汶川地震驱动的隆升、剥蚀作用与龙门山地貌生长——以映秀红椿沟为例

汶川(Ms 8.0)地震驱动的构造抬升作用和滑坡、泥石流剥蚀作用如何影响龙门山的地貌生长是目前争论的焦点。作者以位于汶川地震震中位置的映秀红椿沟泥石流为例,利用野外实测资料、航片和数字高程资料,开展了红椿沟流域汶川地震驱动的构造抬升与滑坡、泥石流的表面侵蚀过程及其对龙门山地貌生长约束方面的定量研究,获得以下初步认识:(1)红椿沟位于汶川地震震中区的高山峡谷,发震断裂——北川断裂从该沟切过。(2)汶川地震触发的同震滑坡体积达3.800 1×106 m3,是震前滑坡量的3倍。(3)2010-08-13和2010-08-18强降雨形成的震后泥石流体积为0.705×106 m3,表明震后强降雨使同震滑坡量的20%转化为泥石流。(4)红椿沟泥石流将0.485×106 m3固体物质输入岷江河道(主河),导致河道变窄、河床升高、河床比降增大。(5)冲入河道量与同震滑坡量之间的转化率约为13%,冲入河道量与泥石流量之间的转化率为70%。(6)在红椿沟流域同震的滑坡体积(3.800 1×106 m3)小于同震的构造抬升体积(6.67×106 m3),仅有约57%的构造抬升量转化为滑坡量,表明以逆冲-走滑作用为特征的汶川地震所导致的构造抬升量大于滑坡量,将使龙门山地貌产生新的抬升和生长。     

四川汶川大地震与C型俯冲的关系和防震减灾的建议

四川汶川大地震发生在龙门山冲断带,属构造地震.龙门山冲断带与川西前陆盆地是中国西部典型大陆构造,属C型俯冲(陆内俯冲)模式.C型俯冲不仅控制油气资源分布,还孕育着发震机制.作者从龙门山冲断带地史演化、变形特征、深部地球物理信忠,建立起龙门山C型俯冲构造运动模式.汶川大地震发震与此模式的地质构造背景关系密切,是现今发生的陆内俯冲引起的地震.当时可能发生了两次强烈地震,这才可能是北川县城遭到毁灭性破坏的原因.汶川大地震可能发生在上地壳底至中地壳深12～24 km的高导层上,属中国陆内俯冲型地震,很可能是太平洋板块推挤中国大陆的远端效应触发作用所引起,与印度板块推挤作用关系不大.     

龙门山前缘的芦山地震与逆冲-滑脱褶皱作用

龙门山式构造以推覆作用和滑脱作用为主要特征,近5年来地震活动性显著,在2008年和2013年分别发生了汶川(Ms 8.0)地震和芦山(Ms 7.0)地震。根据已公开发布的芦山地震的震源机制解、破裂过程、地震烈度、地表变形特征、余震分布规律等方面的研究成果,结合本次对龙门山南段活动断裂和芦山地震构造变形与地表响应的野外实地调查等方面的科研成果,作者将龙门山南段和前缘地区划分为龙门山冲断带和前缘扩展变形带2个构造变形带,对比了它们在构造变形样式、活动断裂、历史地震的差异性,提出了以推覆-滑脱岩片为特点的龙门山冲断带地震构造模式和以逆冲断层-滑脱褶皱为特点的龙门山前缘扩展变形带地震构造模式。在此基础上,分析了龙门山前缘扩展变形带的逆冲-滑脱作用与芦山地震的发震断层模式与成因机制,认为芦山地震形成于龙门山前缘扩展变形带的逆断层-滑脱褶皱带,其发震断裂为大邑断层,该断层倾向北西,呈铲状向下并汇交于滑脱面。该滑脱面就是芦山地震的震源层。     

