基于低空遥感地貌观测的逆断层陡坎研究:以张流沟滩断层陡坎为例

活动断层相关地貌特征的定量研究是揭示古地震和断裂属性的重要依据,其中陡坎地貌是断裂活动的重要地貌响应,是有效识别活动断裂的重要地貌标志。近年来,无人机低空遥感观测技术的不断进步,使得高分辨率地貌数据的快速获取成为现实。本研究利用无人机低空遥感地貌观测技术,对张流沟滩处的断层陡坎附近进行高分辨率数字地形数据的采集。断层陡坎位于张流沟滩河流Ⅱ级阶地上,影像采集范围为800 m×400 m的矩形区域。经过一系列的影像处理,最终获取了目标区地面分辨率为0.1 m的DEM(数字高程模型)数据。基于该DEM数据可以提取到正交于断层陡坎的高程、坡度剖面。利用高程剖面所展示的地形地貌信息,可以提取到陡坎高度为(2.81±0.05) m;利用坡度剖面所展示的坡度曲线特征,可以推断该陡坎至少经历过两次断错活动事件,并且陡坎存在向上“凸起样式”。通过探槽解译,确定该陡坎下伏断裂至少发生过两次活动事件,其中较早的地震事件接近(3.68±0.14) ka B.P.,最晚期的地震活动应为1927年古浪8级地震,两次断裂活动累计垂直位移为(2.80±0.2) m。将以上两种研究方法相比较可以发现,探槽结构分析与低空遥感获取的定量化地貌信息分析结果基本一致,均能够有效揭示古地震期次及累计的同震位移量。最终本研究将探槽揭示的地层单元的沉积、构造信息与陡坎坡度数据特征相结合,提出了基于断层传播褶皱模型的“陡坎凸起”地貌响应样式来解释陡坎存在的向上“凸起样式”。实践证明,利用无人机低空遥感地貌观测技术能够定量、半定量化揭示下伏断裂的活动信息,结合传统断裂研究手段,可以更全面解释活动断层的沉积、构造特征及地形、地貌现象。总的来说,无人机低空遥感地貌观测技术的应用可作为传统古地震研究的辅助手段,并有其独特的方法优势。     

济阳坳陷孤西负反转断层形成演化定量研究及其油气地质意义

以高精度三维地震资料和钻井资料为基础,对研究区断裂构造进行精细解释,确定孤西断层为"薄底型"的、且表现为北段缓而南段陡、并向西倾的负反转构造;通过回剥技术和平衡剖面等定量分析技术对垂直穿越孤西断层的典型地震剖面研究揭示,孤西断层在J3-K1时期断层性质发生改变,由逆断层反转变为正断层,且在印支、J3-K1和Ek-Es4时期剖面拉伸率分别为-4%,17.2%和18.5%;沿孤西断层走向方向不同位置计算其断层活动速率表明该断层整体经历了负反转运动。以上述分析为基础,论文从烃源岩、圈闭、储集岩和油气运移角度,探讨了孤西负反转断层在孤岛潜山油气成藏方面的重要意义。     

基于多源遥感数据研究沂沭断裂带几何展布及构造地貌特征

本文利用ETM+、资源三号等多源遥感数据,经过镶嵌、增强及融合等一系列影像处理,对沂沭断裂带(郯庐断裂带山东带)的几何展布及构造地貌特征进行了详细的解译。研究表明,沂沭断裂带总体走向NNE,主要由5条主干断裂组成,分别是鄌郚-葛沟断裂(F_1)、沂水-汤头断裂(F_2)、白芬子-浮来山断裂(F_3)、昌邑-大店断裂(F_4)及安丘-莒县断裂(F_5),遥感影像上形成两堑一垒的构造地貌格局,而每条断裂均有明显的遥感构造地貌特征,表现为线性特征、色调差异、串珠状湖泊分布、断层陡坎、断层陡崖、断塞塘等现象,其中安丘-莒县断裂(F_5)在构造地貌上具有历史地震地表破裂、断层陡坎与冲沟同步右旋位错等较新的活动现象,表明该断裂为现今5条主干断裂中构造活动性最强的一条,对强震的发生具有明显的控制作用。     

