基于GIS的岷江上游地貌形态初步分析

近些年来,地理信息系统(GIS)在理论及技术方法等方面日臻完善,同时GIS技术被广泛地应用于地质工作的各个领域。以地理信息系统(GIS)为平台,利用矢量化地形高程数据,构建岷江上游地区数字高程模型(DEM),并对数字图像进行了几何校正,镶嵌配准,实现了岷江上游地区地形地貌的三维模拟显示;利用DEM分析探讨地貌形态,生成一系列地貌分析专题图如地貌高程图、地形坡度图等,并进行了初步的讨论分析,得出岷江上游地区主体属于中高山陡崖地貌,地形地貌总体呈现由NW向SE倾斜的分布趋势。而岷江源头地区东侧则由于新构造活动强烈,具有隆升幅度较西侧剧烈的特征。通过对岷江上游地区地貌形态的分析研究,为中国东西部地貌边界带的新构造研究做了有益的补充。     

大巴山造山带及其前陆盆地的构造特征和构造演化

大巴山造山带及其前陆盆地的构造特征具有显著的分带性,按不同褶皱型式和变形强度可划分为若干构造带。逆冲推覆和褶皱作用均从大巴山外侧向前陆盆地方面呈递进运移扩展。根据对沉积充填与相邻大巴山造山带隆升之间的关系,重建了前陆盆地的构造演化。大巴山造山带及其前陆盆地具有广阔的含气远景。     

数字高程模型（DEM）在构造地貌研究中的应用新进展

简要介绍了数字高程模型（DEM）的基本概念,系统总结了近些年来DEM空间分析技术在构造地貌研究中的最新进展,列举并讨论了DEM相关数据和技术在典型地貌特征分析和宏观构造地貌演化研究中的典型应用实例。数字高程模型（DEM）理论和数据精度的不断发展和提高,DEM及其空间分析技术与相关地学研究手段相结合的复合分析,必将为构造地貌研究实现定量化提供强有力的技术支持。     

西准噶尔山地四级夷平面的划分及构造地貌分区

基于SRTM3 DEM数据,运用ArcGIS技术,采用空间分析、三维地表形态分析和剖面形态分析方法,结合野外调查,对克拉玛依盆地以西、塔城盆地以东的西准噶尔山地的地貌结构进行了初步研究,划分出4级夷平面,讨论了各级夷平面的特征,依据地表特征分析对研究区内的构造地貌区进行了划分。4级夷平面海拔高度分别是2 734~1 760 m、1 520~1 200 m、1 000~300 m和800~660 m。参考地表面三维统计得到的拐点（1 320 m/1 270 m）,将1 270 m以上地貌面分为 2 级夷平面：1 760 m以上夷平面（Ⅰ）和1 520~1 200 m夷平面（Ⅱ）,地形起伏度均在500~200 m以内。Ⅱ级夷平面可能发育于白垩纪至新近纪,山地剥蚀的后期与新近系昌吉河群相对比。1 000 m以下分为两级剥蚀面,其中之一,剥蚀面高度1 000~660 m,并一直延伸至300 m高度,为一变形的山麓及山前剥夷面（Ⅲ）。该剥蚀面具有埋藏剥蚀面性质,形成于中更新世-晚更新世。另一级山间剥蚀面出现在860~660 m高度上（Ⅳ）,发育于晚更新世后期至全新世。4级夷平面代表了山地的4次稳定时期与其间的4次快速抬升,第Ⅲ级剥蚀面的变形记录了青藏高原晚第四纪隆升的远程效应。不同分区之间的构造地貌差异为区域构造分析提供了有价值的分区信息,构成区域构造分区中的一个重要因素。区域研究表明,西准噶尔山地的总体构造线方向呈NE向展布,其与东部的准噶尔盆地和西部塔城盆地及以西地区的NW向构造线方向明显不同,受控于数条NE向断裂的南部扎伊尔山地与北部吾尔喀什尔山地的盆山间列的构造地貌组合构成了区域南、北之间的对比。依据DEM所做的地表特征分析,把研究区分为北部中山与盆地间列区（Ⅰ1）、南部中低山区（Ⅰ2）和东南部山缘及山前平原区（Ⅱ）3个构造地貌区。西准噶尔山地（Ⅰ区）属于天山-准噶尔-萨彦-贝加尔构造强变形带和地震活动带的一部分,这里虽未发生过强烈地震,但具备了发震的基本条件,且临近克拉玛依油气资源开发重地,建议进行必要的地震观测和地震预报。     

