IRS-P5影像提取DEM技术在大青山山前断裂古地震研究的应用

以内蒙古大青山山前断裂中间三段的IRS-P5全色立体像对为例生成DEM,利用检查点法对DEM进行精度评定,DEM的高程精度能达到1:10 000地形图山地和高山地测图中误差要求。在DEM数据中提取了横穿断裂的25条冲沟,并在冲沟纵剖面中提取了该断裂在全新世活动形成的裂点。在从左到右三段断裂上升盘的冲沟中分别识别出6、5和3级裂点序列。通过土右西段和土左西段最新一级裂点后退距离和公元849年地震距今时间,分别计算了这两段上各条冲沟最新一级裂点的后退速率,并以此速率作为各条冲沟裂点的后退速率。利用土右西和土左西两条冲沟最新一级裂点的后退速率平均值作为毕克齐段冲沟裂点后退速率。结合三段上各条冲沟裂点后退距离,分别得到断裂上升盘冲沟各级裂点形成时间,从而得到三段断裂全新世古地震事件序列。本研究得到的大青山山前断裂中间三段全新世古地震序列与前人通过探槽开挖和利用断层下降盘全新世古土壤揭露的古地震序列能够很好地对比。     

基于河流裂点序列研究秦岭北缘断裂强震活动历史

河流裂点的发育是瞬时不均衡地貌系统最为典型的特征之一,而引发地表破裂的地震活动是造成河流裂点形成的主要成因之一,在河流纵剖面调整的过程中裂点会不断地向上游迁移,以达到新的均衡状态,因此通过识别活动断层上游河道纵剖面中的河流裂点序列可以反推该断层的强震活动历史。秦岭北缘断裂是限定秦岭山体和渭河盆地的重要边界断裂,受制于技术方法和自然条件,对于该断裂全新世地震活动历史一直有待突破。本研究在前人对秦岭北缘断裂分段性研究的基础上选取最为活跃的中段（眉县-蓝田县）,基于资源三号卫星立体像对制作了5 m分辨率和高程精度1.5 m的数字高程模型,在此基础上提取了46条横穿秦岭北缘断裂的河床纵剖面,共识别了108个由断层活动导致的河流裂点。通过分析推断最新一级河流裂点的形成与公元前1000 a的地震相关,进而利用河流裂点的后退速率推断出第2级河流裂点和第3级河流裂点形成的时间距今5624～7425 a和8432～10691 a,如果认为上述河流裂点均由地震所致,那么河流裂点的形成时间就可以代表地震的发生时刻,表明秦岭北缘断裂具有准周期的发震特点,发震周期为2800～4000 a。这一结果与前人针对秦岭...     

思茅盆地河流地貌特征及其对构造活动的响应

河流地貌对构造活动具有极高的相关性、敏感性,是研究新构造活动最切实有效的地貌标志之一。本文以30 m分辨率数字高程模型(DEM)为基础,利用ArcMap与Matlab软件提取的河流地貌因子(Horton定律比值和S-A双对数曲线),先后分析了思茅盆地内部的李仙江、藤条江、勐戛河、威远江、南班河和南腊河等的河流地貌特征,揭示新生代晚期强烈构造活动对河流发育的影响。结果表明:1)思茅盆地的河流多沿或平行于走滑断裂发育,低级别河网较好的符合Horton定律中一般河网的发育规律,而沿活动断裂带发育的高级别河网则表现出了明显的偏差;2)各集水盆地S-A双对数曲线均呈凹凸相间排列;3)各集水盆地河道的裂点分布特征与岩性变化不一致,这表明思茅盆地内部高级别河网的发育受岩性变化的影响较小,而主要受走滑断裂活动的影响。     

思茅盆地河流地貌特征及其对构造活动的响应

河流地貌对构造活动具有极高的相关性、敏感性,是研究新构造活动最切实有效的地摘貌标要志之一。本文以30 m分辨率数字高程模型（DEM）为基础,利用ArcMap与Matlab软件提取的河流地貌因子（Horton定律比值和S-A双对数曲线）,先后分析了思茅盆地内部的李仙江、藤条江、勐戛河、威远江、南班河和南腊河等的河流地貌特征,揭示新生代晚期强烈构造活动对河流发育的影响。结果表明：1）思茅盆地的河流多沿或平行于走滑断裂发育,低级别河网较好的符合Horton定律中一般河网的发育规律,而沿活动断裂带发育的高级别河网则表现出了明显的偏差;2）各集水盆地 S-A双对数曲线均呈凹凸相间排列;3）各集水盆地河道的裂点分布特征与岩性变化不一致,这表明思茅盆地内部高级别河网的发育受岩性变化的影响较小,而主要受走滑断裂活动的影响。     

