光学遥感影像阴影与2008年汶川地震同震地表变形的影像识别

遥感影像数据在2008年汶川地震抗震救灾和灾后恢复重建中发挥了重要的作用,充分利用遥感技术进行同震地表变形的快速识别与地震地质研究具有重要的现实意义。通过分析震后光学遥感影像的阴影、纹理等特征,以及野外获得的地表破裂变形的地质与地貌特征,总结了汶川地震同震地表变形的光学遥感影像识别特点。从遥感成像的光学原理深入解析了汶川地震断层陡坎在遥感影像上的阴影形成与识别特征,明确了成像时刻和断坎产状对影像阴影的形成和断层陡坎识别能力的约束。结合影像成像特征与汶川地震同震地表破裂特征的应用分析,客观地认识了现有遥感影像在同震地表变形应用中的局限性,可为今后的应急航空遥感方案设计提供参考     

2023年2月6日土耳其MW7.8帕扎尔哲克地震地表破裂特征分析

2023年2月6日土耳其东南部连续发生2次7级以上破坏性地震,造成大量人员伤亡和建筑物损坏。基于高分辨率遥感系统解译了帕扎尔哲克7.8级地震地表破裂空间分布,结合野外科考验证、基于立体像对生成的高分辨率数字地表模型及余震精定位数据,对帕扎尔哲克7.8级地震地表破裂特征进行分析。该次地震地表破裂主要沿先前断层迹线发育,总长度约为320 km。地表破裂位置地貌特征、野外典型位置调查结果及余震精定位结果均显示该次地震以左旋走滑运动为主,局部伴有小规模垂向运动。最大左旋位移位于东安纳托利亚断裂帕扎尔哲克段,蒂尔克奥卢以南地表破裂逐渐不连续,左旋位错不明显。     

基于地面LIDAR玉树地震地表破裂的三维建模分析

2010年4月14日的玉树MS7.1地震造成沿甘孜-玉树断裂的一系列NW向地表破裂.利用Trimble GX 3D地面激光三维扫描仪获取了玉树地震断裂SE段禅古寺附近的典型地震地表破裂的精细点云数据.在对点云数据进行校正、分割、滤波等预处理基础上,分析了地震地表破裂不同表面建模方式的原理和方法,选取了无投影的不规则三角网建模方式对该处地表破裂进行三维建模实验,结合精配准高清晰现场纹理照片,制作了地震地表破裂的三维图像;并从模型的多个角度选取剖面进行地震地表破裂精细三维量测分析,得到该处地表破裂的平均垂直位移为74cm,水平位移为10cm.在此基础上进一步分析了玉树地震断裂的性质及其破裂特点.     

走滑型断层地表永久位移预测模型研究

论述了断层地表永久位移概率地震危险性分析方法的发展过程和应用现状,指出了断层地表破裂预测模型研究的意义。根据我国最近的活动断层地表破裂震后调查结果,基于走滑型断层地表破裂数据,拟合了地表破裂预测模型。采用地震活动性模型和地表破裂预测模型,计算了则木河断裂地表迹线上的永久位移危险性曲线,对预测模型在工程场地地震危险性分析中的应用,提出了建议。     

5·12汶川地震地表破裂基本参数的再论证及其构造内涵分析

地震地表破裂基本参数是反演地震破裂过程的基本约束条件和预测其他活动断层地震危险性不可缺少的物理量.以野外地表破裂带重要观测点全站仪或差分GPS仪实测数据为基础,结合高分辨率遥感资料解译、先存断层陡坎构造地貌标志的识别、以及地形测绘资料的考证等,重新论证了5·12汶川地震地表破裂带展布样式、长度、最大同震位移值等基本参数.结果表明,地震地表破裂带长度可达240 km,最大垂直位移为6.5±0.5 m,最大右旋走滑位移4.9 m,基于倾角向下变缓逆断层模型推测汶川地震在龙门山推覆构造带中段产生了最大~7 m的地壳缩短量,说明青藏高原东缘横向逆断层为将高原内部东向水平运动转换为高原隆升的转换构造,这一研究结果有助于深化认识青藏高原东缘隆升机理.     

