云南莲峰、昭通—鲁甸断裂带面积—高程积分的构造地貌研究

笔者等基于ASTER GDEM数据,提取莲峰、昭通—鲁甸断裂带集水区,计算该区亚流域盆地的面积—高程积分值,并结合野外剖面特征、历史地震、断裂构造特征及活动特征等,初步探讨了莲峰、昭通—鲁甸断裂带的构造地貌特征及其动力学机制。得到以下几点认识：(1)研究区除鲁甸盆地外,大部分地区的地貌发育阶段为壮年期;(2)研究区面积—高程积分值(HI)主要受控于构造活动,岩性的抗侵蚀性和水系侵蚀发挥局部或次要作用;(3)面积—高程积分值(HI)对研究区不同构造抬升强度地区的响应方式不同：构造强烈抬升区,HI值反映了集水流域受到强烈的构造抬升和侵蚀的共同作用;构造抬升减弱区,HI值反映了缓慢的构造隆升和沉积作用的共同结果。     

龙门山中段山前河流Hack剖面和面积-高程积分的构造地貌研究

2008年5月12日龙门山发生了8.0级特大地震,仅仅时隔5年,在2013年4月20日,龙门山构造带南段又发生了M7.0级地震,说明该区域构造运动频繁发生,也因此成为地质地貌学家研究构造—地貌—水系的理想场所。构造活动对河流的发育、形态（纵剖面形态、平面形态、三维地貌）等有重要影响。基于DEM数据,本文提取了龙门山中段山前地区的湔江（R1）、金河（R2）、绵远河（R3）、干河子（R4）和安昌河（R5）5条河流及其次流域,分别计算了5条河流的Hack 剖面、河长坡降指标（SL参数）以及标准化坡降指标（SL/K）等构造地貌参数,并计算了这5条河流及其次流域的面积-高程积分值,对该地区的构造活动、地貌演化特征进行分析。研究表明：1）龙门山中段山前地区5条河流的Hack剖面皆呈上凸形态,表明龙门山中段山前地区处于构造抬升状态; 2）该地区的SL参数主要反映的断裂构造活动信息,SL参数在映秀-北川断裂峰值最为明显,说明该地区该断裂的活动性最强; 3）龙门山中段的5条河流面积-高程积分线接近凹形,该地区地貌演化整体上处于“壮年期”向“老年期”过渡阶段; 4）龙门山中段山前地区构造活动性在空间上有差异性,该地区的中南段活动性较强,北段地区活动性较弱。     

鲁甸地震(Ms6.5)临震预测、中期预测及中地壳流变结构

2014年8月3日16时30分, 在云南省昭通市鲁甸县(27.1°N, 103.3°E)发生M_s6.5地震, 震源深度10 km, 死亡617人, 失踪112人, 受伤3 143人, 受灾人口108.84万人.根据月亮赤纬角、太阳黑子极值年等周期变化及两者的叠加效应, 总结出2013—2014年是云南强震高危期, 具备M_s7地震的发生条件.次年, 利用基础SW前兆仪的临震预测指纹法信息, 制定了2014年底211号地震预测表, 预测了2014年8月四川(26.18°N, 105.33°E)将发生M_s5.3地震发生.2014年8月3日云南鲁甸M_s6.5地震表明: 这次地震的指纹法预测时间相差1天, 震中相差226 km, 震级误差M_s1.2.通过构造背景、地壳速度结构和震源机制研究, NW向的包谷垴-小河左旋走滑断裂是鲁甸地震的发震断裂.中下地壳低速(高导)体与包谷垴-小河断裂交接部位是流变界面能量释放的位置, 即本次地震的震源位置, 为板内地震三层次构造模式提供了一个新的案例.      