DEM在构造地貌定量分析中的应用与展望

作为一种描述地形起伏特征的数据模型,数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟（即地形表面形态的数字化表示）,为研究地表的演化过程提供了数据基础。文章归纳梳理了DEM在基本地形因子、流域地貌特征、古地貌面的重塑、构造地貌发育模式、地貌分类与制图以及地形特征提取算法等领域的应用现状。总的来看,DEM研究对象以陆地为重点,以河流地貌和山地地貌为主要内容;研究过程从早期对地貌形态的定性描述向多种地貌参数的半定量、定量分析转变;研究尺度空间上从某个小流域到整个造山带,时间上从数小时向百万年扩展。构造地貌演化时间序列的不确定性、地貌参数获取的复杂性、地形模型算法的多样化以及DEM生成过程中的误差因素,这些均影响构造地貌定量分析结果的准确度,因此在归纳梳理已有研究成果的同时,对DEM在构造地貌研究领域的应用进行了一些思考。      

基于DEM渭河上游流域的活动构造量化分析

渭河上游流域位于青藏高原东北缘,横跨近东西向的秦岭北缘构造带和近南北向的贺兰山构造带的复合部位,是青藏高原向大陆内部扩展增生的前缘部位。晚更新世以来,伴随着青藏高原的不断隆升与扩展,研究区构造活动程度强烈。同时,受印度板块和欧亚板块碰撞的远程效应的扩散作用和南北构造带活动的叠加作用影响,造成流域内部构造活动相对程度的差异性,因而需要对其分区域分析。本文利用DEM数据和3S技术,对区域地形地貌进行三维可视化和统计分析,提取地貌的参数指标,如面积-高程积分(Hi)、流域盆地不对称度(AF)、河长坡降度(SL)、山前曲折度(Smf)、谷底宽度与谷肩高度的比值(Vf)、盆地形状指数(Bs)等,然后对地貌参数指标等级进行算术平均化(S/n),可得到区域的相对构造活动程度(Iat),分为低、中等、高和较高四类等级。分析结果认为: 渭河上游流域相对构造活动程度(Iat)值为1.50,流域相对构造活动程度等级为2级,属于区域活动构造程度高的地区。其中六盘山东麓断裂南端和西秦岭北缘断裂带(天水-武山断裂和漳县断裂)构造活动程度(Iat=1.33)较强,面积约占流域总面积8.79% 。而研究区东南部的八渡-虢镇断裂和陇县-岐山断裂构造活动程度中等,反映了晚更新世以来,该区域构造活动减弱。研究结论与野外地质和地貌调查结果一致。     

四川盆地北部大巴山山前带构造样式与变形机制

利用最新的地震和地表地质资料,对四川盆地北部大巴山山前构造进行综合解释。按构造样式差异,将大巴山山前构造带划分出3个构造带：通江-黄金口西NW向潜伏断褶带、五宝场-铁山坡NW-NE向构造交汇带及温泉井-奉节近EW向构造带;其对应的前缘构造样式分别为反冲断层型、褶皱滑脱型及双向冲断-褶皱型。中生代以来的构造变形主要有2期：印支晚期,以NE向褶皱作用为主;燕山中、晚期-喜马拉雅期,以NW向冲断-褶皱作用为主。大巴山前缘构造受不同方向挤压应力联合作用的控制。     