西秦岭嘉陵江上游瞬时地貌发育特征

西秦岭位于青藏高原东北缘,是青藏高原晚新生代构造扩展的前缘部位。西秦岭地区发育的一系列河流水系作为高原物质向外扩展的载体,记录了高原扩展过程中的地貌演化信息。本文选取西秦岭嘉陵江上游的支流作为研究对象,以河流纵剖面的形态和陡峭指数的空间分布为基础数据,初步分析了嘉陵江上游的地貌特征及其影响因素。结果表明,嘉陵江上游地貌演化处于瞬时状态,裂点以上的低陡峭指数区域代表了残余地貌,裂点以下高陡峭指数区域是裂点响应基准面下降后形成的新地貌。通过对比区域岩性和降水条件发现,岩性和降水对河流裂点发育以及陡峭指数的影响是有限的,河流裂点的发育和陡峭指数的变化主要受控于区域构造抬升引起的基准面下降。陡峭指数的空间分布特征表明构造作用对地貌发育起了重要的塑造作用。西秦岭瞬时地貌的发育是对印度板块与欧亚板块碰撞汇聚以来的远程效应的响应。     

走滑断裂古地震探槽选址范例

探槽选址直接决定了古地震研究的质量,且理想探槽位置具有稀缺性。在收集82篇国内外走滑断裂古地震研究论文的基础上,分析了长序列古地震探槽选址和同震位移探槽选址的构造地貌共性特征。长序列古地震探槽一般布设在断塞塘、拉分盆地、小型湖盆、闸门脊汇水一侧及比较平缓的冲洪积扇或大型冲洪积扇末端等地貌位置。这些地貌位置的共同特征是位于连续的、较高沉积速率的沉积环境,且通常富集14C测年物质。在探槽选址的过程中,不仅要对现今沉积环境,也要对其古地理环境进行评价。然而以发掘古地震同震位移为目的的探槽选址则不同,成功的研究点往往较频繁发生侵蚀和下切事件,其中冲沟是最常见的地貌标志。探槽布设以垂直和平行探槽为主,采取逐次掘进或相间平行排列的方式开挖。由于理想探槽位置的稀缺性,所以在这些优质的探槽点一定要开展长期详细地深入研究,最大限度获得古地震事件的长序列,同时也要注意新技术和新方法的应用。     

北祁连山和东昆仑山的地貌特征对比及其对构造抬升的指示意义

东昆仑山和北祁连山是青藏高原东北部的两条重要边界山脉,其构造活动特征是理解高原形成与扩展的关键基础。目前研究认为,北祁连山第四纪以来构造抬升活跃,而东昆仑山北坡第四纪以来构造抬升是否活跃还存在争议。针对这一问题,我们从地貌指标的角度出发,以两地地貌形态特征为主要研究对象,通过提取形态特征指标：面积-高程积分、山前弯曲度、河流陡峭指数、裂点以及河流纵剖面形态,对东昆仑山北坡和北祁连山北坡进行对比分析。结果显示,东昆仑山北坡的面积-高程积分以及河流陡峭指数均小于祁连山北坡,山前弯曲度大于祁连山北坡。两地河流纵剖面形态也有较大差别,具体表现为东昆仑山北坡流域的河流纵剖面形态多为平滑下凹形态且鲜有裂点,而祁连山北坡流域的河流纵剖面形态较平直且裂点较多。且通过对裂点成因的讨论,东昆仑山北坡河流的裂点是由岩石抗侵蚀能力差异导致的,而非构造成因的裂点。所有证据都表明构造活动可能是导致两山脉之间地貌指数差异的主要因素。此外,两个区域的河流阶地特征和流域侵蚀速率特征也表明,东昆仑山北坡的逆冲断裂现已处于不活跃状态,指示北祁连山是高原东北部正在活动的主要边界。     

