利用基岩断层面形貌定量特征识别古地震--以霍山山前断裂为例

基岩断层面形貌特征的定量分析方法是研究断层活动历史和识别古地震的有效手段,是对探槽技术的有力补充,可以弥补在基岩区开展古地震研究技术手段的严重不足。文中以山西霍山山前断裂上的断层面（崖）为例,采用各向同性变差函数法计算了断层面形貌的2D分维值,并通过沿断层走向逐条平均的方式获得了2D分维值在断层倾向上的分布特征,结果显示断层面形貌在倾向上具有显著的分带性特征,由此获得的每个分带的特征分维值随断层面高度的增加呈阶跃式增加。这种断层面形貌在倾向上的显著分带性特征、特征分维值的阶跃式增加反映了断层面的出露方式不是渐进式,而是不连续的间歇式;这种间歇式分带性出露方式与断层的周期性地震活动相关,每个分带的特征值与每个分带的出露时间相关,即与地震发生时间相关。因此：1）可以通过每一个断层面分带的特征分维值估计该分带出露的时间;2）断层面分带的宽度可以用来估计每次破裂地震的同震位移量。霍山山前断裂带上3个基岩断层面形貌分带揭示出3次地震事件;3个2D特征分维值不仅显示3个分带自上而下由老变新的阶跃特征,而且3个阶跃之间大致相等的特征分维值差显示了3次地震发生间隔是大致相等的;断层面分带的宽度反映出破裂地震的倾向同震位移量大约为3.5m。此外,在阶跃式分带之间还存在宽0.5~1m的较窄分带,这些窄分带的特征分维值是随断层面高度增加而逐渐增大的,显示在间震期基岩断层面被逐渐剥露的特征。

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。