大巴山构造演化的石英ESR年代学研究

运用α石英热活化ESR定年法对大巴山构造带58件样品进行了研究。结果显示北大巴山经历了三个主要构造演化阶段,分别为2437～2015 Ma (晚印支期)、1656～912 Ma (中晚燕山期)、686 Ma至今(喜山期)。南大巴构造带则经历了170～160 Ma (早燕山期)、1473～941 Ma (中晚燕山期)、667 Ma至今(燕山末期-喜山期)三个构造演化阶段。南北大巴在变形时间上相关,显示南北大巴在构造变形上的耦合性。代表南大巴强烈变形的轴面劈理和破劈理主要发育于1472～941 Ma,显示主变形期在中晚燕山期,并具有明显的前展式变形特征。破劈理中石英脉ESR年龄还显示出南大巴构造带两端变形早(早燕山期即已卷入强烈变形),中间变形稍晚(中燕山期开始强烈变形)。喜山期(667 Ma至今)南大巴以构造隆升和右行走滑拉张为特点,构造活动渐趋稳定。ESR测年结果与区域构造响应及同位素年代学和沉积年代学结果一致。     

基于DEM的白龙江流域构造活动定量分析

白龙江流域地处青藏高原向黄土高原过渡的斜坡急剧变形带,是我国泥石流、滑坡灾害最为严重的地区之一,由于流域受多条断裂带的影响,内部相对构造活动强度存在差异,因此对该地区构造活动程度的研究显得尤为重要。本文基于SRTM3-DEM数据,利用GIS技术提取了白龙江流域33个子流域的面积高程积分（HI）、河流阶梯指数（SL）、流域盆地不对称度（AF）、流域形状指数（BS）、谷底宽度与谷肩高度比（VF）等5种地貌参数。然后对5种地貌参数进行分级,求取5种地貌参数分级值的算术平均值,作为评价研究区的构造活动程度（Iat）,分为弱、中等、较强和强四类。研究结果表明,白龙江流域中上游地区构造活动程度为中等至强（Iat≤2）,这与该地区受青藏高原隆升效应及断裂带走滑作用相一致。下游地区构造活动程度相对弱（Iat>2）,地貌差异不明显,这与该地区主要断裂带第四纪以来活动性弱有关。研究结果与区域的地质背景相一致,该研究对利用地貌参数进行流域的活动构造量化分析具有借鉴意义。     

大巴山前陆西段叠加构造变形分析及其构造应力场特征

大巴山前陆西段发育典型的横跨叠加褶皱,清楚地记录了自身构造演化历史,为查明大巴山前陆构造体制转换提供了非常有利的条件。本文通过野外褶皱形态分析,结合层面和断层面滑动矢量的观测,获得大巴山前陆西段中生代主要的两期挤压构造应力场,即早期(T3—J1)的构造应力场以近南北向挤压为主,大巴山地区受其控制,发生近东西向展布褶皱变形,这期构造变形与印支运动有关;晚期,即J3—K1期间,大巴山构造体制发生重大转变,本区构造应力场由近南北挤压转变为近东西向强烈挤压,大巴山发生强烈构造变形,大巴山推覆构造带以断裂活动为主,镇巴—城口—房县断裂带强烈向大巴山前陆逆掩。而大巴山前陆则以强烈的近南北向延伸的褶皱变形为主,早期近东西向褶皱遭受强烈改造,形成大巴山前陆西段较为典型的横跨叠加褶皱构造。这期构造变形是燕山运动早期活动的结果。大巴山叠加变形的研究不仅为研究中国盆—山系统变形特征提供了具体例证,而且对大巴山前陆油气勘探起重要指导作用。     