岷江上游流域裂点分布及成因分析

均衡状态时的基岩河道纵剖面表现为平滑形态,然而自然界的河道纵剖面常因地球各种内外动力作用的影响而呈现出以裂点为特征的不均衡状态,因此不均衡的河道剖面及裂点的特征可以用于指示外界环境的扰动。位于青藏高原东缘造山带的岷江上游流域水系普遍呈现不均衡的特征,且广泛发育有裂点。文章基于数字高程模型,提取裂点空间分布特征,通过裂点成因分析后发现,这些裂点的形成受到岩性、冰川作用、构造等因素的影响：因岩性形成的裂点主要位于花岗岩与其他地层的交界线上;而高海拔裂点主要受到冰川作用的控制,位于地形起伏度较低的区域;流域内低海拔区域成层分布的坡断型裂点可能主要因多期次区域构造隆升而形成;岷江上游下段流域的阶梯状垂阶型裂点则主要因地震滑坡形成。这一结果增进了对岷江流域的河流地貌发育及其影响因素的理解。此外,研究结果也说明在对河道纵剖面分析时有必要更多考虑到滑坡及冰川等因素对现代河道纵剖面产生的重要影响,为进一步理解造山带地貌演化及控制因素提供了参考视角。     

南盘江-红水河(中段)的河流地貌特征与地壳变形

珠江作为亚洲的一条重要河流,它的中上游南盘江-红水河(中段)流经右江-南盘江被动陆缘造山带的西北段.研究南盘江-红水河(中段)的河流地貌是了解老造山带内部新构造活动情况和考察青藏高原新生代构造活动远程效应的重要手段.经过调查发现,南盘江-红水河(中段)所属的亚流域Ⅱ出现左右岸流域严重不对称,亚流域Ⅱ南部隆林至天峨一线出现近东西向弧形分水岭.隆林附近的坝索至纳贡一带,南盘江河道出现裂点段落,小流域(RN3)出现“反S”形河网,且其北边界发生地貌跃迁.该河段附近的北东向和近东西向弧形断层发育,并有弧形支流出现.天峨附近红水河河道有反向裂点出现,天峨附近的布柳河呈北东向弧形展布.文章引入了向形构造体系和旋块构造体系对上述地貌现象和构造活动特征进行解释.研究表明,南盘江-红水河(中段)的流域不对称、近东西向的弧形分水岭分布、北东向和近东西向弧形断层以及弧形支流展布受控于先存构造形成的向形构造系统.在先存的向形构造系统中,隆林一带河流的裂点、地貌跃迁和“反S”形河网等河流地貌现象是对后期构造体系活动的响应,后期构造活动继承了早期向形构造体系的格局,以祥播块体(A)为旋转中心,带动了周边构造变形,形成旋块构造体系.天峨反向裂点是上下游水利条件差异与构造抬升共同作用的结果.但旋块构造体系活动的启动和分期活动的时代仍未有合理的时间约束.亚洲大陆逃逸为旋块构造体系活动提供了一种可能的动力学解释.     

河流堰塞的地貌响应

堰塞作为一种极端地表过程,深刻影响着河流地貌的变化,特别是河流纵剖面的变化。其对河流纵剖面的影响主要体现在两方面:一方面,堰塞坝将抬高局地的侵蚀基准面,阻碍了上游河道侵蚀,形成河流裂点;另一方面,堰塞坝溃决往往形成大型/巨型洪水,造成下游河道和岸坡的剧烈侵蚀。稳定的堰塞坝形成后,在1~105 a的时间尺度上对河流裂点的发育以及河流纵剖面变化上甚至会超过构造、气候和岩性作用,占据主导。本文在简要概述堰塞地貌相关概念的基础上,介绍了部分河流堰塞的研究方法和案例,以及河流堰塞的发育过程和研究意义。目前多仅从堰塞坝与河流纵剖面的空间关系的相关性来论证其地貌响应,并且发现一些堰塞坝与河流纵剖面的相关性,但是也有一些古堰塞坝对现代河流纵剖面的影响并不显著,原因可能与堰塞坝规模、溃决洪水次数、堵江的持续时间和距今年代的不同有关,目前还缺乏深入研究。     

