基于ALOS PALSAR影像的莫勒切河洪积扇地貌面定量分期

洪积扇是干旱—半干旱地区最普遍、最基本的地貌,洪积扇地貌面记录了第四纪以来构造活动、气候变化的重要信息,为构造运动、古环境和地貌演化等方面的研究提供参考,但目前缺少可靠的区域洪积扇地貌面定量分期方法。洪积扇地貌面的粗糙度是地貌演化过程中一个重要的特征。本研究利用合成孔径雷达(SAR)技术,选择公开的空间分辨率为15m的L波段ALOS PALSAR数据,采用横剖面线法获得不同级洪积扇地貌面的后向散射系数,实现阿尔金断裂带西段莫勒切河洪积扇地貌面的大范围定量分期。结果表明:1) L波段HH极化方式的SAR数据对洪积扇地貌面的粗糙度特征敏感,适合划分莫勒切河地区不同级的洪积扇地貌面; 2)在相对平坦的干旱—半干旱地区,SAR数据的后向散射系数主要表征地表的粗糙度,利用后向散射系数可对洪积扇地貌面进行大范围定量分期; 3) SAR数据的后向散射系数为划分不同级的洪积扇地貌面提供了一种定量参考指标,可减少因洪积扇地貌面的空间分布不连续导致的地貌面分期误差。     

初论贺兰山前洪积扇断层陡坎

银川盆地是个四周被断裂围限的新生代地堑,活动断层屡见不鲜。地堑西侧的洪积扇上,多处见有陡坎,著名的红果子沟长城错动正位于两条洪积扇陡坎上。但是,盆地中最长、最壮观的还是贺兰山中段苏峪口外的洪积扇陡坎(图1)。此陡坎曾被一些研究者推测为断层。但另一些地质学家由于没有直接见到断层面和其     

河西走廊西洞西滩冲洪积扇线性陡坎非构造成因分析

构造、侵蚀与人为等多种因素均影响着冲洪积扇线性陡坎的形成和发现。结合无人机高分辨率遥感影像解译、地形地貌剖面分析、探槽开挖、工程地质剖面分析和音频大地电磁探测等多种方法,对河西走廊西洞西滩冲洪积扇发育的线性陡坎地貌由浅及深开展综合对比分析,得到如下结论：地形地貌剖面显示线性陡坎两侧地形高程递变平缓,未见变形现象;探槽揭示了线性陡坎两侧下伏的地层连续,底部地层近水平产出且产状明显小于顶部地层,未见地层错断现象;工程地质剖面表明线性陡坎两侧的Q₃冲洪积砂卵砾石层顶面连续,未见地层错动现象;音频大地电磁探测结果显示线性陡坎两侧下伏基岩界面连续完整,未见断层通过迹象。因此,综合认为河西走廊西洞西滩冲洪积扇发育的线性陡坎地貌是由大磁窑河水侧向侵蚀作用形成的,而非构造作用所致。     

博—阿断裂带中东段晚第四纪以来滑动速率

通过对新疆博—阿断裂带中东段的实地调查,发现断裂在吐鲁番盆地西南山前冲洪积扇上形成了冲沟右旋错动、断层陡坎、挤压隆起等与断裂活动相关的典型断错地貌。对比区域地貌面的分布和年龄,并结合测年结果,认为研究区内主要分布了3期冲洪积扇,并对应3级河流阶地。实测Fan3冲洪积扇上冲沟的最大右旋位错达40.8 m,其余分布在22～27 m区间内,Fan2冲洪积扇上冲沟的右旋位错达26.5 m,结合光释光年代样品的测试结果,得到1.8万年以来断裂平均右旋走滑速率为(1.42±0.18)mm/a。     

洪积扇顶部活动走滑断裂的断错地貌分析 ——以新疆塔城盆地东缘阿合别斗河冲洪积扇为例

依据山前洪积扇顶部的扇形地形和向下游方向逐渐降低的地形特征,文中首先分析了断层面直立、向河流上游倾斜、向河流下游倾斜3种条件下左旋走滑断层错动在洪积扇顶部形成的断层陡坎的坡向和高度变化.其次,分析了左旋逆走滑断层、左旋正走滑断层在不同断层倾向条件下,断层错动在洪积扇顶部形成的断层陡坎的坡向和高度变化.利用无人机实测地形...     

