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。     

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。     

露天开挖引起的断层陡坎及其尺寸研究

本文给出了陡坎形成的条件、过程和机理。根据用相似理论推导的在自重体积力作用下弹性体的位移与其尺寸间的非线性关系,推出了平面应变条件下断层陡坎与其活化段长度间的关系式。为了用具体例子来确认这种定量关系,作者作了数值模拟和物理模拟的尝试,并对模拟的结果作了分析。     

鄂尔多斯盆地南缘彬县地区铀成矿关键时期的古地貌特征

中侏罗世为直罗组下段沉积期,辫状河道为有利的铀储层砂体,铀矿(化)体主要赋存于辫状河砂体中,受沉积古地貌控制,主要发育在低洼区。晚侏罗世、早白垩世-古新世、始新世-中新世是砂岩型铀成矿期,古地貌控制了地下古水流的流向,控制着氧化还原带的分布和铀矿的富集:晚侏罗世铀预成矿期,古隆起区受到潜水淋滤,含铀物质向斜坡和低洼区迁移;早白垩世-古新世铀主成矿期,古地貌控制了含氧含铀水的水流方向,氧化还原带主要分布在古地貌斜坡区。     

色尔腾山山前断裂大后店—瓦窑滩段的地貌特征与分段

色尔腾山山前断裂位于阴山山脉的中西段,控制着临河凹陷的北缘,在晚第四纪以来有着强烈的活动。通过对色尔腾山山前断裂大后店—瓦窑滩段进行地貌调查和测量,认为该段并不是一条向NE方向突出的单一弧形断裂,而是由走向为EW向的红旗村段(大后店—乌不浪口)和走向为NW向的圐圙补隆段(乌不浪口—瓦窑滩)组成。整条断裂共发育4级台地,T3台地的形成时代在距今5万至7万年以前,是河套古大湖的湖滨相沉积;T2的形成时代在距今2万至3万年以前。而全新世T1台地在该两段上的分布并不相同,红旗村段和圐圙补隆段T1台地的平均高度分别为537 m和81 m,测得的台地年龄分别为623 ka和1236 ka,沉积物均为冲洪积砂砾。两段断裂全新世的滑动速率分别为086 mm/a和065 mm/a。这两段在几何展布、构造地貌、断层运动学性质方面有不同的特征,属于不同的活动断裂分段,其分段边界的类型为断裂交汇处的T型结点。     

龙门山南段前陆区古冲积扇分析及河流地貌面序列的建立——基于地貌面的测年数据、野外地貌分析与调查

通过对龙门山南段古青衣江冲积扇的调查,分析并还原了不同时期的古地貌面,结合现代青衣江两侧分布的阶地,建立了龙门山南段前陆区中更新世以来的地貌面序列。青衣江贯通龙门山南段前陆区,是利用河流阶地研究区域复杂构造的合适对象。但存在的问题是:一方面,龙门山前陆区气候湿润,风化严重,较老的河流阶地遭受侵蚀严重而不易保存;另一方面,河流阶地只能反映顺河流单一方向的构造活动特征。为解决这些问题,本文一方面对古青衣江残留的名邛冲积扇和丹思冲积扇进行分析,重建古冲积扇面,并实测多条地貌综合剖面反映扇体与沉积特征;另一方面,通过对冲积扇与现代河流阶地的实地测量,对比分析了两者的空间关系,发现名邛冲积扇早于青衣江阶地,而丹思冲积扇a、b两期（DS-a和DS-b）分别与阶地T6、T5同时形成。基于这些详细的地貌分析,建立了前陆区的地貌面序列。在进一步测试了各级地貌面的年龄后,得出了不同时期河流产生地貌面的年龄与分布范围,其中包括大邑砾岩、名邛冲积扇、丹思冲积扇以及现代青衣江阶地T6~T1。地貌面序列的建立扩大了利用河流阶地研究构造活动的时间尺度与空间范围。另外,对地貌面的成因分析发现,其发育明显受控于气候变化:名邛冲积扇和丹思冲积扇均形成于间冰期的气候温暖时,分别为深海氧同位素MIS 13和MIS 9,并在冰期结束沉积,而在随后的间冰期（深海氧同位素MIS 11与MIS 7）发生河流改道导致冲积扇废弃;同时,青衣江各级河流阶地也具有明显的气候阶地特征,与冰期、间冰期的交替相对应。     