鄂西清江下游主要活动断层分段、分形与地震活动

在地质调查的基础上,初步厘定了清江下游主要活动断层的现今几何轨迹结构,并从几何形态、结构特性和现今活动性三方面对其进行自然段划分;进而利用分形分维分析,估算活动断层不同区段轨迹结构的分维值。计算结果表明：每一个断层段具有一个特征性的分维值,轨迹结构越复杂,分维值越高,现今活动性越强;其中,仙女山断层带中段分维值最高, Ｄ＝ １２５７,而松园坪断层北段最低, Ｄ＝ １０１８。结合地震活动分析发现：仙女山断层带是清江下游现今活动最强的活动断裂;仙女山断层带的中小地震活动,具有间歇式 分段振荡迁移的特性;时间上地震活动期为１～５ａ,相对平静期为１０ａ 左右;空间上地震活动从南段开始,振荡迁移到北段,然后又向中段迁移,目前地震活动似乎正在向中南段边界迁移;并且,中南段断裂轨迹结构比北段复杂,分维值也高,地震活动强度相对较大,因此,未来仙女山断层带可能发生的中强地震（ Ｍｓ＝ ５０ 级左右）将主要集中于中南段,而不是北段。     

基于构造活动历史的活断层工程避让研究

活断层工程避让在本质上属于工程抗断问题,其目的是减少活断层未来发生地表破裂时对建筑物的破坏.不是所有活断层都能产生地表破裂,只有地震活断层才是工程避让的对象.各种研究方法确定的活断层工程避让安全距离,是否适用于某一具体的活断层,尚需对活断层本身开展相关研究.本文基于活断层研究的基本方法,分别以贺兰山东麓断裂和银川隐伏断裂为例,通过对活断层构造活动历史的分析,以活断层的过去预测未来,为裸露和隐伏活断层的工程避让提供依据.对裸露活断层而言,采用地震地质填图、槽探、断层陡坎地貌调查的方法,鉴定其是否为地震活断层,古地震和断层陡坎地貌的原地复发特征是确定工程避让位置的依据,探槽剖面断层带宽度及断层陡坎宽度可作为避让距离的参考.对隐伏活动断裂而言,首先应通过多种手段进行断层定位,槽探和钻探是鉴定地震活断层并进行构造活动历史分析的基础.古地震事件的原地复发、以及钻探剖面不同深度不同沉积时期的地层界线的断距变化是分析未来地表破裂位置的主要依据,已有断层面在地表延伸的位置是下次地震地表破裂发生的位置,是工程避让的参照.通过分析,认为前人统计的15m避让距离适用于贺兰山东麓断裂和银川隐伏断裂,银川隐伏断裂考虑最大定位误差后的避让距离为40m.     

库车坳陷区喀桑托开逆断裂-背斜带晚第四纪以来变形特征及活动速率

通过对喀桑托开逆断裂-背斜带的野外地质调查,对构造带的几何展布及断裂的晚第四纪新活动特征取得了新成果。研究认为喀桑托开逆断裂-背斜是拜城盆地北缘近EW向展布的活动逆断裂-背斜带,它由库热格热木-巴什基齐克逆断裂-背斜带和吐孜麻扎-喀桑托开逆断裂-背斜带组成,呈北缓南陡的不对称紧闭线状褶皱。喀桑托开逆断裂-背斜属典型的断层扩展褶皱,此类构造的地壳缩短主要是由控制背斜发展演化的断裂上盘整体抬升引起,褶皱隆起作用相对偏弱,变形量主要集中于断裂附近,背斜带晚更新世以来地壳缩短速率约为0.8~1.1 mm/a。通过对背斜南翼断裂古地震陡坎的测量,获得断层最后一次地震形成的陡坎高0.3~0.5 m,由此计算得到断裂全新世中期以来的垂直位移速率为0.3~0.45 mm/a,表明喀桑托开背斜带未来具备发生强震的构造条件。     