博罗可努-阿齐克库都克断裂精河段晚更新世以来的断错地貌和走滑速率

博罗可努-阿齐克库都克断裂(博-阿断裂)是中天山与北天山的板块会聚边界,它NW向斜切天山山脉,是一条继承性的右旋走滑活动断层。研究其活动性质、限定其滑动速率有助于理解天山地区晚第四纪构造变形模式、应变速率分配情况及评估区域地震危险性。文中通过卫星遥感影像解译及野外考察,基于地貌面高程、水系密度和切割深度等,将精河东南的冲洪积扇分为4期,由老到新分别命名为Fan1、Fan2、Fan3和Fan4。利用无人机航拍获取断裂附近的高精度影像,并对冲洪积扇上发育的冲沟、阶地陡坎等进行构造地貌解译,发现Fan1、Fan2和Fan3 3期冲洪积扇上发育右旋位错冲沟及断层陡坎。其中,Fan2b、Fan3a和Fan3b上的冲沟最小右旋位错约6m,最大位错分别为(414±10) m、(91±5) m和(39±1) m; Fan2b与Fan3a分界的地貌陡坎被右旋位错(212±11) m。结合前人在天山北麓得到的阶地或冲洪积扇的堆积年龄,并与古里雅冰芯气候曲线进行对比,推测Fan2b、Fan3a和Fan3b 3期冲洪积扇的下切年龄分别为56～64ka、35～41ka和10～14ka。博-阿断裂自冲洪积扇Fan2b、Fan3a和Fan3b形成以来的滑动速率分别为3. 3～3. 7mm/a、2. 2～2. 6mm/a和2. 7～3. 9mm/a,利用蒙特卡洛模拟方法拟合得到晚更新世以来其平均右旋走滑速率为(3. 1±0. 3) mm/a。     

东天山地区伊吾断裂晚第四纪活动特征

通过对伊吾断裂的实地调查,发现断裂在伊吾县城北侧的山前地带断错了晚第四纪洪积扇、T_3河流阶地,在地表形清晰的陡坎地貌,T_1阶地未见明显错动。依据探槽及天然露头揭露的剖面,认为研究区内断裂的运动方式以高角度逆冲为主。实测洪积扇上陡坎的高度在5～13 m区间内,T_3阶地的垂直高差达26 m,光释光测年结果表明研究区内T_3阶地的年龄为71～108 ka,初步估计伊吾断裂晚第四纪以来的垂直活动速率为0.24～0.37 mm/a。     

山西交城断裂错断全新世洪积扇

航片判读及野外调查发现,位于山西太原盆地西界,交城至清徐县长约26km的山前地带,展布着一系列断续分布、总体呈NEE走向的洪积扇陡坎(图1)。 这些冲洪积扇陡坎展布在山前各冲沟沟口处,位于人山寺沟、大峪沟、桃园沟、泽鱼沟、市儿口沟、方山口沟及胡石井等沟沟口均可见到。这些陡坎的高度在1～10m不等。陡坎西北侧抬升,表现为冲洪积台地,陡坎组成台地     

罗云山山前断裂中段土门-贾朱村晚第四纪断错地貌特征

罗云山山前断裂位于山西临汾盆地西侧,控制着盆地的西界。通过对该断裂1∶ 5万地质填图、对河流冲沟阶地及山前断错地貌的调查,介绍了罗云山山前断裂中段土门-贾朱村晚第四纪断错地貌特征。罗云山山前发育D1、D2、D3 等3 级洪积扇,罗云山山前断裂上升盘冲沟发育T1 ～ T5 等5 级阶地。D1 洪积扇与T1、T2 阶地形成于全新世早中期;D2 洪积扇与T3 阶地形成于晚更新世中晚期;D3 洪积扇与T4、T5 阶地形成于中更新世中晚期。罗云山山前断裂中段不同部位断错地貌特征差异较大,D1 洪积扇的断错在席坊沟一带断距约2. 9m;在金殿镇峪口村南西山前断错约3m。D2 洪积扇的断错在土门镇南西堡子村约2. 5m;在杨家庄村西山前断错约4m;在景村西山前断错约6m;在襄陵镇浪泉沟南西侧山前断错约7. 7m。罗云山山前断裂中段山前断错地貌明显,其最新活动时代为全新世。其中,土门段最新活动时代为全新世早期,龙祠段最新活动时代为全新世中晚期。罗云山山前断裂中段晚更新世中晚期以来活动速率为0. 18～ 0. 54mm / a,由北向南活动呈增强趋势;全新世早中期以来活动速率为0. 4 ～ 0. 9mm / a,断裂活动主要集中于席坊沟-峪口一带。罗云山山前断裂中段从晚更新世中晚期到全新世活动速率有增大的趋势,这与该断裂上升盘冲沟阶地从晚更新世中晚期到全新世抬升速率有增大的趋势以及临汾盆地从晚更新世晚期到全新世沉降速率也有增大的趋势具有较好的一致性。     

