天宝VX空间测距仪在构造形变微地貌测量中的应用——以甘孜—玉树断裂邓柯段为例

如何获取构造形变微地貌所蕴含的定量参数,对于研究活动断裂、地震地表破裂带特征来说是至关重要的。甘孜—玉树断裂是广义鲜水河断裂带向北西延伸的羽列孳生断裂,具有新活动性。活动断裂新构造活动微地貌响应是研究构造形变微地貌的最佳对象之一。近年来,一些高精度仪器已经广泛应用于构造形变微地貌的测量中。天宝VX空间测距仪是一款集成了先进的光学测量技术、量测成像技术和3D扫描技术并能捕捉扫描数据、成像数据和测量数据,并把这些数据融合一体可执行所有任务的测量仪器。本文结合甘孜—玉树断裂邓柯段的构造形变微地貌特征,系统介绍天宝VX空间测距仪获取该段活动断裂的定量化形变参数,这些参数对我们深入了解甘孜—玉树断裂邓柯段活动性质有着重要的意义,并对天宝VX空间测距仪在构造形变微地貌测量中的应用提供了重要的参考资料。

InSAR技术用于甘孜-玉树与鲜水河断裂带三维运动研究

以我国四川西部甘孜-玉树与鲜水河断裂带为研究对象,基于欧洲COMET机构提供的LiCSAR产品,包括合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)解缠图和相干图等,采用LiCSBAS软件得到断裂带升降轨视线向形变速率结果,并联合GNSS形变监测结果进行基准改正,分解得到断裂带三维形变场。结果表明,甘孜-玉树与鲜水河断裂带具有左旋走滑特征,最大水平形变速率超过20 mm/a;InSAR结果与GNSS所得水平形变速率均方根误差为1.4 mm/a,水平方向均方根误差为4.8°。基于水平形变场计算得到的剪应变率集中分布在沿鲜水河断裂带附近,最大值超过150×10^(-9)/a。本文研究可为区域孕震机制、地震风险性评估和构造滑坡分布规律研究提供重要参考。

甘孜-玉树断裂带东南段晚第四纪活动性研究

以甘孜-玉树断裂带东南段的地质地貌为研究对象,在遥感解译的基础上,通过对典型地区的详细野外调查和探槽研究对该段晚第四纪活动性进行研究。在断裂沿线的生康乡、仁果乡、错阿乡、日阿乡进行了断错地貌分析和晚第四纪滑动速率计算,生康区的水平滑动速率为(7.6±0.5)mm/a,垂直滑动速率为(1.1±0.1)mm/a;仁果区的水平滑动速率为(8.0±0.3)mm/a,垂直滑动速率为(1.1±0.1)mm/a;错阿区的水平滑动速率为(10.3±0.4)mm/a;日阿区的水平滑动速率为(10.8±0.8)mm/a,垂直滑动速率为(1.1±0.1)mm/a。在仁果乡和错阿乡进行了探槽研究,两处探槽都揭示了多次古地震事件,虽然揭露的断层构造样式有所不同,但总体上都是以走滑为主兼有一定的逆冲分量。综合古地震事件和滑动速率分析表明,甘孜-玉树断裂带东南段晚第四纪尤其是全新世以来活动剧烈。

甘孜-玉树断裂东南段晚第四纪活动特征及古地震破裂行为

甘孜-玉树断裂是1条全新世强烈活动的左旋走滑断裂带,与鲜水河断裂共同构成了巴颜喀拉地块和羌塘地块、川滇菱形地块的边界断裂,研究其晚第四纪活动特征及大地震复发行为是认识甘孜-玉树断裂未来7级以上大地震危险性的重要基础工作。文中通过野外地质调查、微地貌测量等方法揭示出甘孜段和邓柯段除左旋运动性质外,还具有明显的拉张作用,而马尼干戈段运动性质则以左旋走滑兼逆冲性质为主,全新世地层最大垂直位移量>2m。结合断裂的几何展布特征、古地震破裂行为和历史地震地表破裂分布范围等方面的研究结果,可以将垭口和邓柯盆地2个阶区作为甘孜-玉树断裂东南段的分段边界。由于垭口附近的山脊及邓科盆地的障碍体规模均较小,阶区宽度仅1~2km左右,为非持久性障碍体,在未来大地震的破裂中可能会被突破。文中在马尼干戈段上的竹庆乡进行了探槽开挖,通过样品年代学测试共识别出3次古地震事件,分别为3875~3455BC之间、晚于775BC和最新1次断错地表事件。通过与前人在甘孜段和邓柯段的古地震研究结果进行对比,揭示出马尼干戈段与甘孜段、邓柯段的古地震破裂事件具有明显的不同,但限于甘孜-玉树断裂东南段的古地震研究仍缺乏足够的数据支撑,各几何分段之间是否存在级联破裂仍需要进一步的探讨。