河套盆地北缘色尔滕山河流地貌参数特征及其成因分析

地貌形态是构造和地表过程相互作用的复杂产物,主要通过构造活动和岩石的抗侵蚀能力等来调节。构造活动相对较弱的古老造山带往往可以忽略构造驱动的岩石抬升,使得研究岩石抗侵蚀能力对其地貌雕刻的贡献成为可能。但是目前大多数活动造山带地貌研究的结果显示地貌主要受控于活动构造,关于岩性对地貌演化影响的报道较少。色尔滕山山前断裂为河套盆地北缘的一条重要控盆断裂,全新世以来该断裂的活动性较强,曾发生过两次较大震级地震（M6. 4和M5. 9）。前人活动构造研究表明该断裂的活动性具有空间差异,中部乌加河镇活动性最强,两端逐渐减弱。但相对河套盆地北缘其他大型断裂（如狼山山前断裂、乌拉山北缘断裂和大青山山前断裂）,该断裂的地貌参数研究较少。同时其地貌演化特征及发育机理仍然不清楚,这些均制约了对该断裂的变形动力学理解。本文基于30 m分辨率的DEM数据对该断裂进行详细的河流地貌学参数研究,包括使用Arcgis和Matlab脚本提取色尔滕山山前33条河流的子流域盆地面积 高程积分（HI）和相应河道陡峭指数（Ksn）、河道纵剖面及其裂点等地貌学参数。结果表明研究区河流HI值大部分处于0. 40~0. 66之间,其中乌加河镇附近具有高值,流域盆地处于发育的壮年期。瞬态河道和稳态河道均沿着色尔滕山山前断裂走向分布,可能表明色尔滕山山前大部分河道目前处于瞬时地貌向均衡地貌演化阶段,并且通过对比发现瞬态河道裂点成因存在岩性和构造共同控制的现象。河道陡峭指数空间分布差异性较大,乌加河镇附近（S13~S20）陡峭指数较大,向两边陡峭指数逐渐减小,在S8河流以西又有增大的趋势。通过结合岩性和降雨情况分析发现,河道陡峭指数除了受岩性抗侵蚀能力影响外,其分布还与色尔滕山山前断裂垂直滑移速率分布和垂直位错分布基本一致。综合来看,地貌参数的空间分布是岩性差异和色尔滕山山前断裂活动分段差异性共同控制的结果,表明该地区岩性和构造对地貌的协同塑造作用。     

丹江口水库库区及周边地区河网形态、地貌特征及构造活动性意义

河流作为构造-气候相互作用最为敏感的地貌单元,记录了丰富的水系演化、构造变形以及气候变化等信息。通过研究河流的形成与演化过程来阐述区域地貌和构造活动特征是构造地貌研究的一个突破点,河流形态的空间变化是阐述河流形成与演化特征最为直观有效的方法。丹江口水库库区地貌特征复杂、地质灾害频发、差异性构造活动较为强烈,是开展构造地貌研究的理想场所。通过对丹江口水库库区及周边地区河流形态特征、地貌特征及构造活动特征等进行综合分析发现,河网分维值空间特征与区域内构造活动性较强的断裂的空间分布高度吻合,构造活动性较强的断裂带及周边地区,河网受到构造活动的影响,发育不成熟,河网分维值出现低值,分维值均小于1.115;构造活动性较弱的断裂带及周边地区,河网发育过程中未受到构造活动的影响,发育较成熟,河网分维值高,分维值均大于1.25;而河网分维值空间变化与地形坡度、平均高程等地貌参数相关性不显著。因此,区域构造活动性特征是河网形态空间变化控制的关键因素。利用河网形态的分维特征量化区域构造活动的强弱及各区域构造活动的差异,对于河流的形成与演化、构造活动性及预测地质灾害的发生等方面的研究都有一定的参考价值。      