青海玉树M_S7.1级地震地表破裂带的遥感影像解译

2010年4月14日青海省玉树发生MS7.1级地震,造成严重的人员伤亡和重大的经济损失。除组织现场快速震害评估和地表破裂带调查外,利用高分辨率卫星影像解译是迅速给出初步震害评估和同震地表破裂的位置和展布的最佳途径。本文通过对震前、震后高分辨率SPOT卫星影像的对比,解译出了12km长的同震地表破裂带,其在影像上主要表现为线性阴影和色彩变化。地表破裂带位置和先存的断层、老破裂带位置一致,说明青海玉树地震属于原地复发型地震。同时,解译结果也得到了来自野外实地调查结果的验证,证明了遥感解译的可信性和及时性。但解译破裂长度远小于实际破裂长度,也说明了基于2.5m分辨率的SPOT卫星影像的遥感解译存在较大的局限性。     

UAV Remote Sensing Information Acquisition and Analysis of MS5.4 Earthquake in Baicheng County,Xinjiang

以2021年3月24日新疆维吾尔自治区阿克苏地区拜城县M_S5.4地震为例,利用无人机进行灾区航拍,结合现场调查完成灾区地表破裂情况、建筑物毁坏程度、道路毁坏程度无人机遥感灾情获取与分析。研究结果表明,此次拜城地震产生长约5 km的地表破裂带,主破裂带具有左旋走滑特征,与主压应力场方向一致;受地震动、地表破裂、场地类型及土壤成分等因素影响,地表破裂带周边老旧砖木结构房屋不同程度受损,乡村道路不同程度破坏;此次地震造成的地表破裂和震害分布情况受断裂带控制。     

昆仑山地震（Mw7．8）破裂行为、变形局部化特征及其构造内涵讨论

地震地表破裂是地壳弹性应变转化为永久性构造变形的表现形式．2001年昆仑山地震在东昆仑断裂带库赛湖段产生的地表破裂带整体长426km,由西部剪切走滑破裂段、中部张剪切破裂段和东部剪切走滑破裂段等3个相对独立的地表破裂段组成,即昆仑山地震由震级为Mw=6．8,Mw=6．2和Mw≤7．8的3次地震破裂事件组成,其中东段Mw≤7．8级地震为昆仑山地震主震,由4次更次级地震事件组成．野外测量表明,不同段落上单条地表破裂宽度一般介于数米至15m,最大不超过30m;组合地表破裂带的宽度主要取决于几何结构,特别是次级地表破裂带斜列区的宽度,具有变形局部化的基本特征．结合东昆仑断裂带第四纪地质速率与GPS监测应变速率一致性,2001年昆仑山地震地表破裂局部化特征说明,青藏高原北部巴颜喀拉与祁连．柴达木两大块体间的构造变形主要表现为东昆仑断裂带宽度有限的剪切走滑错动,东昆仑山断裂带南北两侧块体具有整体运动特征．地震破裂局部化特征对确定重大工程、居民住宅和生命线工程等免遭走滑断层同震地表错动引起直接破坏的避让带宽度具有十分重要现实意义．     

强震地震数据统计及其地表破裂特性研究

以1900年以来,我国发生的6级以上地震为统计对象,选取我国大陆伴有地表破裂的地震数据44次进行统计分析。着重讨论了能够产生地表破裂的最小地震震级及条件;统计分析了我国伴有地表破裂强震的地表破裂长度分布规律,即地表破裂长度与震级、断层错动类型和震源深度的关系,拟合出震级与地表破裂长度的关系式及影响因素分析。     

