低活动断层遥感解译的多解性与可疑性,明晰了西藏山南研究区的活动断层遥感影像特征。根据活动断层遥感解译标志,在研究区共解译出主要活动断裂带4条,分别为:雅鲁藏布江断裂带、札达—拉孜—邛多江断裂带、桑日—错那断裂带和达吉岭—昂仁—仁布断裂带。研究区的活动断层解译结果表明,综合应用多源遥感数据可以大大提高活动断层解译的准确率与可信度,并为研究区后续研究提供借鉴。     

利用精密水准及GPS数据分析中国东部地壳运动

根据现代大地测量结果及对研究区所处的构造环境的研究,本文对中国东部大陆地块地壳运动的地球动力学机制进行了探讨。通过高精度静态GPS数据处理结果验证了青藏地壳由于碰撞挤压向东挤出这一构造现象。并结合精密水准数据及研究区内的矿物、岩石、地层及地质构造特征,本文认为由于秦岭－大别构造线和郯庐断裂带是控制中国东部大陆地块运动的两条主要构造线,在郯庐断裂以东,秦岭－大别构造线经郯庐断裂转换后向北平移到青岛－五莲一带。     

基于两种遥感影像的郯庐断裂带构造解译浅析

利用光谱信息丰富的常规光学遥感(Landsat-7 ETM)和Google earth影像作为主要数据源,运用ETM1,4,7波段进行假彩色图像合成,综合两种不同的影像于ArcGIS平台上对郯庐断裂构造特征进行分析.首先确定线性构造,通过线性构造周围水系、地形特征推测断裂的存在,得到研究区域内郯庐断裂遥感影像图,基本确...     

机载LiDAR在秦岭北缘及华山山前地震活动断裂研究中的应用

地震活动断层与地震灾害的关系密切,活动断层决定着破坏性地震的发生位置和震级的大小.因此,加强活动断层调查和研究工作是减轻地震灾害的主要途径之一.机载LiDAR作为一种可以快速获取大面积、高精度DEM的测量方式,不但可以在宏观上获取大范围研究区域的构造地貌分布特征、确定活动断层的位置和走向,还可以用来识别微构造地貌、进行精细地貌构造特征研究.本文通过对秦岭北缘和华山山前断裂带机载LiDAR测量数据获取方案的制订、数据处理和成果应用等情况的详细介绍、分析与总结,充分展示了机载LiDAR技术在地震活断层和微地貌研究工作中的基本方法和技术优势,为地震活动断层研究提供了一种崭新的高效测绘方法.     

资源卫星三号DEM数据在活动构造定量研究中的应用评价

为评价资源三号测绘卫星(ZY-3)DEM数据在地质领域的应用效果,结合ZY-3卫星的在轨测试工作,选择内蒙古大青山山前断裂为实验区,从数据精度和可用性2个方面对ZY-3 DEM数据在活动构造定量研究中的应用进行评估。参考1∶5万比例尺DEM和实验区野外实测高精度GPS数据,对比ASTER传感器立体像对生产的30 m分辨率GDEM数据,采用检查点法和剖面法对ZY-3立体像对生产的5 m分辨率DEM数据进行了精度评价。实验结果表明:ZY-3 DEM的高程精度略优于ASTER GDEM;ZY-3 DEM受地表形态因素影响更为显著。通过对大青山山前断裂呼和浩特段的地貌特征进行遥感数据统计分析与微地貌研究发现,该区域以中、低陡坡为主(约占该段山体的92%),发育有4级夷平面和1级山前沉积台地,越靠近东部断裂末段,断裂的活动性越弱;断裂呈线性展布,其活动性以张性为主,兼具左行水平滑移。研究结果表明,ZY-3提供的高分辨率光学影像、多光谱影像和DEM可有效地应用于活动构造的定量研究。     

GPS解算的日本Mw9.0级地震的远场同震地表位移

利用日本Mw9.0地震前后各3d的77个GPS连续站观测资料和JPL精密星历,计算了该地震对周缘各国及相邻板块运动的同震影响。结果显示,日本地震对日本、中国东北部、朝鲜半岛均有较大影响,其同震水平位移影响范围达2 000km,地震造成中国东北东移1～3cm,华北东移3～8mm,朝鲜半岛东移2cm。中国境内的GPS测站的垂直同震位移均呈上升趋势,但是上升幅度非常小。结合日本岛测定的GPS同震位移和约20m高的海啸可以推断,本次日本地震的同震垂直位移具有波状起伏特征,符合逆冲挤压型地震的粘弹性理论模型。鉴于近年地震活动趋势,应该密切关注横贯中国东部的深大断裂带（郯庐断裂带）的断层活动,借助中国陆态网络密集覆盖提供的有利条件,跟踪研究郯庐断裂带附近300km范围的区域地壳现今变形、应力应变场的时变过程等,分析郯庐断裂带的断层活动,捕捉异常信息。     