龙门山前山断裂大地震原地重复发生的地质地貌证据

龙门山前山断裂大地震是原地重复发生的吗？针对这一问题,对前山断裂的同震地表形变带进行了追踪,并选择5.12汶川地震区九龙、白鹿以及汉旺等3个地点开展了古地震探槽研究工作。调查结果是： 前山断裂5.12地震地表形变带基本沿1 ∶200000地质图上先存基岩断裂发育,但仅限于通济－安昌以南段; 白鹿－八角一带同震地表形变带继承先存断层陡坎或断层沟谷发育; 偏离先存断裂而被一些学者视为断裂全新世活动重要证据的永安附近T1阶地上线性陡坎实为废弃河岸; 白鹿、汉旺探槽剖面揭示这两个地点5.12汶川地震之前至少有过一次古地震事件。这些研究结果表明前山断裂大地震是沿晚第四纪活动断裂原地重复发生的,此次地震是沿先存活动断裂又一次发生的大地震事件,为大地震原地复发模型提供了一个新的震例支持。在沿该断裂周边进行规划建设时应当合理避让。     

临潼-长安断裂带所在陡坎的成因分析

临潼-长安断裂带主要由两条主断层和两条分支断层组成,断层基本沿北东向的黄土塬陡坎展布,陡坎高30～128m不等。虽然断层和陡坎有很好的重合关系,但陡坎并不完全是断层所形成,主要原因有:1)野外断层露头表明,断层错断S1古土壤层一般为0.2～1.5m,最大为6.0m,错断S₂～S₄古土壤层也仅有几米,与断层所在的陡坎高度相比,断层的错距很小;2)高桥和月登阁钻探结果显示,钻孔中早更新世地层上部断层错距分别不大于24.45m和8.49m,即断层在黄土塬基座中的错距比相应的黄土陡坎高度要小;3)在某些局部地段断层并不随陡坎拐弯而拐弯;4)深孔资料显示有侵蚀现象。综合分析,临潼-长安断裂带所在的陡坎是侵蚀作用和断层错动共同作用的结果,陡坎的形成以侵蚀作用为主,断层的错动量很小。地壳抬升、断块掀斜运动产生断层,新近纪或早更新世"三门湖"在已有的断层位置发生侵蚀,两者共同作用形成了现今地貌陡坎。     

六盘山东麓断裂南段断裂沟槽韵律沉积特征对最新活动时代的限定

六盘山位于华北断块西部鄂尔多斯块体与青藏块体祁连断褶带之间的构造转换部位。前人对六盘山东麓断裂南段进行过一定程度的研究,根据地貌特征推断六盘山东麓断裂南段晚更新世以来不活动。根据断裂特征,大致可将六盘山东麓断裂划分为北段、中段和南段。活动断裂带上的断裂沟槽沉积物表现为由多个粗粒层与细粒层交替的韵律层序结构,韵律沉积特征与断裂活动有直接关系。在六盘山东麓断裂南段冶家村西发现一个断裂沟槽韵律沉积剖面,共鉴别出三期韵律沉积组合。通过分析认为本剖面所反映的韵律沉积特征应为构造成因。对断裂沟槽沉积物采样测年的结果表明,该段断层分别在约500 a BP后、6 ka BP后和15 ka BP前有过明显的地质活动。确认六盘山东麓断裂南段晚更新世以来有过多次活动,是一条活动断裂带。     

郯庐断裂带渤海湾北段早新生代逆冲推覆的生长褶皱证据

高分辨率的地震剖面显示辽河盆地西部凹陷深部存在一生长断层转折褶皱。本文对地震剖面的构造变形以及褶皱两翼的生长前、生长和生长后地层的变形几何关系进行详细构造解析;利用断层转折褶皱几何变形的计算机模拟技术分别对西部凹陷南段、北段的生长断层转折褶皱进行几何变形过程的模拟,提取构造特征并与实际地震反射剖面进行对比。研究结果表明,郯庐断裂带渤海湾北段分支断层台安 大洼断层在早新生代就存在逆冲推覆过程,构造活动主要发生在沙河街组三段下至馆陶组沉积前(E2s3下～N1g前),其逆冲推覆速率为 0.116 mm/a。     