东秦岭造山带南缘北大巴山构造反转及其动力学

自元古代以来,北大巴山经历了构造伸展(∈-D₂)、构造反转(T₂)和构造冲断作用(T₂-J₁).伸展构造主要由极性相同、北倾的大型犁式正断层构成,它控制了早古生代地层的强烈差异沉积。其成因可能受控于扬子板块北缘早古生代幔源裂谷作用所引起的大陆边缘岩石圈拉伸、减簿的动力学机制。之后,因华北和扬子两板块的对接和碰撞,扬子板块北缘发生内硅铝层A型俯冲。使北大巴山构造作用由早期的伸展向大规模的冲断转变,形成中三叠世区域性构造反转作用。经构造反转后,北大巴山构造变形以强烈的深层次韧性滑脱和浅层次脆性冲断为特征。深层滑脱由发育在10-35km的韧性台阶状逆断层冲断叠置而成、浅层滑脱则主要由脆性台阶状断层构成的盖层冲断岩席,双重推覆体和冲起构造等构成。由此北大巴山区地层缩短率平均至少达35.5%-44.2%,并造成绿片岩相的活化盖层。     

由DEM确定R-V地貌瞬时单位线的研究

介绍了地貌瞬时单位线（R－V GIUH）的基本理论与理论基础。由于以往确定流域单位线需要大量的降雨径流实测资料，试图应用地理信息系统（GIS）技术建立流域数字高程模型（DEM），从而可以仅依据地形资料来确定R－V地貌瞬时单位线，解决无资料地区的洪水预报问题。以长江三峡区间沿渡河流域为例，取得了较好的成果。     

西昆仑山构造特征与演化

西昆仑山位于青藏高原西北缘,新疆的南部。该区存在两条不同时期的重要构造带,即麻扎—康西瓦—木孜塔格和库地—苏巴什构造带。昆仑山被这两条构造带分成了三部分:北带、中带和南带。南带从构造意义讲已不属昆仑山区范围,中带是两期岛弧的叠加,北带是在被动大陆边缘基础上叠加了岛弧到弧后的发展产物。因此,昆仑山区是一个复合地体,经历了多期变形与岩浆活动,沉积类型也较多。     

四川盆地上三叠统构造层序划分及盆地演化

晚三叠世是四川盆地演化的重要时期。根据野外露头、钻井和地震资料,运用构造层序地层学的思路和方法,对四川盆地上三叠统层序界面、层序划分和层序特征进行深入研究,并建立层序地层格架。研究表明,四川盆地上三叠统可识别出4个层序界面:1)上三叠统与中、下三叠统之间的区域性构造不整合面;2)须二段与小塘子组的分界面;3)须三段与须四段之间的次级构造不整合面;4)三叠系与侏罗系之间的区域性构造不整合面。根据层序界面的发育情况,将研究区划分为3个构造层序,每个层序以最大湖泛面为界,划分为盆地扩张体系域(BE)和盆地收缩体系域(BW)2个体系域。晚三叠世四川盆地的演化主要是川西前陆盆地的演化,其中TS1为边缘前陆盆地演化阶段;TS2为川西前陆盆地形成阶段,龙门山逆冲推覆体开始逆冲推覆;TS3为川西前陆盆地发展阶段,受安县运动的影响,龙门山逆冲褶皱成山,使得整个四川盆地进入了陆相沉积环境。构造运动是控制晚三叠世四川盆地演化的重要因素。     

喜马拉雅山脉的地质地貌特征:来自SRTM数字高程模型和降水量数据的约束

利用GTOPO30和SRTM3数字高程(DEM)数据,提取了喜马拉雅山脉(造山带)的数字高程模型并对其进行了地质地貌的初步分析。从SRTM3数字高程数据提取出坡度数据,初步分析了喜马拉雅山脉坡度和高程的特征。数字高程和坡度图清楚地展现了喜马拉雅大型断裂带(构造边界)的空间分布特征。分析了中国气象局下属的西藏、青海、四川和云南4省区气象观测台站55年来的年平均降水量观测数据、喜马拉雅山脉南坡的年平均降水量数据、喜马拉雅DEM和裂变径迹数据,发现喜马拉雅山脉从东至西,年平均降水量逐渐减少,地形起伏逐渐变小,而高程渐次升高,与此同时剥蚀速率降低;从北至南,年平均降水量逐渐增加,地形起伏增大,高程快速降低,而剥蚀速率则急剧升高。这充分说明了喜马拉雅年平均降水量大的地区,地表剥蚀作用相对较强,年平均降水量小的地区,地表剥蚀作用则较弱,即:在喜马拉雅地区,长周期的地表剥蚀过程(可长达数个百万年时间尺度)和短周期(仅仅50年)的降水量观测是耦合的。     