北天山乌鲁木齐河流域面积-高程积分及其地貌意义

定量构造地貌研究有助于理解构造与地表过程之间的耦合关系及其对地形地貌发育的影响,数字高程模型(DEM)和地理信息系统(GIS)空间分析技术的结合为开展这方面的研究提供了新途径.利用这一方法,对北天山乌鲁木齐河流域进行地貌计量指标的综合分析.构造上,乌鲁木齐河流域分为山前坳陷区、南山隆起带、后峡断陷带以及天山主脉等构造分区.本文首先分析了DEM数据精度、流域面积与空间分布特征对面积-高程积分的潜在影响,根据分析结果,选择合适的面积阈值对乌鲁木齐河流域开展面积-高程积分分析,进一步结合高程频率分布特征探讨该流域地形地貌演化特征.结果表明,1)面积-高程积分受DEM数据精度的影响不显著,但其具有明显的流域面积和空间依赖性;2)基于面积-高程积分分析,乌鲁木齐河流域各构造分区的地貌演化阶段存在差异,除后峡断陷带地貌演化趋于老年阶段外,其余均处于壮年演化阶段;3)各构造分区平均高程频率分布状态表明,山前坳陷区、南山隆起带和天山主脉地形目前均处于前均衡—均衡状态演化阶段,后峡断陷带地形则为后均衡演化阶段.     

基于面积-高程积分的叶尔羌河山区流域地貌发育特征及其控制因素研究

以叶尔羌河山区流域为研究对象, 利用ArcGIS中的水文分析工具获得1357个集水区的面积-高程积分(HI)值, 定量化研究帕米尔弧形构造带东缘叶尔羌河山区流域的地貌发育特征及其控制因素。结果表明: 1)叶尔羌河山区流域的1357个集水区面积与HI均值的相关性较差(R²=0.0936), 表明集水区面积对HI均值的影响较小; 2)HI值介于0.0717~0.6485, 均值为0.4056, 整体处于地貌发展的壮年期, 是构造、岩性和气候等因素共同作用的结果; 3)HI均值排序为断裂带区域(0.4148)>整个流域(0.4056)>非断裂带区域(0.4004), 表明构造活动是地貌发育的影响因素, 其影响主要表现在断裂带的规模和活动性; 4)非断裂带区域不同岩性的HI均值排序为: 变质岩(0.491353)>冰、雪及现代冰川(0.491351)>花岗岩(0.4426)>海相沉积岩(0.4098)>陆相沉积岩(0.3890)>海陆交互相沉积岩(0.3813)>第四系沉积物(0.3598), 表明岩性是地貌发育的重要影响因素, 且岩石的抗侵蚀能力差异是影响岩性与地貌的关系的重要因素; 5)气候主要通过降水和气温控制河流径流量来影响河流的侵蚀作用和搬运作用进而影响流域内地貌发育, 多年平均年降水对流域的地貌发育的影响较小, 多年平均年气温对流域的地貌发育有特别重要的影响, 是气候对地貌发育的主要控制因素。

     

基于面积-高程积分法的岷山雪宝顶-九寨沟地貌形态分析

近一个世纪以来,关于冰川成因主流的一种理论是冰川发育的构造-气候耦合模式,为了研究构造活动在冰川发育中的作用,选取构造活跃的岷山雪宝顶（5588m）-九寨沟为研究区,以DEM数据为基础材料,结合ArcGIS的地图处理软件ArcMap分析技术,采用面积-高程积分方法对雪宝顶地区、九寨沟地区和岷江西侧的地貌形态特征进行分析。研究结果显示：雪宝顶地区、九寨沟地区和岷江西侧面积-高程积分（HI）分别为0.54、0.46和0.39;面积-高程积分曲线均呈S型形态但逐渐变凹,反应3个区域构造活动特征。地貌演化阶段均属于壮年期,但雪宝顶地区靠近幼年期,岷江西侧接近老年期,反应区域先后抬升或者抬升的幅度依次减小。3个地区1810个板块的HI值呈现出明显的区域分异,显示冰川作用和岩性差异对局部面积-高程积分值的大小的影响。研究区的冰川发育与构造作用密切相关。

     