青藏高原全新世气候环境变化的冰川、冰缘和湖泊沉积记录

全新世是地球历史上最新的一个间冰期,历时已有一万余年。期间,伴随着气候与环境的快速变化,人类文明也呈现出快速的演化,当前全球气候变暖导致人类生存环境的急剧变化已引起全球各国政府和科学家的广泛而深刻的关注和研究。然而,全新世期间曾多次出现气候波动阶段,对全新世这一间冰期气候与环境变化过程和机制的研究就有着十分重要的意义,可为现代气候变暖及其影响提供科学借鉴。地处中低纬度的青藏高原这一高耸的巨大地块,堪称"地球第三极",是一个集冰川、多年冻土、湖泊同时共存的特殊区域,受人类活动直接影响较弱,其冰川进退变化、多年冻土形成与消融、湖泊扩张与萎缩的变化过程则敏感地记录着气候与环境的自然变化。在多年对青藏高原冰川、冰缘和湖泊沉积与地貌的考察研究资料基础上,把冰川进退、冰缘地貌的发育和湖泊连续沉积的记录进行综合分析、相互对比印证,指出青藏高原全新世间冰期气候与环境变化的不稳定性,期间明显存在着千年和百年的波动变化,在距今8000～8500年、6000～5500年、4000～4500年左右、3000～2000年左右以及600～100年都存在明显的冷期。因此,在青藏高原,全新世气候存在着较大幅度的波动,从冰川前进幅度所需零平衡线下降值和多年冻土下界下降幅度来大致估算,温度的波动幅度至少也在3.5～5.0℃左右,甚至更大。     

一种新的地质地貌景观类型——西藏札达盆地古格地貌的特征与成因初探

札达盆地位于西藏西南边陲,构造上处于喜马拉雅断块挠起带头部内侧,呈NW-SE走向,长约1000km,宽约70km,总面积约40000km2,海拔约4500m.盆地中地层呈明显的二元结构特征.基底岩石为三叠纪-侏罗纪灰岩、砂岩和板岩,盖层为上新世-早更新世早期沉积的固结和半固结岩石,因受喜马拉雅断块挠起运动的影响,形成NW、NE和近EW、SN向等多组节理裂隙.晚新生代以来,盆地上升,在构造节理的主导下,穿越盆地的象泉河及其支流对岩石地层进行侵蚀、切割,在雨水的淋蚀、寒冻风化的剥蚀作用下,逐渐形成现今大小不同和形态奇特的半固结砂泥岩塔林地貌景观-古格地貌,这是中国地质地貌景观的一种新类型.     

一种新的地质地貌景观类型——西藏札达盆地古格地貌的特征与成因初探

札达盆地位于西藏西南边陲,构造上处于喜马拉雅断块挠起带头部内侧,呈NW-SE走向,长约1000km,宽约70km,总面积约40000km2,海拔约4500m.盆地中地层呈明显的二元结构特征.基底岩石为三叠纪-侏罗纪灰岩、砂岩和板岩,盖层为上新世-早更新世早期沉积的固结和半固结岩石,因受喜马拉雅断块挠起运动的影响,形成NW、NE和近EW、SN向等多组节理裂隙.晚新生代以来,盆地上升,在构造节理的主导下,穿越盆地的象泉河及其支流对岩石地层进行侵蚀、切割,在雨水的淋蚀、寒冻风化的剥蚀作用下,逐渐形成现今大小不同和形态奇特的半固结砂泥岩塔林地貌景观-古格地貌,这是中国地质地貌景观的一种新类型.     