华北三重构造层的沉积演变和岩石化学特征

华北地区的构造层可划分为地槽构造层,地台构造层和地洼构造层。本文研究了这三个构造层在沉积环境,岩石类型、沉积速率和岩石化学模式等方面的差异。并指出自中元古代以来的各系地层的沉积速率和岩石化学成分的演化规律或特征。     

TECTONIC CHARACTERISTICS AND EVOLUTION OF THE QIANGTANG BASIN IN NORTHERN TIBET PLATEAU

TECTONIC CHARACTERISTICS AND EVOLUTION OF THE QIANGTANG BASIN IN NORTHERN TIBET PLATEAU     

黄河中游晋陕峡谷的DEM流域特征分析及其新构造意义

晋陕峡谷以南北走向穿越鄂尔多斯高原东缘,形成黄土高原上独特的峡谷地貌。本文基于数字高程模型,结合野外调查,提取了峡谷区的一系列相关流域地貌特征参数,详细分析了晋陕峡谷内流域特征。研究结果表明峡谷流域内水系和亚盆地表现出显著的东西分异特征,峡谷西侧水系和亚盆地的发育相对于其东侧较为成熟。其成因分析反映晚新生代以来,鄂尔多斯高原东缘可能存在多期强烈构造差异隆升事件,吕梁山相对于鄂尔多斯高原发生多期快速隆升,三门古湖消亡,导致峡谷内黄河强烈的不均匀下切,水系和亚盆地发育发生东西分异。晋陕峡谷的形成主要是晚新生代以来青藏高原发生多期向东快速构造挤出,导致鄂尔多斯高原东缘发生差异构造隆升的结果。     

洛阳-伊川盆地构造演化特征及含油气远景评价

洛阳-伊川盆地是南阳油田近期油气勘探的新地区和新领域之一,主要勘探目的层系为中生界三叠系.研究认为,该区三叠系埋藏较浅,残存厚度大,分布面积广,其中暗色泥岩发育,具有一定的生油潜力.并且盆地的构造演化对地层的保存、构造发育、油气分布以及油气藏的形成有明显的控制作用.因此明确了该区下步油气勘探的方向和目标.     

东天山大地构造及演化--1:50万东天山大地构造图简要说明

以东天山地区古生代沉积建造分析为基础,探讨了该区古生代以来的大地构造格局和演化历程。认为该区震旦－泥盆纪具板块构造格局,石炭纪－早二叠世属碰撞期后的板内裂谷和裂陷槽。提出早古生代早中期该区曾古亚洲洋中的一个古老陆块（隶属准噶尔地块）,随着阿尔曼特洋盆和米什沟－干沟洋盆关闭,拼接到阿尔泰古陆边缘,成为西伯利亚古大陆的增生边缘。志留纪－早泥盆世沿卡拉麦里一带再次裂解,形成了卡拉麦里有限洋盆,将南准噶尔地块从西伯利亚大陆边缘割裂开来。随着卡拉麦里洋盆的向南俯冲,造成了东天山地区大南湖一带的泥盆纪岛弧杂岩带,构成了东天山地区斑岩铜矿的含矿岩系,中泥盆世末卡拉麦里洋盆关闭。早石炭世进入碰撞期后板内伸展阶段,形成一系列裂陷槽和裂谷,晚二叠世开始进入陆内造山阶段。新生代随着印度板块同欧亚大陆的碰撞,开始隆升。