基于面积-高程积分值的喀斯特地貌演化动力机制研究

洼地是喀斯特地形分化的元地形,定量化阐述洼地与整体地貌之间的协同演化对于揭示喀斯特地貌空间结构差异及其差异演化的动力学机制具有重要意义。将地理信息系统的数字地形分析与戴维斯地貌循环论、面积-高程法结合,以盘龙河-泸江喀斯特流域为研究对象,探讨从古夷平面向阶梯状地形格局转变背景下喀斯特地貌的分异规律及其动力学机制。结果显示：1）从上游、中游到下游,洼地的数量分别为8145个、5636个、1883个,平均密度分别为1.96个/km²、1.23个/km²、0.61个/km²,平均深度分别为22.6 m、34.9 m、12.8 m;峰丛数量分别为9094个、7281个、5710个,平均密度分别为2.19个/km²、1.59个/km²、1.86个/km²,平均高度分别为29.3 m、47.8 m、26.1 m。2）从流域汇口到源头可划分为堆积孤丘平原、构造侵蚀花岗岩中山、斜坡峰丛谷地、溶原缓丘-断陷盆地和构造溶蚀亚高山这5个地貌区,对应的平均坡度分别为16.8°、23.5°、22.4°、12.5°、19.8°,平均起伏度分别为311 m、605 m、393 m、170 m、323 m。3）流域平均面积-高程积分值为0.352,洼地平均积分值为0.508,属溶原背景下的回春型壮年晚期地貌,5个地貌区的区域面积-高程积分值分别为0.147、0.425、0.510、0.355、0.397,洼地面积-高程积分值分别为0.116、0.302、0.598、0.481、0.278。反映高原隆升形成的梯级坡降奠定了盘龙河-泸江流域差异性喀斯特地貌发育的基础,即海拔梯度上的结构动力学和水系发育带来的流域汇流、侵蚀溶蚀顺水力坡度变化,具体过程是洼地的发育和合并。从区域积分值和洼地积分值的大小关系,结合各地貌区内的海拔、坡度、起伏度特征和野外地质地貌调查,认为当洼地面积-高程积分值大于区域面积-高程积分值时,洼地强烈新生和扩张,地貌向起伏度增大的青年期发展;反之洼地发育减弱或停滞,地貌向夷平蚀低的准平原化发展。由此可见,洼地面积-高程积分值可作为喀斯特区地貌演化动力增强或减弱的定量化指标。

     

祁连山内部门源盆地地貌特征及构造意义

祁连山位于青藏高原东北部边缘,是青藏高原向北东方向挤压扩展的前缘部位,其典型流域地貌特征记录了该地区的新构造活动和地貌发育演化过程。门源盆地是位于祁连山中段内部的一个典型的山间盆地,其发育模式和地貌特征与构造活动有着直接的关系。为探究门源盆地北缘断裂及其不同区段构造活动性的差异及其成因,文中基于30m分辨率数字高程模型（DEM）数据,采用ArcGIS空间分析技术,提取了盆地北缘横穿山体的15条河道的面积−高程积分（HI）和积分曲线（HC）,再利用克里金插值法得到HI值在盆地空间上的分布特征。结果表明,以门源盆地北缘断裂走向转折处——老虎沟为界,其西侧河道流域的HI值整体较高,东侧HI值普遍较低;结合野外活动构造调查结果,发现老虎沟东侧断裂已经挤压扩展到盆地内部,并发育一系列的活动逆断层−褶皱带,由此推断断裂走向变化及北东向断裂导致了流域HI值的分布差异。同时,盆地内部青石嘴镇附近出现一处HI高值异常,结合大地电磁探测结果推测盆地内部存在一条隐伏断层。另外,多数河道在主断裂通过上游一定位置时出现了河长坡降指数（SL）峰值波动,说明SL波动位置与断裂通过河道位置具有良好的相关性,即构造活动可以对SL产生显著影响;而处于岩性变化位置附近的波动异常,可能表明局部河段的岩性变化对SL也有一定影响。综合分析表明,门源盆地北缘东、西段的地貌发育具有显著差异,主要受该区域活动构造即门源盆地北缘断裂的控制和影响,上述地貌参数是较为敏感的构造活动性评价指标。     