甘孜-玉树断裂当江段地表破裂遗迹与1738年玉树西北地震的讨论

对历史记载的公元1738年玉树西北地震的震级及其发震构造目前仍存有争议。卫星影像解译和野外调查发现沿甘孜-玉树断裂当江段分布一条长约75km的左旋走滑地震地表破裂带,其最大同震水平位移约2.1m。综合分析该地表破裂带特征、探槽揭露信息、测年结果以及历史文献记载等资料,认为当江段应为1738年玉树西北地震的发震断层,基于震例类比和经验公式估算该次地震的震级为71/2级。沿甘孜-玉树断裂的历史地震破裂分布显示,玉树段在隆宝镇以西存在近50km长的破裂空段;当江段距1738年地震的离逝时间也可能已经接近其地震复发周期,上述两个段落未来均存在大震危险。

甘孜-玉树断裂带晚第四纪走滑速率与滑动分解作用

滑动速率是研究断裂运动学特征、地震活动性和区域应变分配的重要参数和依据。前人关于甘孜-玉树断裂带滑动速率的研究结果存在较大差异,因此,其晚第四纪滑动速率有待进一步调查研究。本文基于卫星影像解译和野外实地考察,对甘孜-玉树断裂带西段(玉树断裂)上典型断错地貌点进行测量分析,得到玉树断裂晚第四纪走滑速率为6.6±0.1—7.4±1.2mm/a。通过与前人对甘孜-玉树断裂带东段(甘孜断裂)滑动速率的研究结果进行对比,发现甘孜-玉树断裂带东、西段滑动速率不一致,其原因是甘孜断裂的左旋滑移在向西传递的过程中,一部分应变被分配到了巴塘盆地南缘断裂上。巴塘盆地南缘断裂的存在很好地解释了玉树断裂的走滑速率比甘孜断裂偏低的原因。但是,从区域变形来看,巴塘盆地南缘断裂分配的滑动速率恰好说明了甘孜-玉树断裂带东、西段及鲜水河断裂带的水平构造变形是协调一致的。

基于DEM数据的甘孜-玉树断裂东南段构造地貌研究

基于DEM数据,使用ArcGIS10.2软件提取了甘孜-玉树断裂东南段地区高程、地形起伏度、坡度、水系等地貌信息,结合地质资料,对其构造地貌特征进行初步研究探讨.研究表明,研究区地形起伏度在38-2088m之间、地形起伏度较大,地势总体上呈SW高、NE低的趋势;研究区总体坡度较大、地势较陡,断裂SW盘山体坡度值大于NE盘.甘孜-玉树断裂带活动影响下,断裂两盘地貌特征表现出明显的差异性.研究区内山体走向、河流流向与断裂走向一致,地貌形态受构造活动所控制.