一种新的地质地貌景观类型——西藏札达盆地古格地貌的特征与成因初探

札达盆地位于西藏西南边陲,构造上处于喜马拉雅断块挠起带头部内侧,呈NW—SE走向,长约1000km,宽约70km,总面积约40000km2,海拔约4500m。盆地中地层呈明显的二元结构特征。基底岩石为三叠纪—侏罗纪灰岩、砂岩和板岩,盖层为上新世—早更新世早期沉积的固结和半固结岩石,因受喜马拉雅断块挠起运动的影响,形成NW、NE和近EW、SN向等多组节理裂隙。晚新生代以来,盆地上升,在构造节理的主导下,穿越盆地的象泉河及其支流对岩石地层进行侵蚀、切割,在雨水的淋蚀、寒冻风化的剥蚀作用下,逐渐形成现今大小不同和形态奇特的半固结砂泥岩塔林地貌景观—古格地貌,这是中国地质地貌景观的一种新类型。     

孢粉记录的岱海盆地1500年以来气候变化

根据岱海盆地99A孔1.84m以上地层较高分辨率的孢粉资料,运用中国北方部分科属花粉-气候响应面定量恢复了岱海盆地1500aB.P.以来的七月平均气温和年均降水量。研究结果表明,岱海盆地的气候变化表现出明显的过渡带特征,1500aB.P.以来,七月平均气温除1500～1300aB.P.时段外,多低于现在;1500～980aB.P.岱海盆地的气候变化为温干-冷湿交替,980～400aB.P.以凉干-冷湿交替为特征,400aB.P.以来变为凉干-温湿的交替。980aB.P.以来,伴人植物草、荨麻花粉增加,表明人类活动加剧。是否是人类活动的加剧导致了400aB.P.以后岱海盆地气候变化格局的改变,值得进一步研究。     

松辽盆地南缘四平-双辽地区第四系全新统地层划分

松辽盆地南缘大面积被多种成因类型的第四系地层覆盖.按其成因类型,四平-双辽地区可划分的全新统地层单位有：早-中期冲积成因温泉河组;中期湖沼堆积成因坦途组;晚期冲积成因大辽河组;风积成因科尔沁组;湖沼堆积成因协日嘎组.全新世早-中期是一种比较温湿疏林草原-干早的草甸草原植被环境,晚期是一种温湿疏林草原-比较干旱的草甸草原植被环境.     

准噶尔盆地南缘异常高压及其成因机制初探

实测地层压力、测井及泥浆比重等资料均显示准噶尔盆地南缘具有显著的异常高压现象,异常高压的分布主要受地层层位的控制,其中又以下第三系安集海河组的控制作用最为明显。异常高压的形成主要是快速沉积、厚层泥岩的封闭作用及构造应力等因素综合作用的结果,而粘土矿物转化、烃类生成作用的影响则相对较小。     

莱南斜坡带沙四段—沙三下亚段原型盆地恢复及其对沉积的控制

莱州湾凹陷南部斜坡带后期经历多次大规模构造运动改造,导致原始盆地面貌不清,沉积体系分布不明确。以构造演化分析为主线,通过地震解释、声波时差法和趋势厚度法相结合,对沙河街组早期沙四段-沙三下亚段沉积时期的原型盆地面貌及其配置关系进行了恢复,并明确了不同沉积体系的平面分布及控制因素。研究表明:（1）沙四沉积时期,莱南斜坡带整体受断裂伸展活动引起的块体差异升降,西部受两组东西向断层分割形成3个东西向展布的断槽,东部及南部为潍北凸起的隆起区,早期断层分割东西古地貌变化;（2）沙三下沉积时期,整体快速沉降,西部受东西向断裂差异抬升,形成局部高地,潍北凸起东部一部分后期逐渐淹没于水下,形成宽缓台地背景;（3）不同物源体系供给控制了沙四段扇三角洲与辫状河三角洲差异分布,古地貌与物源差异供给共同控制了沙三下亚段湖相碳酸盐岩与风化残积相的发育与垂向分布。沉积体系的发育和分布对于盆地原型面貌具有重要的响应关系。      

柴达木盆地第四纪盐湖演化

本文讨论了柴达木盆地第四纪沉积分布及盐矿物产出特征、新构造运动分期及其在区内的表现;指出盆地西部第三系背斜构造带之上分布的四级湖成阶地的形成与距今10万年前发生的新构造运动有关,其分布形态记录了第四纪盐湖演化的历史;结合第四纪沉积分布及盐类沉积特征把盆地第四纪盐湖演化分为4个时期,对应4个盐类沉积阶段。     