成都龙门山地震区波状剥蚀过程及其成因

针对2008年汶川震后湿润成都龙门山剥蚀与山地灾害发生的巨大变化问题,锁定龙溪-白沙河流域,通过对2009-2014年间具体的山洪泥石流事件引发的剥蚀数量展开调查,并参考震前的区域剥蚀研究成果和其他地震山区剥蚀特征来剖析该震区波状剥蚀过程及其成因。研究发现:(1)区域的剥蚀变化是一个先增后降的波状过程,其峰值变化呈现双曲线衰减趋势,这预示出成都龙门山为代表的区域经过81年后,剥蚀速率将回到地震以前的0. 3 mm,震后26年以后(即2034年后)难以暴发泥石流灾害;(2)震后剥蚀的变化受松散固体物质数量和降水的联合控制。松散固体物质决定了区域内总体的剥蚀变化趋势,而其本身受剥蚀数量、植被覆盖率与土体固结的影响。降水的变化则导致了剥蚀波动。     

龙门山中央断裂分段地震震级及强震复发周期的预测

汶川Ms8.0级地震发生后,对于龙门山发震构造带长期地震危险性评估的研究越来越受到了关注,以定量的、概率性的评估强活动断裂段的地震危险性也成为了近年来国际上研究长期地震预测的方向之一.作者以前人对龙门山中央断裂(映秀一北川断裂)活动构造的研究成果和汶川地震后地表特征的实测数据为依据,在对其进行活动分段的基础上,通过震级...     

对四川汶川大地震有关问题的思考与初步认识

汶川大地震破坏性强,次生地质灾害严重,论文介绍了汶川大地震的地质构造背景与基本情况,以及作者对汶川大地震的发震构造、震后龙门山的地震安全期、成都-德阳-绵阳经济带的地震安全性及龙门山地震对川西油气聚散的影响等问题的认识.作者认为;(1)汶川大地震的发震构造可能是彭灌断裂而非普遍认为的北川-映秀断裂,(2)成-德-绵经济带中心城市市区范围内发生灾难性地震的可能性很小,这些城市的地震威胁依然主要来自龙门山,对来自龙泉山的地震威胁也应予以考虑;(3)地震可能造成了龙门山深层天然气的散失,但有利于川西坳陷裂缝性油气藏的形成;(4)龙门山的隆升演化与地震活动可能受制于西侧松潘-甘孜地块的推覆与东侧四川盆地的俯冲双向挤压力的作用.论文提出了从龙门山压缩应变能积聚与耗散均衡估算入手推算震后的地震安全期、利用油气生产井压力数据监测地应力变化、通过地震模拟计算定量评价成-德-绵经济带地震安全性等设想与建议.     

汶川地震与芦山地震次生地质灾害特征对比

"5·12"汶川特大地震和"4·20"芦山地震在造成重大人员伤亡和财产损失的同时,还诱发了大量的崩塌、滑坡和泥石流等次生地质灾害。基于龙门山地震地质背景,根据已公开发表的成果,结合野外资料,对比分析了汶川地震与芦山地震次生地质灾害的差异,并探讨影响二者差异的因素,得到以下3点认识:(1)芦山地震与汶川地震发震机理不同,但汶川地震对芦山地震具有诱发作用;(2)汶川地震和芦山地震均触发了一系列次生地质灾害,但汶川地震触发的震后次生地质灾害在规模和持续时间上更广泛和持久;(3)水系对地表物质的侵蚀过程因地震驱动的崩滑而被加速。此外,汶川地震的震滑坡量远大于同震岩石隆升增加的山脉体积,未来几十年里,滑坡泥石流等地质灾害将会持续进行。     

汶川地震后文家沟地表侵蚀及地貌演化约束研究

结合野外资料,利用GIS技术,提取了绵远河流域的坡度、地形起伏度等地貌参数,对绵远河流域的构造地貌进行了分析;以汶川地震重灾区绵远河流域的文家沟滑坡、泥石流为例,对该区汶川地震驱动的构造抬升与滑坡、泥石流的表面侵蚀过程进行研究。研究表明,文家沟地处汶川地震震中区,映秀-北川断裂带(主断裂带)在其北西侧约3.6 km的地方切过,为引发滑坡提供了构造条件;地震之前,文家沟近百年内未发生过滑坡、崩塌;地震之后,触发了体积约为2 750×104m3的初始滑坡体,最终滑坡体堆积物多达5 000×104m3,是汶川地震中的第二大滑坡;从2008年9月至2010年10月,文家沟先后发生了5次规模较大的泥石流灾害,累积泥石流量达557×104m3,表明约有11%的震后滑坡转化为泥石流;汶川地震造成了文家沟约1 952.5×104m3的同震抬升量,而震后滑坡体堆积量约为5 000×104m3,说明震后的滑坡量远大于同震抬升量,山体平均海拔被降低。     