西藏尼木1901年M63/4地震的发震构造探讨

史料记载1901年4月26日西藏尼木发生M 63/4级地震,其发震构造尚未有报道,对其发震构造的厘定有助于理解尼木地堑群的地震复发规律,科学评价周边地区的未来强震危险性。遥感解译与地质调查表明,尼木地堑群内部的庞刚地堑西边界断裂长约30 km,走向近北西—北北西,以彭刚玛曲为界分为南北两段。北段断裂地貌线性特征显著,陡坎发育,断错了多级冰碛物及河流阶地。位移恢复结果显示,河流阶地垂直断距T0约1.0 m,T1约2.6 m,T2约5.0 m。南段断裂沿虾庆曲展布,地貌线性特征显著,陡坎发育,断错了多期冲洪积扇体。尼木县城北部发现断裂错动T2阶地剖面,显示该断裂延伸至尼木县城北部。根据位移-震级经验公式计算,庞刚地堑西边界断裂最新一次地震的矩震级约为MW6.8,这与尼木地震比较吻合。遥感解译、地质调查与震级表明,庞刚地堑可能为1901年尼木地震的发震构造。结合历史地震记录分析认为,尼木地堑群中各个地堑具有独立发生中强地震的能力,其地震复发模式及其与亚东-谷露裂谷南北两段的地震活动差异等尚需进一步研究。     

青藏高原北缘三危山断裂晚第四纪以来的逆冲运动及其深部构造特征

三危山断裂为阿尔金断裂带东段的重要分支,位于青藏高原北缘北向扩展的前缘位置,为一条左旋走滑兼逆冲的活动断裂。通过卫片解译和野外实际调查,发现三危山主断裂穿过鸣沙山后,向西至党河水库及阳关镇附近以断层陡坎的形式出露地表。由阳关镇段向西至党河水库段,穿过鸣沙山至三危山主断裂,断层陡坎的形态由复杂变简单,落差基本集中于2～6m,但呈现逐渐减小的趋势,水平位移量也逐渐变小,反映了断裂活动强度由西向东逐渐减弱的特点。探槽和剖面解译结果显示,该段断裂错断下更新统玉门组（Qp1）砂岩和砾岩、中更新统酒泉组（Qp2）砂砾石层以及上更新统（Qp3）冲洪积砂砾石层。卫片解译、野外实地调查和深部大地电磁（MT）剖面的解译结果表明,南截山断裂向西在莫高窟南侧与三危山断裂交汇,二者在深部向阿尔金断裂收敛,上述三条断裂共同构成区域挤压性非对称半正花状构造。高原北缘的扩展是通过一系列北东-南西向走滑断裂活动及其所夹地块向北东运动和挤压实现。     

西藏尼木1901年M 6?地震的发震构造探讨

史料记载1901年4月26日西藏尼木发生M 6?级地震,其发震构造尚未有报道,对其发震构造的厘定有助于理解尼木地堑群的地震复发规律,科学评价周边地区的未来强震危险性。遥感解译与地质调查表明,尼木地堑群内部的庞刚地堑西边界断裂长约30 km,走向近北西—北北西,以彭刚玛曲为界分为南北两段。北段断裂地貌线性特征显著,陡坎发育,断错了多级冰碛物及河流阶地。位移恢复结果显示,河流阶地垂直断距T0约1.0 m,T1约2.6 m,T2约5.0 m。南段断裂沿虾庆曲展布,地貌线性特征显著,陡坎发育,断错了多期冲洪积扇体。尼木县城北部发现断裂错动T2阶地剖面,显示该断裂延伸至尼木县城北部。根据位移-震级经验公式计算,庞刚地堑西边界断裂最新一次地震的矩震级约为M_W 6.8,这与尼木地震比较吻合。遥感解译、地质调查与震级表明,庞刚地堑可能为1901年尼木地震的发震构造。结合历史地震记录分析认为,尼木地堑群中各个地堑具有独立发生中强地震的能力,其地震复发模式及其与亚东-谷露裂谷南北两段的地震活动差异等尚需进一步研究。      