青藏高原中部五道梁-曲麻莱断裂系西段晚第四纪滑动速率厘定

五道梁-曲麻莱断裂系位于青藏高原中部,关于其晚第四纪活动性迄今鲜有介绍.由高分辨率卫星影像解译和野外地质考察可知,断裂系西段由五道梁南山北缘断裂和五道梁南山南缘断裂组成,二者分别断错了五道梁南山两侧的各级洪积扇.通过洪积扇上的断错地貌分析和光释光测年方法得到南缘断裂缩短速率为(0.25±0.11)mm/a,北缘断裂缩短...     

地形坡度和高程变异系数在识别墨脱活动断裂带中的应用

喜马拉雅东构造结位于青藏高原东南端,是欧亚板块与印度板块碰撞、会聚的地带,其内部的南迦巴瓦峰地区是喜马拉雅山东段的最高山峰,雅鲁藏布江围绕南迦巴瓦峰形成一个"几"字形的大转弯。南迦巴瓦地区东侧的雅鲁藏布江河谷位于喜马拉雅山的南麓,属于亚热带湿润气候区,分布有茂密的热带雨林植被。该地区的阿尼桥右旋走滑断裂带是南迦巴瓦构造结的东边界断裂。利用30m分辨率的DEM数据,在Arc GIS软件平台上获得了南迦巴瓦及其周边地区的地形坡度和高程变异系数2个定量地貌参数。在地形坡度分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江东西两岸的山体地形为坡度>30°的陡坡,在陡地形坡度的背景下,存在NE走向、断续分布的坡度为5°～25°的缓坡条带。地形高程变异系数分布图上,墨脱附近的雅鲁藏布江两岸地形为高程变异系数>0. 9的高地形起伏区,在高地形起伏区的背景上,发育NE走向、断续分布的高程变异系数为0. 2～0. 9的缓地形起伏条带。通过野外地质地貌调查和探槽开挖,发现上述地貌参数异常条带处为活动断裂通过的位置。上述工作表明,地形坡度和高程变异系数2个地貌参数的定量分析有助于发现地形坡度大、植被覆盖严重、剥蚀强度大的地区的活动断层。     

利用R语言半自动化提取河流阶地——以米家山黄河阶地为例

构造活跃地区阶地的发育对于分析不同时间域下的构造变形或气候作用具有重要意义。因此,如何利用有效的定量方法提取和精细刻画这类地貌特征显得极为重要。R语言是一种集统计分析和图形显示于一体的优秀编程语言,目前已被广泛应用于医学、生物学等领域,但尚未应用于地质与地貌学领域。文中以海原断裂带景泰—哈思山段的米家山东侧保存较好的多级黄河河流阶地为研究目标,初步尝试基于R语言对Sf M技术获取的高精度地形数据进行分析和可视化,完成了对米家山黄河阶地的半自动提取,共划分出20级河流阶地,同时揭示出较年轻的阶地具有较好的连续性和延伸性,而较老阶地的连续性和延伸性则相对较差,且老阶地变形逐渐趋于明显,阶地年龄越老,其似半抛物线形态的翘曲越明显,反映了米家山东侧多级阶地形成后的不同演化历史。此次试验结果表明R语言有望成为高精度地形数据分析和可视化的有效工具。     

宗务隆山南缘断裂构造地貌特征与晚第四纪滑动速率

宗务隆山南缘断裂位于柴达木盆地东北缘,是祁连山南缘与柴达木盆地的边界逆断裂,对其晚第四纪活动性进行研究对于理解祁连山地区应变分配模式以及该地区断裂向柴达木盆地内部的挤压扩展过程具有重要意义。文中通过遥感影像解译和野外地质调查,结合GPS地形剖面测量以及宇宙成因核素与光释光定年,对宗务隆山南缘断裂拜京图和蓄集乡等段落开展了详细的研究。综合分析拜京图和蓄集乡地区不同期次洪积扇的垂直位错以及相应地貌面的年龄,得到宗务隆山南缘断裂晚第四纪以来的平均垂直滑动速率为(0. 41±0. 05) mm/a,水平缩短速率为0. 47～0. 80mm/a,约占祁连山地区地壳缩短速率的10%。这些结果有助于进一步理解祁连山地区的应变分配模式以及柴达木盆地北缘地区的构造变形机制。     