宁、蒙、甘交界罐罐岭发现地震地表破裂带

在宁、蒙、甘交界区的景泰小红山 (甘肃 )、罐罐岭 (内蒙古 )和沙井 (宁夏 )等地发现了年轻的地震地表破裂遗迹 ,它们与中卫小红山 -孤山子地震地表破裂一起 ,构成了一个完整的地震地表破裂带。我们将此破裂带定名为罐罐岭地震地表破裂带 ,相应的地震为罐罐岭地震 (图 1 )。图 1　罐罐岭地震地表破裂带构造位置图Ｆｉｇ .1　ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｍａｐｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｒｕｐｔｕｒｅｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅＧｕａｎｇｕａｎｌｉｎｇｅａｒｔｈｑｕａｋｅ.罐罐岭地震地表破裂带位于青藏块体东北缘古浪 -中卫活动构造带的中段。破裂带西起甘肃省景泰县陶家山北侧 ,东至宁夏中卫县孤山子北缘 ,全长 6 0ｋｍ左右 ,由 5条不连续的次级断层组成。这些次级断层长短不一 ,长者 2 0ｋｍ ,短者不足 6ｋｍ ,彼此呈左阶排列关系 ,阶区显示为洼地或盆地地貌。自西向东将这些断层依次命名为景泰小红山次级断层、罐罐岭次级断层、沙井次级断层、中卫小红山次级断层以及青山 -孤山子次级断层。罐罐岭地震地表破裂带总体走向ＮＥＥ ,次级断层走向ＥＷ或ＮＷＷ。地貌上显示为清楚的地震断层陡坎、水系以及山脊左旋错     

地震地表破裂发育特点及环境条件分析

通过已有震害实例分析，总结出了地震地表破裂的发育特点，在此基础上，结合震源破裂的深、浅部环境条件和形成力学机制、震源破裂和地震地表破裂的相互关系，讨论了地震地表破裂形成的环境条件。认为其所处的地震地质区特点是影响地震地表破裂发育的宏观环境条件，而场地第四系松散地层是影响地震地表破裂发育的微观环境条件。第四系地层对地震地表破裂的影响主要取决于第四系地层的土动力学性状、不均匀性和土层厚度等因素。     

强震地表破裂评估方法研究

强震在合适的条件下可产生地表破裂,地表破裂通常会造成严重的灾害,工程建设中必须回答建设场地是否存在地震地表破裂的潜在危险这一问题,因此,地震地表破裂的评估是当前岩土工程抗震领域的热点问题之一。开展这一领域的研究工作对城市防灾规划、工程建设以及探索地震的发生机理等都具有重要的理论意义和工程应用价值。在地震地表破裂问题的研究中,工程上感兴趣的问题有3个方面。第一,发震断层发生强震时,地表产生破裂的可能性有多大;第二,如果产生地表破裂,破裂的长度和宽度多大,覆盖的范围有多大;第三,在覆盖范围内可能产生哪些震害。回答上述3个问题十分困难,这是因为地表破裂的发生受断层的活动性、强震的震级、震源深度和场地覆盖层厚度等多种因素的控制,并且与地震的发生一样,地表破裂的产生同样具有不确定性。100多年来,学术界在这一领域开展了一系列的研究工作,取得了丰富的研究成果。本文在总结已有研究成果的基础上,围绕地震地表破裂数据库建设、地震地表破裂的概率计算方法、破裂规模的估计和地震地表破裂评估方法的工程应用等方面开展了系统的研究工作,取得如下主要成果:(1)地震地表破裂的研究综述。本文系统地总结、归纳了地震地表破裂这一科学和技术问题的研究历程,评述了当前地震地表破裂研究领域的前沿成果,指出了存在的问题和今后在这一领域需要继续开展的研究工作。本文的这一部分工作对有兴趣开展这一方面研究工作的科技人员有一定的参考意义。(2)建立了有工程特色的地震地表破裂数据库。广泛收集了历史地震和现代地震资料,对历史地震资料进行了认真的辨析和核实,给出了可靠度的标识,制定了数据录入标准,建立了目前国内最为丰富的地表破裂的数据资料库。这一工作为开展地震地表破裂研究工作提供了宝贵的基础资料。(3)本文将Logistic回归分析方法引入到地震地表破裂评价中。逻辑回归分析是研究多变量参与、预测某一事件发生概率的数学分析模型,由于对自变量约束弱化而广泛地应用于工程、经济和医学等领域。本文介绍了逻辑回归方法的原理和用于地震地表破裂概率预测的适宜性,确定了评价因子及分级,应用SPSS软件及matlab程序进行了数据计算和显著性检验,并用实例证明了这一方法应用于地震地表破裂概率评估是合适的。这一工作实现了地表破裂评估结果的概率表达。(4)统计给出了地表破裂的几何参数与震级的关系。在现有资料的基础上,用最小二乘法拟合了地表破裂长度、宽度、水平位错和垂直位错与震级的关系,分别给出了中国大陆、中国西部、中国东部、中国西部走滑断层、中国西部正断层和中国西部逆断层对应的统计关系式,给出了相关系数和剩余方差。同时,统计了震级分别为6.0~6.4、6.5~6.9、7.0~7.4、7.5~7.9和8.0~8.5时,不同破裂长度、宽度、水平位错和垂直位错量的发生频度。上述工作建立了适用于中国大陆地区的震级与地表破裂参数关系式。(5)提出了地震地表破裂的工程评估方法。本文在综合考虑断层的活动性、发震断层的上限震级以及覆盖层厚度的基础上,应用本文提出的地震地表破裂可能性的概率评估方法和几何评估方法,给出了地震地表破裂的工程评估方法、危险性分级和工程评价的建议。本文的这一工作推进了活断层研究成果与工程应用的密切结合,为工程场地活断层工程应用提供了新的途径。本文建立的地震地表破裂数据库为进一步深入开展这一领域的研究提供了重要的基础资料。本文将Logistic分析方法应用到地震地表破裂的评价中,实现了地震地表破裂的概率表达,丰富了地震地表破裂的研究成果。本文提出的地震地表破裂评估的工作流程和统计给出的地震地表破裂几何参数的表达式,对工程场地地震地表破裂的评价具有一定的工程应用价值。本文作者深知这一工作的工程重要性和解决这一问题的难度。科学需要探索,探索就会有失误,由于水平所限,错误在所难免,希望本文的审阅者和读者在批判地阅读本文时,提出宝贵意见。     