湖盆洼槽区沉积充填模式与演化规律——以饶阳凹陷马西洼陷沙河街组为例

洼槽区是断陷湖盆的重要组成部分,是烃源岩的主要富集区域,但由于其独特的沉积充填特征、埋深及储集层发育程度方面的影响,洼槽区的油气勘探程度通常较低。以冀中坳陷饶阳凹陷中的马西洼槽为研究对象,针对主力油气勘探层段沙河街组开展沉积充填模式与演化规律研究,明确了洼槽区陡坡、缓坡沉积类型与沉积模式的差异,再现了沙河街组沙三段、沙二段及沙一段沉积展布特征,建立了洼槽不同构造演化期的沉积充填模式。研究表明,断陷湖盆洼槽区具有储集层发育的沉积条件,因此是岩性地层油气藏发育的有利区带,应该成为今后油气勘探走向深层的一个重要领域。      

运城盆地盐湖南岸断层晚第四纪活动特征研究

盐湖南岸断层位于运城市盐湖南岸,在浅层地震勘探的基础上,通过钻孔联合剖面勘探和钻孔样品年龄测试,获得断层的上断点埋深、断层标志层的断距以及地层沉积年龄等数据,在此基础上分析了盐湖南岸断层的晚第四纪活动特征。研究表明,盐湖南岸断层在55.7±0.43 ka B.P.以来没有发生明显的活动,断层的活动时代为晚更新世早、中期。断层在晚第四纪以来经历过2次构造活动期和2次间歇期,间歇时间为约16000 a和55700 a,在2次活动期间断层活动程度存在差异,晚更新世早期断层活动较强,中期活动相对减弱。晚更新世以来断层的平均滑动速率为0.0276 mm/a,属弱活动断层。

     

松辽盆地十层断陷沉积特征与油气前景

十屋断陷沉积特征表现为近物源、粗碎屑快速沉积、冲积扇、扇三角洲、湖底扇与深水湖组合构成了特有的“扇－湖”沉积面貌，正常三角洲缺乏。断陷沉积发展经历了早期充填、中期扩张、晚期萎缩3个阶段：早期充填阶段发育有冲积扇、辫状河及成煤沼泽；中期扩张阶段沉积特征为深水湖泊与湖底扇、扇三角洲组合；晚期萎缩阶段为浅湖与三角洲、湖岸洪泛平原组合。良好的沉积盆地类型决定了丰富的生油气物质基础，众多的沉积体系构成了多样化的复合圈闭，因此十屋断陷具有良好的找油气前景。     

新疆库木库里盆地演化

通过对新疆库木库里盆地的地质调查，渐新统一上新统识别出冲积扇、河流、湖泊三角洲、湖泊四种沉积相、六种亚相、十种微相；具有盆地演化早、晚期碎屑成熟度较低，盆地演化中期碎屑成熟度较高的特征；通过物源分析得出盆地演化早期碎屑物质来自盆地南部，晚期碎屑物质来自盆地西部，碎屑物质均来源于再旋回造山带构造背景区，并具有早期南高北低、晚期西南高东北低的古地理格局；盆地分析表明新疆库木库里盆地从渐新世形成大致经历了渐新世一早中新世盆地萌芽、中中新世一晚中新世盆地的生长发育、上新世盆地萎缩三个演化阶段。     

塔里木板块南缘早古生代沉积特征及构造背景探讨

塔里木板块南缘早古生代时期继承了震旦纪的古地理格局，处于浅海陆棚—半深海环境，沉积了一套海相碳酸盐岩和碎屑岩地层。根据区域地层划分、古生物化石和最新的同位素测年数据，确定了塔里林板块南缘地层时代为早古生代。通过沉积学和地球化学方法初步分析，确定了该地区为早古生代的大地构造背景—具有被动大陆边缘性质。因此，系统研究塔里木板块南缘早古生代沉积地层，对于重塑早生代以来该区板块构造格局及演化历史有重要地质意义。