麻城—团风断裂带分段活动特征遥感调查

遥感图像可以从宏观上反映活动断裂的空间展布规律和构造特征。在区域地质特征分析基础上,采用数据预处理、信息增强和数据融合等图像处理方法,提高了遥感图像的清晰度和可解译程度;根据遥感图像光谱特征和几何特征建立断裂构造带解译标志,进行断裂构造带及其活动性解译;结合野外调查,对麻城—团风断裂带进行了宏观分析和分段性活动的初步研究。研究结果表明:麻城—团风断裂带可按其控制力强弱分为北、中、南3段,北段图像线性特征明显,断裂解译标志显著;中段断裂控制力减弱,图像线性特征较模糊;南段为隐伏断裂。遥感技术在麻城—团风断裂带活动性调查中发挥了重要作用,特别是高分辨率遥感图像和遥感图像处理技术的应用不仅可以加快调查进度,还能为实地调查提供指导信息,从而显著提高调查效率与精度。     

西藏昂拉仁错环形构造剖析

卫星图像分析显示,青藏高原腹地阿里地区存在非常清晰的大型环形构造影像,结合遥感影像及地质等特征分析,认为昂拉仁错环形构造是雅鲁藏布江断裂带、班公湖-怒江断裂带南缘分支断裂和南北向展布的多桑地堑和亚热地堑为界所围陷的环形构造。其形成是在印度板块向欧亚板块俯冲的碰撞过程中,青藏高原在总体隆升的背景下,由于岩石圈受到南北向挤压、东西向拉张的影响,张性断裂活动性增强,后期火山活动频繁,形成了由不同方向断裂、不同时期岩浆活动构成的多层环形构造。     

华北平原及其临区现今地壳形变特征

华北平原及其周缘地壳是我国境内西太平板块北西(NW)向挤压与青藏高原北东(NE)向扩张两大构造机制的交汇部位.首先基于研究区域的实测GPS速度场计算了研究区域无整体旋转速度场;然后采用基于球坐标的最小二乘配置模型整体解算了研究区域GPS应变场;最后利用震源机制解数据反演了区域地壳最大、最小主应力分布,据此研究区域地壳岩石圈整体的地壳形变空间分布特征.结果显示,研究区域地壳岩石圈现今构造形变刚性特征明显,盆地沉陷与断层活动共同控制着研究区域内部的相对形变场,面膨胀值空间分布与区域主要盆地构造具有较好的一致性.而郯庐断裂展布区与华北盆地北缘部位是研究区域地壳的两条重要剪切形变带.其中,郯庐断裂在渤海湾南北两侧的形变特征存在较为显著的差异变化,且该差异可能与地壳岩石圈应力场的空间差异性相关.     

基于遥感和航磁多源数据研究莲花山深大断裂在广东及相邻海域的延伸

以莲花山断裂在广东及相邻海域的延伸为研究对象,在陆域收集ETM+数据对断裂带的地形地貌进行遥感影像解译,在海域使用实测航磁数据推断断裂构造特征,分析了莲花山断裂对珠江口盆地的沉积控制作用。遥感解译结果显示,莲花山断裂带呈NE向束状线性特征,南北两支主干断裂沿西南向入海。断裂带主体为东陡西缓的山脉,两侧为低丘和平原,沿断裂带常发育NE向直线型河,东部山脉多发育深切的"V"型沟谷、直立陡崖或断层三角面;磁场特征显示,北支主断裂延伸至珠江口盆地北侧,南支主断裂穿过珠江口盆地直至海南岛东南侧,沿断裂带岩浆活动明显。莲花山断裂带为不同磁场特征的分区界线,控制了珠江口盆地的基底结构、NEE向断裂和深源岩浆活动,是珠江口盆地一级控盆深断裂。     

GF-3全极化影像在地表浅覆盖区进行地质构造解译的新方法

地质构造信息对地质矿产调查具有重要意义,野外实测和光学遥感等常规手段在一些地表浅覆盖区获取的地质构造信息十分有限,而合成孔径雷达(SAR)对地表具有一定的穿透性,在探测地表浅层覆盖区域的地质构造特征中具有独特优势。利用高分三号(GF-3)全极化影像,在典型的地表浅层覆盖区域,开展了断裂构造等信息的解译探索,提出了一种地表浅覆盖区域地质构造解译的新方法。首先对西藏改则、林芝、贵阳、北京千家店等4个研究区内的断裂构造和环带构造进行分析;接着,提出了GF-3全极化影像用于浅覆盖区地质解译的处理流程,通过引入DEM数据对GF-3影像进行地形校正,充分利用微地形微地貌特征,并采用不同极化方式的RGB合成,增强了影像的判读性,并进行地质构造解译;最后,将解译结果与1∶5万实测数据进行对比,断层的位置和方向与实测结果基本一致,同时获取了大量野外实测未能探明的浅覆盖层以下的断层信息,进一步丰富了研究区的地质构造信息。结果表明,GF-3全极化影像可用于浅覆盖区的地质构造解译,并且具有野外实测和光学遥感等常规手段所不能替代的独特优势。     