基于InSAR的甘孜-玉树断裂带现今地壳形变监测

1研究背景甘孜-玉树断裂带为巴颜喀啦块体和羌塘块体交界处的一条主断裂,具有较高的强震发生背景。相关研究有:闻学泽等(1985)研究认为,甘孜-玉树断裂带是中生代至今的大型活动断裂,以左旋走滑运动为主;闻学泽等(2003)针对甘孜-玉树断裂中300 km段落展开调查,拟合得到断裂带水平滑动速率最佳估值为12±2 mm/a;徐锡伟等(2003)对该断裂带第四纪以来的滑动做了相关研究,认为滑动速率达到14±2 mm/a;Lin等(2011)在玉树地震发生后,针对地震的走滑破裂段和部分错段进行了研究,认为甘孜-玉树断裂带玉树段的水平滑动速率在2-5 mm/a之间。多位专家采用多种手段对该断层的滑动速率展开了研究,统一认为甘孜-玉树断裂带运动自第四纪后以左旋走滑为主,但具体分段的走滑速率分布存在差异。因此,甘孜-玉树断裂带上,整条断裂带的滑动速率具体如何展布,运动特征如何变化,成为现今学者聚焦的一个研究点,需进一步研究讨论。

甘孜—玉树断裂当江段晚第四纪滑动速率

甘孜—玉树断裂带是青藏高原中东部的一条大型左旋走滑断裂带,同时也是羌塘地体和巴颜喀拉地体的重要地质边界.当江断裂位于甘孜—玉树断裂带的西北段,沿线发育当江荣、当江和哲达等一系列串珠状第四纪断层谷地.通过遥感影像解译和数字高程地形模型(DEM)数据分析,结合野外构造地貌调查,以及断错地貌面的光释光年代测定,发现断裂沿线冲沟、河流阶地和洪积扇等断错地貌发育,反映了该断裂晚第四纪左旋走滑活动性强烈.该断裂最新活动时代为全新世晚期,距今约3.04 ka.当江断裂晚更新世以来的左旋滑动速率为7±3mm·a^(-1).研究结果为该区的地震危险性分析和高原东北部的运动学特征探讨提供了基础资料.

甘孜—玉树断裂北西段附近的构造地貌特征研究

基于ArcGIS10．1，以SRTM3为使用数据，对甘孜一玉树断裂带北西段及其周边地区从地形形态和水系特征两个方面行分析,归纳了该区的地貌特征以及地貌形态与断裂之间的关系。分析结果表明：1．甘孜一玉树断裂带北西段及其周边地区的坡度范围在0°～80°之间，并且与断裂的几何分布有相关性；2．该区地形起伏度在0～1579m之间。以山地地形为主；3．通过对比分析研究区最大高程图、平均高程图及最小高程图，发现研究区地形呈台阶状并且高的台地边界不断退缩，水系面积不断扩大；4．研究区域内山体上部有多级夷平面发育．主要夷平面在5000m左右．地形起伏度大，呈高山峡谷或者高山盆地的地貌样式间隔排列；5．水系密度分为5级．范围在0～0．4km／km2之间，与断裂走向大致相当。另外，多条切过断裂的分支河流，一致性地左旋错动，并且水系密度最高值区域与区域断裂的展布格架基本吻合，断裂对水系展布的控制占主导作用。

甘孜—玉树断裂东南段分形特征及活动性研究

基于分形理论，使用网格法估算了甘孜—玉树断裂东南段断裂系统不同走向、不同区域断层的分维值，借助等值线图对断裂的分形特征做出分析，结合相关资料探究研究区断裂的活动性。研究结果表明：研究区断裂系统在1～10km的标度区间内具有良好的自相似性，整体断裂分维值为1.5443，NW向断层分维值远大于NE向断层，以甘孜—玉树断裂为主的NW向断裂在研究区内具有较强的控制作用；甘孜—玉树断裂SW盘分维值大于NE盘，表现出更强的活动性和更复杂的断裂分布；研究区分维值的大小能有效反映断裂的活动性及其空间分布情况，研究区内甘孜—玉树断裂尚处于发育的活跃阶段，各段均存在较大的发震可能性。

玉树7.1级地震断裂特征与地震地表破裂带

2010年4月14日07时49分在青海省玉树县发生了7.1级地震,震中位于33.2°N,96.6°E,自玉树县城至隆宝镇造成了大量房屋倒塌和人员伤亡。地震发生在NW向的玉树-甘孜断裂两段的玉树-治多断裂上,自隆宝镇东至玉树县城,地震引起了长约50km的地震地表破裂带,主要分布在第三纪红砂岩、高漫滩及河床中,致使公路错断、桥梁位错,并引发大量滑坡和崩滑。震中附近的调查表明,地表破裂带主要沿NW向的玉树-治多断裂展布,总体走向NW320°,分为两组,一组为NW向,另一组为NE向,NW向的破裂为左旋走滑,发育一系列小的类拉分盆地,NE向的破裂表现为正断性质。由震源机制解和断裂特征判定,NW向的玉树-治多断裂为此次地震的发震构造。