基于多源遥感数据和DEM的沱江流域人口分布与地形起伏度关系研究

地形起伏度是反映地形特征的重要指标,对人口空间分布有着重要影响.基于GIS/RS技术,集成DMSP/OLS灯光数据、NDVI等多源遥感数据对沱江流域人口统计数据进行了空间化,并从DEM中提取地形起伏度,通过定性和定量的分析方法,分析了人口密度与地形起伏度之间的关系.结果表明:人口空间分布值域介于496.67~9 896.4 km-2之间,其空间分布特征呈现出从城区中心向周围逐渐递减的态势,精度验证表明,人口空间分布具有一定的客观性和精确性.地形起伏度值域介于0.229~7.054之间,且由北向南逐渐减小的空间分布态势.人口空间分布与地形起伏度的关系分析表明:两者之间存在显著负相关关系,其关系散点图呈现"L"状分布.当地形起伏度为0.805时,两者关系出现拐点,即地形起伏度大于0.805时,人口空间分布陡然降低,单位面积内人口数呈现平缓减少的空间分布态势.对地形起伏度进行自然间断点5级分类后发现,地形起伏度前3级(0.229~0.509)的区域占全区总面积79.85%,分布着占全区88.23%的人口数.     

数字地形特征对土地利用空间分布的定量影响

 为了获取地形对土地利用空间分布的定量影响,以山西省为研究区,基于数字高程模型（DEM）数据生成4种地形因子（海拔高度、起伏度、坡度和坡向）表征数字地形特征,并通过遥感影像解译获得土地利用空间分布,利用地理探测器方法定量分析地形因子对土地利用空间分布的分异性、相关性及其交互作用的定量影响。研究结果表明：起伏度与坡度的空间分异性最显著（显著性水平p<0.01）;起伏度空间相关性最强（空间统计量q=0.012）,其次为坡度（q=0.010）;任意两种地形因子交互均具有非线性增强作用,其中海拔高度与起伏度的交互作用最强（q=0.034）。因此,起伏度是影响土地利用空间分布最重要的单个地形因子,它和海拔高度一起对土地利用空间分布发挥重要作用。     

基于DEM的大别山地区地貌特征研究

从区域尺度分析大别山地区的地貌特征,以美国SRTMDEM和1∶50万数字地质图为基础数据,利用DEM地貌模拟和空间数据统计分析技术,生成了研究区的地貌分析专题图和地貌参数统计关系图。研究认为,大别山整个造山带呈三角形的形状,南坡缓而长,北坡陡而短;造山带山势较高,山地多深谷陡坡,坡向多变;山体由北西向南东延伸,主体延伸方向是北西向;山顶面剖面呈∧形,或呈锯齿多峰形式,局部地形起伏越靠近主体山脉,起伏度越大。断裂构造严格控制水系的发育,分水岭呈"人"字形分布于造山带四周。地貌参数的统计分析表明,坡度、地形起伏与平均高程之间具有一定的对应关系,较好的揭示了研究区的地貌特征。     

龙门山前陆盆地南段乐地1井须家河组震积岩特征及地质意义

通过对龙门山前陆盆地南段乐地1井上三叠统须家河组岩心的系统观察和描述,以前人对震积岩的研究为基础,探讨震积岩的分布特征以及与盆地构造活动的关系。震积岩主要分布在须家河组第二、第三和第四段,发育典型的由地震导致的软沉积物液化变形和脆性变形构造,包括液化砂岩脉、液化卷曲变形与混滑层、负载构造及球枕状构造、环形层理、震裂岩和微断层。认为这些软沉积物液化变形和脆性变形构造是由龙门山隆升构造引起的地震作用形成的。乐地1井中地震岩的分布特征表明龙门山前陆盆地南段在须家河组第二、第三和第四段时期构造活动强烈,并快速向南东方向推进。     