白鹤滩水电站库区小江断裂带活动性研究

小江断裂带北段为白鹤滩水电站库区内规模最大的断裂构造,其几何展布特征与活动性对库区移民及其就近安置规划有明显的制约作用。通过对小江断裂北段大比例尺调查、断裂带石英形貌扫描以及现场氡气测量等综合研究,重新界定了小江断裂带北段展布,即北起宁南县华弹镇,沿金沙江左岸经永乐村,鲁吉、溜姑延伸至蒙姑以南,断裂带总体向西陡倾。石英微形貌统计分析与应力痕迹微形貌观察结果表明,断层强烈活动时间在晚更新世,同一石英颗粒表面具有代表两种滑动方式（蠕滑和黏滑) 的应力痕迹组合,应力痕迹的溶蚀程度、叠加和切割关系表明,断层在晚更新世的滑动至少有3个亚期次,早期为蠕滑,中晚期为黏滑。小江断裂北段的潜在地震危险性评估表明,其可能发生强震的最大震级约在M_S6.8级~M_S7.1级左右,为未来仍有可能再次活动的强震地区。     

川西理塘断裂带的空间展布与第四纪左旋走滑活动的遥感影像标志

遥感技术具有宏观性、直观性、时效性以及不受其他外部因素制约的特点,在活动断裂的研究中具有很大的优势。文章在系统总结活动断裂的遥感影像标志的基础上,综合利用Landsat ETM、ALOS、Google earth及ASTER GDEM(ASTER全球数字高程模型)等影像资料,结合前人研究成果及关键地段的野外实地考察,对展布于青藏高原东南缘之藏东-川西高原地区的理塘左旋走滑活动断裂带进行了详细分析与研究,结果显示该断裂带整体呈不连续的北西-南东向弧形展布,全长可达400km左右。根据该断裂的几何展布对其进行分段,自北西向南东可分五段,依次为:卡贡断裂、章德断裂、毛垭坝断裂、理塘断裂及康嘎-德巫断裂。综合分析不同断裂段的影像特征、错断地貌特征及现代地震活动情况表明,整条断裂带南段的毛垭坝-理塘-德巫断裂段的影像特征最明显、最连续,活动性明显较北段显著,这一特征可能暗示青藏高原内部物质向东挤出的速率有自西向东加快的趋势。     

河北平原隆尧地裂缝成因机理与模式研究

隆尧地裂缝是华北平原地区规模最大、活动性最强、灾害程度最为严重的构造地裂缝,但其与断裂之间的成因研究一直缺少系统的证明材料和完整的理论分析,即隆尧地裂缝与断裂之间是怎样的成生关系仍较为模糊。文章根据现场调查、探槽、地球物理探测和钻孔联合剖面等方法,分析了隆尧地裂缝几何运动特点和深部构造特征,探讨了隆尧地裂缝的成因机理和模式。研究结果表明:隆尧地裂缝（主要指西段）的发育位置与隆尧活动断裂基本重合,地裂缝走向近EW,倾向南,倾角60°~80°,南盘相对北盘下降,具正断性;同时,地裂缝面处黏土层中发育擦痕,上盘发育的分支裂缝与主裂缝相交成“y”型,地裂缝上下盘位移差随深度增加;地球物理探测解译隆尧活动断裂上断点埋深40~50 m,钻孔联合剖面揭示隆尧地裂缝向下延伸与隆尧活动断裂上断点吻合。地裂缝发育位置、产状、几何特点、运动特征与物探解译、钻孔联合剖面揭示的隆尧活动断裂一致,因此,隆尧地裂缝与隆尧活动断裂直接相连。根据上述成因理论,提出了构造地裂缝的一种成因模式——断层直剪式,即:在区域应力加强或转变的基础上,基地隐伏断裂开始蠕滑运动,断层面或断层带向地表延伸,切穿第四系岩土层,在地表形成陡坎。并据此分析了隆尧地裂缝的形成、显现和发展过程,为断层直剪式地裂缝成因研究提供理论指导。     