玉树巴塘断裂晚第四纪滑动速率及其构造意义

玉树巴塘断裂是甘孜-玉树断裂带玉树段的一条主要的分支断裂,沿线发育第四纪巴塘盆地、波洛滩和当涌滩。通过遥感影像解译、野外构造地貌填图、断层剖面分析以及断错地貌面的光释光和^14C年代测定,发现该断裂沿线河流阶地、洪积扇断错明显,是一条以左旋走滑为主,兼具逆冲分量的全新世活动断裂。该断裂最新活动时代为全新世晚期,距今2.72 ka。晚更新世晚期以来的左旋滑动速率为2.3~3.7 mm/a,垂直滑动速率为0.2~0.6 mm/a,该断裂在甘孜-玉树断裂带玉树段起着变形分解作用,吸收了玉树段内约1/3的走滑变形。研究结果可以解释甘孜-玉树断裂带内玉树断裂走滑速率偏小的构造现象,并为评价甘孜-玉树断裂带玉树段的地震危险性提供基础资料。

青海玉树巴塘断裂晚第四纪活动性研究

青海玉树巴塘断裂为甘孜-玉树断裂玉树段一条NWW向分支断裂,以左旋走滑为主,兼微量逆冲。断裂沿线错断地貌明显,以错断洪积扇、冲沟、河流阶地为主。通过遥感图像解译、野外构造填图、断层沉积物的测年限定出巴塘断裂的水平走滑速率为2.21~3.43mm/a,垂直滑动速率为0.16~0.45mm/a。另外,综合分析巴塘断裂承担了甘孜-玉树断裂玉树段近2/5的走滑变形。

玉树地区巴塘断裂第四纪以来活动性研究

甘孜-玉树断裂带是一条走向NWW,以左旋走滑为主,兼具逆冲分量的全新世活动断裂。甘孜-玉树断裂带中的各种错动地貌都十分发育,且保存完好。本文以甘孜-玉树断裂带玉树段巴塘断裂的地质地貌为研究对象,通过对野外的一些详细调查并结合前人的研究成果对该段晚第四纪活动性进行研究,发现该断裂带沿线上的河流阶地、冲沟错位明显。同时也可为评估甘孜-玉树断裂的长期地震危险性提供资料。最后计算出甘孜-玉树断裂带玉树段巴塘断裂滑动速率每年为2.21mm^3.04mm。

利用断裂带首波获得2010年Mw6.9玉树地震断裂带的速度差异

断裂带首波（FZHW）沿着存在岩性差异的断裂面传播，为断裂带特征研究提供了高精度的信息。本文利用2010年4月13日（世界时）Mw6．9玉树地震的余震资料对甘孜-玉树断裂带（GYF）进行了定量分析。与直达P波波形相比，断裂带首波具有振幅低、周期长和初至极性相反等特征。结隆盆地是一个拉张性盆地且被隆宝湖填充，在盆地边缘两侧断裂带附近的4个台站观测到了断裂带首波。直达P波和断裂带首波之间的走时差随着沿断裂面的距离呈线性增加，相应的速度差异为5％～8％，但我们没有观测到走时差随震源深度的变化，结果显示拉张盆地形成了一个地表浅层几千米的低速区。主震震中往东南方向的速度差异很小（1％～3％），与野外现场调查和地震成像的结果较一致。