日喀则弧前盆地的埋藏和剥蚀历史——来自低温热年代学的约束

日喀则弧前盆地紧邻印度板块与欧亚大陆碰撞带,研究其剥蚀历史对理解印度板块与欧亚大陆碰撞对造山带剥蚀的影响具有重要意义。文中利用磷灰石裂变径迹(AFT)及锆石和磷灰石的(U-Th)/He(ZHe和AHe)年龄数据,结合已发表的低温热年代数据探讨日喀则弧前盆地的热演化和剥露历史。日喀则弧前盆地磷灰石裂变径迹年龄存在明显的南北差异,南部磷灰石裂变径迹年龄为74～44Ma,对应的剥蚀速率为0. 03～0. 1km/Ma,剥蚀量≤2km;北部磷灰石裂变径迹年龄为27～15Ma,剥蚀速率为0. 09～0. 29km/Ma,但缺失早新生代的热演化历史。而磷灰石的(U-Th)/He年龄表明15Ma BP之后日喀则弧前盆地整体呈现一致的剥露历史。低温热年代数据表明日喀则弧前盆地南部自新生代以来尽管受到印度板块与欧亚大陆碰撞及后期断层活动的影响,海拔由海平面抬升至4. 2km,但一直保持缓慢的剥蚀,表明高原隆升并未直接促使该地区的岩石剥蚀速率加快,这与快速剥蚀即代表造山带开始隆升的假设不相符。此外,日喀则弧前盆地北部的低温热年代学研究表明晚渐新世—早中新世Kailas盆地仅发育于日喀则弧前盆地与冈底斯造山带之间的狭长地带,并在短期内经历了快速的埋藏和剥露。     

临泽断裂新活动特征初步研究

临泽断裂在地貌上可见3条断层陡坎,总体走向NNW,最长约8 km,东侧和中间陡坎主体倾向E,西侧陡坎倾向W。①利用差分GPS对3条断层陡坎进行了详细的测量,发现临泽断层陡坎较低,局部发育多级断层陡坎,坡角较缓,高度几十厘米至1米多;②在临泽断裂上选取4个探槽剖面进行古地震分析、样品采集和年代测试,发现东侧和中间的断层陡坎为正断层所控制,西侧的断层陡坎为逆断层所控制;③探槽开挖揭露出晚更新世晚期以来,临泽断裂上发生过4次古地震事件,时间分别为(8 895±125)a B.P.之前、(7 245±75)a B.P.～(6 190±20)a B.P.、(5120±20)a B.P.～(4.8±0.5)ka和(2 550±50)a B.P.～(2 326±64)a;④全新世以来可以确定3次事件,较早一次事件与榆木山北缘断裂上较早一次古地震事件时间比较吻合,说明临泽断裂可能是榆木山断裂向河西走廊内部继续活动的延伸;最后一次古地震事件的离逝时间约为2 500 a,表明临泽断裂全新世活动一直比较强烈。     

新型地震预警方法研究及预警能力分析

本文研究了一种不同于传统地震预警方法的新型预警方法。这种预警方法利用数据同化技术对实时波动场进行精确估计,然后再利用基于辐射传输理论的蒙特卡洛直接模拟法对波动能量的传播做数值模拟,并最终计算预警目标区烈度并做阈值判断发出预警警报。整个预警过程无需触发、无需定位、无需测定震级、无需利用衰减关系,较传统预警方法具有明显不同的技术手段,比较有效避免了传统地震预警方法中一系列基于经验统计规律的误差累积和单纯依靠初至P波信息在应对复杂地震时的局限性。本文选择了2011年3月11日日本M_w9.0地震和2016年2月6日台湾M_w6.7美浓地震作为预警模拟震例,分析并论证了本文预警方法在处理网外地震、网内地震以及复杂地震时的预警能力,最终得出本文预警方法在应对网内地震时具有良好的预警准确性和时效性,以及相对于传统预警方法在处理复杂地震时具有较大的优势。最后,总结并展望了本文研究工作的不足之处和有待继续研究的地方。     