美姑河流域地质构造对大型滑坡孕育的控制作用

地质构造及其活动特征与滑坡灾害的关系是工程地质研究中的热点问题。文章在川西南大凉山区美姑河流域地质构造资料分析和大型古滑坡精细化调查的基础上,以流域内的典型古滑坡为研究对象,结合该地区地质构造的几何学、变形学、运动学和活动性特征,深入剖析了沉积构造、断裂构造、褶皱构造和节理构造等不同的地质构造类型对大型古滑坡的孕育的控制作用,认为地质构造对大型滑坡的控制主要表现在:(1)断层破碎带、节理密集带等不连续结构面控制了滑坡发育的边界,(2)断层破碎带、褶皱弯滑作用的滑动层面、沉积结构软弱夹层等孕育滑带的形成,(3)节理构造形成的裂隙构成地下水储集和运移的通道,促进滑坡的孕育和大型滑坡的发生,(4)活动断裂制约着滑坡地貌发展演化,诱发断裂活动的地震导致了大型滑坡失稳。建议在美姑河流域的滑坡灾害防治方面应加强不同尺度,尤其是中小尺度活动构造与滑坡发育演化研究。     

莱州湾南岸地貌及第四系发育对区域构造响应

莱州湾南岸地貌第四系发育受控于气候、基准面及区域构造,沂沭断裂带的新近活动是该区域地貌第四纪发育的影响因素之一。本文通过地形分析、流域水文分析、历史地貌分析、第四系厚度与历史构造分析等方法,对该区域地貌第四系发育与断裂带关系进行了研究。研究表明:(1)研究区地势西高、东低,河流下切深度自西向东依次减小;典型河流河间地比率自西向东增大;分水岭向东迁移。(2)第四系西薄东厚,区域第四系厚度分布受断裂带控制。(3)沂沭断裂带控制了潍北组的区域分布,控制了区域第四纪沉降中心,影响了全新世中期最大海侵范围。第四纪沉降主轴与断裂带之间的几何关系表明沂沭断裂带在第四纪具有右行走滑性质,区域地貌第四纪特征为沂沭断裂带新构造活动提供了地貌第四纪方面的证据。     

龙门山典型河流形态变化的潜在地震因素分析

以岷江支流白沙河和涪江支流湔江为例,探讨了2008年汶川地震之后龙门山地区河流形态的变化及其可能的长期构造地貌效应。研究表明,2008年汶川地震地表破裂带穿越河流形成裂点（跌水）,地震触发的山体滑坡、泥石流堵塞河道形成堰塞湖,致使河流形态及河流水动力条件随之发生变化。河流同震裂点在震后迅速消失,部分河段出现“裁弯取直”的趋势,这可能与河流中激增的沉积通量有关。随着周期性大地震的复发,河流的沉积-侵蚀过程会不断改变,伴随着震间活动断裂持续的构造变形,龙门山河流形态可能会发生快速变化。      

珠江口盆地白云北坡珠江组下部陆架边缘沉积演化

根据层序地层学理论,运用地震相、地震沉积学等分析手段,结合钻井、测井等资料,对珠江口盆地白云北坡珠江组下部的沉积演化进行了研究,研究发现:珠江组下部发育陆架边缘三角洲-海相沉积体系,地震剖面中陆架边缘三角洲前缘分布在Y2井区及以南区域,平面上呈菱形,其两侧发育改造的滨海砂坝,南部发育斜坡浊积扇,这三者形成了海退体系中的主要岩性圈闭;X1、Y1井区及以北发育海进体系中的滨海砂坝圈闭。海平面升降、物源供给和构造古地貌对沉积演化和圈闭形成过程中起明显的控制作用。21.0~19.0Ma期间,海平面下降和河流回春作用是形成陆架边缘三角洲的主要原因,构造古地貌及其控制的古水深控制了相带展布与边界。     