北川县地震次生滑坡空间分布特征研究

在已解译的遥感影像资料基础上,利用MAPGIS空间分析方法对汶川地震次生滑坡在北川县的空间分布特征进行研究.结果表明,由于断层效应、烈度效应、水系侵蚀作用、岩性控制作用等内外力因子的影响,在北川县境内,距发震断层4km范围区域、发震断层上盘区域、距水系1km的沿河两岸、Ⅺ级和X级地震烈度区、砂页岩分布区是五类地震次生滑坡的强发育区.将五类区域进行空间叠加,并据此对研究区进行地震滑坡危险性区划,可以看出,在发震断层上盘,汶川地震次生滑坡的高危区分布于沿断层4km范围内的整个区域及X级、Ⅺ烈度区内的沿河两岸地区;在发震断层下盘,高危区分布于沿断层4km范围内的沿河两岸地区.     

汶川地震生态环境破坏严重区地形高程和起伏度分布特点

采用DEM数据对汶川地震严重灾区(11个县市)海拔高程和地形起伏度分布特点分析,海拔高度和地形起伏度总体上是西南高,东北低.海拔1 500 m以上区域面积占55.34%.其中海拔3 000 m以上区占19.67%.5 km×5 km单元地形起伏度>1 000 m的区域面积占23.92%.1 km×1km单元地形起伏度>200 m的区域面积占44.78%.灾区核心地段剖面海拔650～3 500m,800～2 000 m地段占全线段73.74%.对剖面线1 km单元段起伏度分析结果表明,南段起伏度大于北段,南段>300 m地段占39.07%,北段>300 m地段占17.97%.地震导致生态环境受损严重的地方主要分布在西南部.西南部既是地震震中区域,又是高海拔-高起伏度区域,有一定的重合.西南部区域生态系统破坏面积占总破坏面积的87.25%,新增水土流失面积占新增总面积的68.06%.汶川地震灾区生态环境遭受严重破坏因果关系链是:强烈地震+断层效应+地形因素等→地质灾害→植被和生态系统受损→生态功能受损.     

云南省县域地形起伏度与人口分布的耦合关系研究

用1∶20万的云南省数字高程模型,以ArcGIS 10.0这一软件平台,利用Spatial Analyst中的栅格邻域计算工具窗口分析方法提取出云南省县域尺度的地形起伏度,加以分析云南省地形起伏度的规律,结合地形起伏度与人口密度的耦合指数,在Geoda软件支持下对各区县地形起伏度与人口密度的耦合指数进行全局空间自相关分析和局部空间自相关分析。研究结果表明:云南省地形起伏度空间分布整体趋势为东南低于西北,南部低于北部,中部地区居中,地形起伏度数值随着海拔高度、坡度的增大而增大,地形起伏度与人口密度的多项式合曲线拟合度为0.521 7。其县域地形起伏度介于1.30~4.61之间,利用Geoda软件分析得出云南省地形起伏度与人口密度耦合指数的全局自相关Global Morans I指数为0.582 2,表明云南省地形起伏度与人口密度密度的空间分布存在较显著的集聚特征,对其局部空间的Local Morans I值进行显著性检验,局部空间自相关有一定差异性。     

忻州乡村聚落空间分布与地形起伏度关系

利用山西省数字高程模型DEM和山西村落分布图,对忻州市乡村聚落空间分布与地形起伏度之间的关系进行了定量分析.结果表明:忻州市地形起伏度整体处于中高起伏范围,与山西全省的地形起伏特征相吻合,地形起伏度为东西两侧高、中间低,且各县间地形起伏度差异较大;村落分布与地形起伏度关系紧密,全中起伏地形区村落数量最多,这与该山地高原所占比例达87%相吻合.其次是低起伏区;村落分布密度与地形起伏度成反比,低起伏地形区的村落密度最高,中起伏地形区次之,高起伏地形区最低.村落密度随着地形起伏度指数的增加而递减.     