强震震源破裂过程浅析

通过了解强震震源区域周边地带地震破裂过程及破裂长度,根据各地震台网记录的地震数据设定计算模型,对地表或深井中的破裂效应进行研究,得出微破裂或破裂链形成的动力过程,可对地震进行一定预测。     

基于机器学习的地表破裂自动识别和填图——以2021年青海玛多MW7.4级地震为例

大地震的同震地表破裂高分辨率填图对于理解破裂传播机制、量化地震灾害和地震危险性等至关重要；无人机航片和地形数据为地表破裂研究提供大量的高精度数据.同时基于海量数据的人工填图耗时费力，效率较低；机器学习(Machine learning)技术的发展为快速处理这类高分辨率图像数据提供了新思路.本文以2021年玛多M_W7.4级地震震后高精度无人机航片为基础数据，展示了机器学习技术快速、高效识别地表破裂的潜力.基于卷积神经网络Canny算法，详细讨论了无人机数字正射影像的处理流程和关键步骤，包括准备训练数据、训练和后处理.对比人工识别和机器识别的结果显示，本文所提出的方法可以有效地绘制地表破裂，为未来研究大地震地表破裂提供新思路.同时，展示了机器学习在地震地质、地表过程和地貌等定量研究中的巨大优势和广阔前景.     

玉树地震滑坡分布调查及其特征与形成机制

2010年4月14日青海省玉树县发生了MS7.1地震.文中基于现场考察与遥感影像目视解译的方法,对玉树地震滑坡进行分析,并制作了玉树地震滑坡空间分布图.结果表明,该地震触发了约2 036处滑坡灾害,总面积约1.194km2;地震滑坡分布受主地表破裂控制作用强烈;滑坡类型多样,但以崩塌型滑坡为主;滑坡有5种成因机制:人工开挖坡脚型、地表水入渗致坡体震动滑动型、断裂错断震动型、震动型、后期冰雪融化或降雨入渗型;除地震主地表破裂外,还有许多坡体裂缝,主要分布在主地表破裂带SE端的SW盘,该部位在地震中受到了强烈的挤压作用.     

基于高分辨率地形数据的富蕴M8.0地震地表破裂带精细特征

同震地表破裂带的空间展布及形变特征是地球深部断层活动在地表的直观地貌表现,不但记录着地震破裂和断层运动的信息,还反映了区域应力和地壳运动状况.因此,开展震后地震地表破裂带调查对于了解发震断层的构造活动尤为重要.高精度地形观测技术可以获取前所未有的高时空分辨率的地球表面特征,为辨别历史地震地表破裂遗迹、提取地表同震位移、活动构造地质填图等提供高质量数据.文中选取富蕴1931年地震地表破裂带作为研究区,利用SfM(Structural from Motion)摄影测量技术生成分辨率为1 m的数字高程模型(DEM),详细识别地表破裂并测量冲沟的右旋位移.基于地表破裂的几何及构造地貌特征,将富蕴地震地表破裂带由北向南分为S1、S2、S3、S44段,其间以挤压隆起或拉分盆地相连接.沿破裂带共获得194组最新冲沟的右旋水平位移,得到1931年同震位移的平均值为(5.06±0.13)m.同震位移局部缺失或突变的区域与几何阶区的位置也有良好的对应关系.以上结果填补了对富蕴地震地表破裂精细形态研究的空白,也进一步展示高分辨率的地形数据在活动构造研究中良好的应用价值.     