四川盆地磨溪—高石梯地区加里东—海西期龙王庙组构造古地貌恢复及地质意义

本文基于磨溪-高石梯地区三维地震和钻孔资料,选择地震层位易于追踪的二叠底-龙王庙底厚度变化趋势来表征龙王庙组底界构造古地貌。分析发现高台组沉积是对龙王庙末期的填平补齐,而二叠底-龙王庙底厚度与高台组地层厚度具明显的正相关关系,因而恢复的龙王庙组底界构造古地貌可以近似代表高台组沉积前的龙王庙组沉积古地貌;同时,该古地貌高地南缘的相对低地是龙王庙组颗粒滩最发育的地区,表明龙王庙沉积期古地貌特征具有类似特征。进一步分析发现认为:在加里东-海西期,经侵蚀窗补给的岩溶水顺层流动的活动规律受控于该古地貌,古地貌对岩溶储层的差异发育和质量变化具有明显的控制作用,即在古地貌斜坡带和岩溶水汇聚的沟谷地带,岩溶改造作用最强,所形成的储层质量最好;在孤立古地貌高地,岩溶改造作用相对较弱,所形成的岩溶型储层质量相对变差。结果表明该古地貌是龙王庙期沉积古地貌长期继承性发展的结果,其对沉积、储层的控制作用也为后期新钻井和开发井所验证。该研究方法和思路可供相似地质背景的同类工作对比参考。     

基于LiDAR的海原断裂松山段断错地貌分析与古地震探槽选址实例

基于高精度机载Li DAR数据在GIS平台的地貌因子渲染分析,对海原断裂老虎山段松山地区古地震研究点进行高精度大比例尺(1∶1000)地貌填图,勾勒出研究点微地貌空间展布和断裂高精度几何形态。通过对松山古地震研究点2个新探槽的开挖,结合细致的探槽解译、地震事件识别与分期、年代学样品测试,得出5次37380±880BP以内的不连续古地震序列。通过对比此处已经开挖的各自相距不足150m、分布于断裂同一段落的4个古地震探槽的微地貌位置、沉积特征和地震事件信号强弱,发现即使相距不远,不同微地貌位置古地震探槽揭示的古地震现象也会有显著差别。这种差别凸显了古地震研究结果,如揭示的事件证据和个数等与探槽点位置的选取有较强的依赖性。综合对比分析表明,较低的地势、低能静水环境、高沉积速率、细粒的沉积物源区及连续的沉积环境是走滑断裂上开展古地震研究的优选地貌位置。实例表明,基于高精度地形数据对研究点开展精细地貌填图揭示微地貌时空演化,从而在探槽开挖前对古地震研究点的构造地貌优劣进行充分评价是提高古地震研究质量的必要程序,同时也显示出高精度机载Li DAR数据在活动构造研究中的重要新应用。     

疏勒河上游河流地貌特征及其演化

疏勒河上游位于中祁连地块,受到中祁连南缘断裂带、中祁连北缘断裂带的差异控制,其地貌是青藏高原隆升的结果.本文以疏勒河上游为研究对象,应用ArcGIS水文分析工具,提取河流纵剖面、Hack剖面、SL参数以及HI,分析了河流的形态特征;提取流域边界高程剖面,分析了流域演化遗留的地貌证据.研究结果表明,疏勒河上游河流纵剖面以线性函数为最佳拟合函数,说明疏勒河上游河段整体上处于河流发育早期阶段;Hack剖面呈明显的凸形,说明第四纪以来流域所在地区处于强烈的构造抬升;河流流向转折、SL异常值以及河流纵剖面裂点具有良好的一致性,从流域边界剖面识别的垭口又与上述三者具有对应关系.综合上述河流特征及流域边界剖面所反映的信息,推测研究区发生过3次袭夺事件.古疏勒河、古昌马河以及古野马河的重组塑造了现在的疏勒河流域.     

层序地层学应用于古地貌分析——以塔河油田为例

层序界面的形成伴随着剥蚀夷平、水道下切、构造抬升等古地貌改造作用; 层序的样式、层序-体系域-准层序的平面分布及削截、超覆尖灭、前积角度、退积幅度等地震反射特征也受古地貌的直接影响.因而, 层序地层提供了可供古地貌分析的信息.通过对塔河油田石炭系层序地层研究, 应用初始海泛面、最大海泛面上超尖灭线、坡折线、褶皱形态等标志, 识别了SQ1、SQ3层序发育时期的隆起、差异压实低凸起、斜坡、缓坡、凹陷等古地貌单元, 揭示了SQ3层序发育之前的构造挤压活动, 应用Ⅱ油组的砂体平面分布验证了古地貌分析结果.综合上述分析, SQ1、SQ3层序发育时期, 斜坡带和凹陷带有助于低位体系域砂体局部聚集, 是研究区岩性圈闭发育的有利场所.