巴颜喀拉块体南边界带西端当江断裂的活动构造变形:高分遥感的解译与野外验证

以活动断裂遥感影像解译标志为基础,利用奥维地图、91卫图等影像资料,结合前人的研究成果,重点分析了甘孜-玉树断裂带当江段的空间展布及几何学与运动学特征;在此基础上对重点段进行野外踏勘,通过一系列的断错地貌现象验证解译结果,最后得到甘孜-玉树断裂带当江段的几何展布。研究结果显示:①甘孜-玉树断裂带当江段总体走向为NWW;②断裂地貌发育有断层陡坎、槽谷、冲沟和河流阶地的左旋位错等;③断裂运动性质以左旋走滑为主,带有垂直的倾滑分量;研究同时表明:①遥感解译对于高寒、高海拔、交通不便的地区开展工作十分重要;②遥感解译对于地表破坏少、植被覆盖少的地区其效果更为直观、更利于在此类地区发挥作用;③活动构造变形强烈地区的遥感影像特征明显,更易于开展遥感解译工作。

2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义

野外调查表明,青海玉树MS7.1地震发生在青藏高原中部甘孜—玉树断裂的玉树段上,在玉树县结古镇至隆宝镇之间产生了一系列包括剪切破裂、张剪切破裂、压剪切破裂、张性破裂及其不连续岩桥区出现的鼓包或陷落坑(拉分盆地)、高寒地区特有的冰裂缝等地表破裂单元,它们斜列组合成整体走向约300°、长约65km、最大同震左旋位移2.4m的地表破裂带,具有变形局部化的基本特征.玉树地震地表破裂带整体上可划分为长约15km的结隆次级地表破裂带和长约31km的结古次级地表破裂带,两者呈左阶羽列,其间无地表破裂段长约17km,对应于MW6.4和MW6.9两个次级地震事件.地表破裂类型、基本组合特征等显示出甘孜—玉树断裂两盘块体的运动方式以纯剪切的左旋走滑为主,从一个方面反映了青藏高原物质存在着向东的逃逸和挤出现象.

青海玉树M_S7.1地震两个典型地点的地表破裂特征

2010年4月14日在青海省玉树县发生了MS7.1地震,形成了长达65km的地表破裂带,甘达村西D1、果庆益荣松多D2是地表破裂带上破裂特征具代表性的2个地点。这2个地点的同震地表破裂特征调查结果显示:1)破裂沿先存的断裂晚第四纪活动遗迹展布,在甘达村西主要表现为张剪切破裂呈雁列状展布,在不连续的岩桥区分布了挤压鼓包,地表破裂带主要集中在古地震坳槽中,通过测量一个错断的围墙得到该点的位错量为1.4m;2)在果庆益荣松多,山前坡积物中展布的破裂带由斜列距约30m的次级破裂右阶斜列组成,而次级破裂则由一系列斜列距3～5m的单条破裂右阶斜列组成,单条破裂主要表现为挤压鼓包-张裂缝相间排列与裂缝带等2种破裂样式,在河谷中则表现为挤压垄脊和陷落塘,实测栅栏位错量为1.3m;3)破裂整体为左旋走滑性质,未见明显垂直错动分量,破裂样式为典型的走滑破裂特征,地表破裂带沿先存断错地貌分布,反映晚第四纪活动的甘孜-玉树断裂是此次地震的发震断裂,该断裂大震活动具有原地重复发生的特点。

甘孜-玉树断裂的平均滑动速率与近代大地震破裂

野外调查获得甘孜-玉树断裂晚第四纪活动及近代地震破裂的新证据,由7个地点的断错地貌及其相关沉积物年龄确定出近5万年来断裂的平均左旋滑动速率(122)mm/a,该结果与鲜水河断裂的平均左旋滑动速率估值很接近,反映了沿川滇～羌塘活动地块的北～东北边界的晚第四纪水平运动总体上是协调的,沿断裂的3个段落均发现近代大地震地表破裂的遗迹,其中,北西段1896年破裂至少长70km,相应地震的矩震级为7.3;中段的最新破裂长约180km,是一次矩震级约为7.7、未知年代的大地震形成的;东南段未知年代的最新破裂长约65km,最大同震左旋位移5.3m,估计相应地震的矩震级约为7.3,已根据调查资料推断了后两次大地震可能分别发生在1854年和1866年,这些证明该断裂的不同段落均具有发生大地震的能力。