上寺地表破裂带及其形成机制的初步认识

在详细描述破裂带几何形态、展布特征及力学性质的基础上,对上寺地表破裂带的形成机制进行了初步探讨．结果表明,上寺地表破裂带是１９２７年古浪８级地震破裂带的组成部分     

利用强震震源机制解资料反演中国大陆及其邻区的形变场模型

搜集了1900-2013年间发生在中国大陆及其邻区的震源机制解资料,详细整理了其中的70个7级及以上大震的震源参数、地表破裂带和地表位移资料。根据资料的完整程度将地震分成三类: A类存在地表破裂和地表位移观测资料; B类存在地表破裂资料,但缺少地表位移观测数据;C类缺少地表破裂带和地表位移观测资料。对B类和C类缺少地表位移观测数据的地震,利用三角形模型模拟其位移分布。再根据地表位移分布及地震破裂带与本文使用网格模型之间的位置关系将地震分段。最后,利用分段前、后的地震数据和改进的双三次样条方法反演研究区域的形变场模型。结果表明:①大震资料的分段处理改进了地震数据的反演结果,提高了反演模型的合理性和空间一致性;在喜马拉雅断裂带,形变场具有更好的连续性,其变形特征与地质等数据的反演结果基本吻合;塔里木盆地和阿尔金断裂的形变量减小,与该区域较低的地震活动性一致;戈壁一阿尔泰的变形从SE的挤压和NE的拉张调整到NE的挤压和NW的拉张;鄂尔多斯西缘的拉张分量明显减小。②113年的地震资料解释了印度板块向欧亚板块运动总速率的30~50%,存在20 mm/a左右的速度亏损,该亏损量可能包括断层蠕动、褶皱等非震形变,未监测到或者缺失的地震,及以弹性应变能形式存在通过潜在地震释放的应变     

利用强震震源机制解资料反演中国大陆及其邻区的形变场模型

搜集了1900-2013年间发生在中国大陆及其邻区的震源机制解资料,详细整理了其中的70个7级及以上大震的震源参数、地表破裂带和地表位移资料。根据资料的完整程度将地震分成三类：A类存在地表破裂和地表位移观测资料;B类存在地表破裂资料,但缺少地表位移观测数据;C类缺少地表破裂带和地表位移观测资料。对B类和C类缺少地表位移观测数据的地震,利用三角形模型模拟其位移分布。再根据地表位移分布及地震破裂带与本文使用网格模型之间的位置关系将地震分段。最后,利用分段前、后的地震数据和改进的双三次样条方法反演研究区域的形变场模型。结果表明：①大震资料的分段处理改进了地震数据的反演结果,提高了反演模型的合理性和空间一致性;在喜马拉雅断裂带,形变场具有更好的连续性,其变形特征与地质等数据的反演结果基本吻合;塔里木盆地和阿尔金断裂的形变量减小,与该区域较低的地震活动性一致;戈壁—阿尔泰的变形从SE的挤压和ＮＥ的拉张调整到NE的挤压和NW的拉张;鄂尔多斯西缘的拉张分量明显减小。②113年的地震资料解释了印度板块向欧亚板块运动总速率的30～50%,存在20mm/a左右的速度亏损,该亏损量可能包括断层蠕动、褶皱等非震形变,未监测到或者缺失的地震,及以弹性应变能形式存在通过潜在地震释放的应变。     

昆仑山口西8.1级地震地表破裂的类型与性质

通过对昆仑山口西8．1级地震地表破裂全带的考察认为：本次地震形成的地表破裂带长达350－400km，由地震裂缝，鼓梁（包）、塌陷、陡坡等基本形态组成，属构造性破裂，并具有明显的继承性和新生性。