可控音频大地电磁测深在城市隐伏断层探测中的应用

为了给城市工程建设规划提供基础地质资料,需查明区内断裂的准确位置、产状、覆盖层厚度及空间展布以及深部断面。利用可控源音频大地电磁法(CSAMT)进行勘察工作,结合已知地质资料与地球物理资料,在测区内布设四条剖面,完成了剖面反演及综合解释,给出了区内断裂的准确位置、倾向及发育规模。结果表明:CSAMT法在隐伏活动断裂探测中应用是有效的,地质分析工作提供可靠的基础资料,可在城市隐伏断层探测中发挥重要作用。     

青藏高原东北缘固关-虢镇断裂中段第四纪以来活动特征

固关-虢镇断裂是青藏高原东北缘、鄂尔多斯地块西南缘陇县-宝鸡断裂带中的一条主要断裂,该断裂的运动特征和活动性包含了青藏高原向东北方向扩展机制的重要信息。固关-虢镇断裂中段在卫星影像和DEM图上都显示出清晰的线性影像特征,地貌上表现为清楚的地貌陡坎,陡坎高80～100 m。通过卫星影像判读、野外调查、探槽开挖和年龄测试等方法的综合研究,结果认为固关-虢镇断裂中段第四纪早期有明显活动,并以左旋走滑运动为主,左旋走滑运动利用了早白垩世形成的正断层面;晚更新世以后固关-虢镇断裂停止了活动。造成断裂运动方式和活动性转变的原因是,第四纪以来印度-欧亚大陆碰撞的远程效应到达青藏高原东北缘之后,陇县-宝鸡断裂带周围的块体因为相互作用进行调整,形成了该断裂带局部构造应力以剪应力为主所致。     

曲靖-昭通断裂带北段晚第四纪活动特征

曲靖-昭通断裂带(图1)北段南起昭通盆地,止于四川马边凹陷以北,全长180km。主要由大关口断裂、中坝断裂、高桥断裂、大毛滩断裂、玛瑙断裂和利店断裂以及与之平行的团山断裂、中(关)村断裂等组成。该断裂带总体走向南北,多数断裂为西倾的高角度逆冲断裂。该断裂带控制了部分中生代地层、古生代地层,可能还有震旦纪地层的沉积。因而认为此断裂带形成于晋宁运动之后。上新世以来,尤其是晚更新世以来有明显的活动,表现为以左旋走滑为主,兼有逆倾滑的运动特征。本文在前人资料的基础上,结合本课题的野外调查和航片解译,拟对该活动断裂带北段的几何展布,活动性状,运动学特征以及古地震等进行探讨。     

冀中坳陷北部河西务断层结构及新近纪以来的活动特征分析

河西务断层是渤海湾盆地冀中坳陷北部地区一条重要的控盆断裂，新近纪—第四纪时期渤海湾盆地整体进入热沉降 阶段后，该断层仍然存在构造活动，2018年在河北永清县发生的地震就是由该断层的活动所引发。文章利用地震数据对河 西务断层的结构特征和新近纪以来的活动特征进行分析，结果表明，河西务断层新近纪以来具有右旋走滑的张扭特征，主 断层在剖面上具有负花状结构，平面上具有分段性，北段和南段兼具右旋走滑和拉张的特征，中段则主要表现为右旋走滑 特征。运动学模型表明，这种分段差异性主要由各段主断层走向和块体走滑运动方向的夹角所决定。