褶皱冲断带时空演化动力学过程的数值模拟

利用库仑临界锥角理论和沙箱物理模拟进行褶皱冲断带的研究时,通常忽略了楔形体介质的内聚力.岩石力学实验结果表明,岩石内聚力通常在几到几十兆帕范围内变化.楔形体介质强度的变化是否会影响褶皱冲断带的时空演化?针对这一问题,我们建立了岩石内聚力分别是10MPa、20MPa和50MPa的3个二维弹塑性有限元模型,模型包含了楔形体介质的弹塑性材料非线性和底部滑脱带的接触非线性.该模型考虑了不同介质强度、底部滑脱带摩擦、重力和边界构造加载的影响,更为符合实际.计算结果表明,岩石内聚力为10MPa时,楔形体内的断坡首先在楔形体近端产生,从近端依次向远端发展;岩石内聚力是20MPa时,断坡开始在楔形体近端产生,随后在远端也开始形成,最后由两端向中间汇聚;岩石内聚力是50MPa时,断坡先从楔形体远端形成,从远端向近端依次发展.我们还讨论了底部滑脱层倾角对褶皱冲断带演化的影响,结果表明较低的底部滑脱面倾角易产生由近端向远端演化的样式,中等滑脱面倾角易产生两端向中间演化的样式,较高滑脱面倾角易产生由远端向近端演化的样式.我们得到了三种不同的褶皱冲断带时空演化的模式,其结果可以用来解释青藏高原东北缘依次向北东方向发展的海原-六盘山断层、天景山断层、烟筒山断层系统的时空演化.     

长江流域碎屑锆石U-Pb年龄物源示踪研究进展

长江的演化对于了解现代亚洲地貌格局的演变,以及探讨河流发育对构造隆升和季风演化的响应均具有十分重要的意义。前人已采用多种方法厘定长江的演化历史,但对长江贯通时限等问题仍存在较大的争议。目前物源示踪是进行河流演化研究的重要方法之一,其关键在于选取的示踪剂能够有效地代表源区信息并能准确定年。锆石的封闭温度高,可十分稳定地记录源区信息,且在河流中广泛存在,采集样品方便,锆石U-Pb年代学分析方法成熟,因而广泛应用于长江流域物源示踪研究。但长江流域面积广泛,流经的地质单元岩性复杂,流域内热历史信息丰富,这导致单纯利用该方法进行物源示踪研究面临诸多亟待解决的问题。文中在国内外研究资料的基础上,基于从"源"到"汇"系统的研究思路,通过对比分析,指出基于碎屑锆石U-Pb年代学进行长江流域物源示踪研究的局限性以及需要注意的问题。     

利用灰岩断层面形貌特征识别罗云山山前断裂古地震信息

以山西地堑系罗云山山前断裂的基岩断层面为例,用陆基Li DAR扫描获取了断层面形貌学数据,采用各向同性变差函数法计算了断层面形貌的分维值。结果显示,断层面形貌在高度上具有显著的分带性,每个分带的特征分维值随断层面高度的增加呈阶跃式变化。分析认为这种形貌特征可能反映了断层面与多次地震相关的间歇式出露方式。分带高度指示了约3m和1m的2组同震倾滑位移量,各分带之间的分维值过渡带是断层面缓慢剥露的结果。与片麻岩区的断层面形貌学研究结果相比,灰岩断层面形貌学分维值随着暴露时间的增加而减小,2种岩性区的断层面分维值D与断层面高度H呈现类似镜像的关系,在气候构造条件大致相同的情况下,考虑为岩性差异的影响。     

北京市应急避难场所的空间布局与服务效能评估

基于GIS空间分析技术和实际调查数据,通过构建避难场所综合服务效能指数,对北京市应急避难场所的空间分布特征及其服务效能进行了评估。结果表明:北京市应急避难场所分布具有明显的空间不均匀性,其综合服务效能大体可以分为4个层级,综合服务效能最低的地区主要集中于北京城市发展新区和生态涵养发展区。北京市避难场所总体分布与人口分布趋势基本一致,但其总体设计容量远低于需求容量,且区域间差异明显。北京市主城区基本都是避难场所服务配置缺口面积较高的区域。综合考虑多方面影响因素,加强避难场所布局与人口避难需求之间的协调统一,是提高应急避难场所服务效能的根本途径。