滇西北程海—宾川断裂带第四纪分段活动性的构造地貌表现与限定

青藏高原东南部边缘的程海-宾川断裂带是一条正断与左旋走滑运动兼具的复合型活动断裂,起着调节青藏高原内部物质向东挤出的重要作用,并控制着区域的主要强震活动.基于GIS（Geographic Information System）技术,利用遥感影像和DEM（Digital Elevation Model）数据提取该区的关键构造地貌信息,对其第四纪分段活动性及特征进行了分析探讨.结果表明,程海-宾川断裂带的第四纪活动具有明显的分段性及空间差异性.其北段的金官-程海盆地主边界断层以正断层活动性质为主,并具有整个断裂带上最高的垂直活动速率;中段的期纳断裂以左旋走滑运动为主,且具有最高的走滑活动速率;南段宾川盆地东缘边界断裂也以正断层活动为主,但垂直活动速率略低于北段.总体上看,程海-宾川断裂带第四纪期间的垂直活动性由北往南降低,水平走滑活动性由中段往南北两端降低.在活动强度方面,程海-宾川断裂带百万年尺度的长期活动速率一直保持着较为稳定的状态,垂直活动速率主要集中在0.09~0.69 mm/a,水平走滑速率在0.20~1.40 mm/a.整体而言,程海-宾川断裂带中多数断裂的第四纪活动性以"中等"和"弱"为主.但历史地震活动表明,其不同段落上的未来强震活动趋势值得关注,尤其是历史强震活动相对空缺的中南段.      

华南、巽他和掸邦地块之间边界断裂的上新世—第四纪大规模构造反转

印度- 亚洲碰撞后，大陆板块沿着大型的左行走滑断裂挤出。规模最大的哀牢山- 红河剪切带(ASRR)将印支地块(巽他地块)与华南地块分隔开来。长约1000 km的红河活动断裂(RRF)沿哀牢山的北侧延伸，目前呈现出右行走滑兼正断的活动性质。本文在讨论了红河断裂系及其周缘的第三纪和现今变形特征(滑移性质反转、渐新世/第四纪位错、全新世滑动速率、GPS测量、地震机制等)基础之上，重点论述了其在上新世—第四纪从云南东南部到越南西北部、北部湾西部、再到更南的沙巴地区的断裂分布和运动学特征。新的数据证实，跨过三联点和越南西北部的奠边府断层之后，华南地块与巽他地块之间的现今大部分右行走滑主要沿着Da River断裂向Day Nui Con Voi(或称大象山)东南方向延伸。Da River断裂与RRF大致平行，是2020年M w 5. 0莫州地震的发震断层。进一步研究表明，Da River断裂很可能沿着渐新世—中新世莺歌海/宋红盆地西缘和越南东南海岸(归仁剪切带)向南延伸得更远，至少延伸到“Ile des Cendres”火山群，并可能继续延伸到沙巴- 文莱逆冲带的西端，靠近婆罗洲北部的近海活动边缘。最后，我们讨论了在菲律宾群岛、台湾岛和巽他群岛之间南海大部分地区大规模构造反转的运动学效应。     

软沉积物变形中负载、球—枕构造的古地震研究综述

在构造活动地区,软沉积物变形是研究古地震的一种关键证据。近年来,湖相沉积中的软沉积物变形受到越来越多的关注,但多数研究局限于软沉积物变形的形态分类。相比之下,对软沉积物变形的成因分析、触发机制和变形过程缺少系统分析,以至于软沉积物变形能否反映地震事件,以及软沉积物变形类型、强弱与地震震级和震中位置是否存在明确关联还存在较大争议。鉴于此,本文选择软沉积物变形中典型的变形构造—负载、球—枕构造,从其具体特征、成因、触发机制、变形过程、变形强弱与震级及震中距关系等方面展开讨论。统计结果显示,当沉积记录中的负载、球—枕构造为地震成因时,其代表的震级可能为6.0~7.0级,震中距约为20~70 km。就相同变形强度的负载、球—枕构造来说,湖相沉积记录的震级最强,其次为河湖相沉积和海相沉积。负载、球—枕构造变形层的宽度和厚度以及球状半径大小与地震震级具有正相关关系,而岩性与地震震级大小没有直接的对应关系。利用软沉积物变形所对应的地震震级估算距震中距离,或者采用软沉积物变形距断层距离估算地震震级的方法都是可行的。这样看来,软沉积物变形不仅能够记录地震事件,而且能够根据其变形类型、尺度大小和强度变化等,较好地确定地震震级及震中位置,为古地震研究提供了一个相对独立的研究方向。