郯庐断裂带中南段系列地质专题图编制特点

为了总结已取得的地矿工作成果,提高地质研究程度,及时向各经济部门、科研教学单位提供专业研究成果,遵照地质矿产部直属管理局、勘查技术司“关于开展重点片物探、化探遥感成果编图综合解释工作的通知”,确定在“八五”期间对部庐断裂带中南段重点片进行1：5万重力、航磁、化探、遥感编图及综合解释工作。郯庐断裂带泛指北起黑龙江、南止长江边,总体呈南北走向,纵贯中国大陆东部,绵延2400多公里的巨型深断裂带。该带中南段跨山东、江苏、安徽三省。断裂带中南段西侧,不仅是重要的金刚五矿远景区,而且具有良好的找矿前景。通过编图…     

基于RS和GIS的龙门山南段活动构造信息提取

以龙门山南段为研究区,基于ETM和DEM数据,应用主成分分析显示断裂相关地层、水系信息差异,定向滤波分析断裂位置及活动性。通过山体阴影分析、坡度分析,发现研究区域地势及地表坡度变化强烈的地区是断裂构造较发育或活动的区域,为活动构造的解译提供依据。初步建立研究区活动构造解译标志,对区内的线性构造进行解译,分析研究区主要活动构造分布特征和地质地貌特征。     

汶川地震区北西向断裂带遥感分析

利用北京一号小卫星遥感影像判读汶川地震区的断裂构造,发现了一系列100km左右等间距排列的北西向断裂,结果已部分地得到实地考察验证。龙门山断裂与北西向断裂的交汇部位发生强烈地震的几率较高。这些新发现将对汶川Ms8.0级地震发生机理、龙门山断裂带活动性分段、断裂同震位移自南西向北东、由右旋走滑逆断层向右旋走滑断层转变等重大问题提供了新的合理解释。     

断层高分辨率遥感在线解译及产状测量平台

为解决高分辨率遥感应用中的断层在线解译及产状测量问题,利用主流网络地图服务提供的高分辨率卫星遥感影像及应用程序接口,开发断层在线解译及产状测量平台。通过该平台在线分析地质构造、解译断层,提取断裂地理信息;数据以可扩展标识语言(extensible markup language,XML)格式存储,可转换为主流GIS软件数据格式;对已有断裂的GIS数据通过格式转换进行查看、校准;使用Google Earth Plug-in嵌入三维地图服务,结合数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据同步采用多点法解算断层产状要素,以提高精度。结果表明:基于网络地图服务的断层在线解译和产状测量方法,发挥了高分辨率遥感影像在断裂构造解译中的优势,同时突破了遥感影像和DEM数据源的限制,可快速、准确地提取断裂构造地理信息和产状要素;平台矢量化数据具有可共享性,程序具有可移植性。     

基于有限元分析的松原震群与日本大地震的关系探讨

日本3·11大地震之后,我国松原地区发生了多次4级以上地震,两者之间存在的关系是本文探讨的重点。利用有限元方法,构造两个有限元模型,从库仑应力变化的角度研究日本3·11大地震对位于郯庐断裂带北段第二松花江断裂的影响。模拟结果表明,日本大地震对我国东北部地区影响大,第二松花江断裂带的位移最大达到20 mm。整个研究区的静态库仑应力均为正值,表明该断层处于危险阶段。考虑到实际地壳介质对应变传递的延迟效应,日本3·11大地震对我国东北地区的实际影响会有一个滞后,因此松原震群与日本3·11大地震存在密切相关性。     

应用卫星数字图像研究达拉布特断裂

通过对卫星数字图像的解译和地质特征的研究,提出了呈北东向横贯于西准噶尔的达拉布特 断裂是一长达480km具多期活动的大断裂带。 该断裂对下石炭统及其以前的地层无任何控制作用,只可见左行错断；对中石炭统到下、中 侏罗统的地层具有明显的控制作用；达拉布特超基性岩带中的超镁铁岩体是受推覆构造的影响而 就位于达拉布特断裂的上盘。 本断裂带的形成发育是由于早石炭世以后,碰撞后的西伯利亚、哈萨克斯坦和塔里木三大陆 块仍在不断地相向运动,作为一种应力的释放形式,其早期以左行陡倾的走滑断层形式开始形 成；中期(三叠纪──早、中侏罗世)受陆内俯冲作用的影响,被强烈的推覆构造改造成上陡下 缓的犁状断层；挽近时期,断裂处于引张状态,表现为上盘下降的正断层性质,形成目前表现明 显的断层地貌。