云南省县域地形起伏度与人口分布的耦合关系研究

由于人口分布受地形因素的影响，本文用1:20万的云南省数字高程模型，以ArcGIS10.0 为软件平台，利用 SpatialAnalyst 中的栅格邻域计算工具窗口分析方法提取出云南省县域尺度的地形起伏度，加以分析云南省地形起伏度的规律，结合地形起伏度与人口密度的耦合指数，在 Geoda 软件支持下对各区县地形起伏度与人口密度的耦合指数进行全局空间自相关分析和局部空间自相关分析。研究结果：云南省地形起伏度空间分布整体趋势为东南低于西北，南部低于北部，中部地区居中，地形起伏度数值随着海拔高度、坡度的增大而增大，地形起伏度与人口密度的多项式合曲线拟合度为 0.5217。其县域地形起伏度介于 1.30~4.61 之间，利用 Geoda 软件分析得出云南省地形起伏度与人口密度耦合指数的全局自相关 Global Moran’s I 指数为 0.5822，表明云南省地形起伏度与人口密度密度的空间分布存在较显著的集聚特征，对其局部空间的 Local Moran’s I 值进行显著性检验，局部空间自相关有一定差异性。
     

基于DEM的桐柏山区基本地貌分类及定量分析

地貌分类是认识区域自然地理特征的基础.然而,由于地理空间差异的影响,宏观地貌分类标准并不能有效地服务于小区域的自然地理研究.基于此,采用30m分辨率的SRTM DEM数据,以海拔和起伏高度为主要分类参数,对桐柏山地区进行了地貌分类研究.结果发现,桐柏山山区海拔主要集中在300～800m,起伏高度约0～370m,以低山和丘陵为主.通过Swath剖面对该区的地形特征进行研究表明,桐柏山区在海拔300m、500m和700m上具有较明显的分界特征.此外,基于15×15像元分析窗口的起伏高度分析表明,研究区的起伏高度存在30m、70m和200m的分界.综合海拔和起伏高度两种地形参数,结合中国地貌区划标准,将桐柏山区的地貌单元划分为4大类,16小类,即Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型平原区、台地区、丘陵区和山区.     

陕西省城镇格局与地形关系的定量分析

目的定量分析陕西省地形与城镇空间格局的特征,阐明二者之间的内在联系。方法以GIS为主要技术,以地形起伏度为主要指标,使用区域分析法、统计分析法和相关系数法进行分析。结果1)陕西省的地形起伏度在0.091~4.274的范围内,整体态势为南比北高,西比东高。2)陕西省的城镇大多分布在地形起伏度低于1的较为平坦地区。3)地形起伏度与人口密度的拟合曲线为指数形式,相关系数为-0.81,呈现显著负相关。4)陕西省地形起伏度与GDP的相关性不明显,地形条件对经济的影响日趋减弱。结论地形对城镇体系的分布起着至关重要的作用,新型城镇化战略往往是从地形起伏小和最佳区位条件处开始孕育和发展的。     

从汶川地震分析龙门山与四川盆地的动力耦合机制及其对川西深层油气运移聚散的影响

2008年的汶川地震为分析龙门山与四川盆地形成演化过程中的山-盆相互作用及其动力耦合机制提供了新的视角与依据.在总结分析龙门山与川西前陆盆地地层构造特点的基础上,从汶川地震的基本特征分析入手,探讨了龙门山与四川盆地的现代动力耦合作用机制及其对川西深层油气二次运移聚散的影响.龙门山的形成演化与地震孕育主要受其西侧松潘-甘孜地块的逆冲和其东侧四川盆地的俯冲的非对称相向挤压控制.龙门山南北两段的地质构造与构造动力环境有较大差异.龙门山晚三叠世开始隆升,其形成早于青藏高原的隆升,与印-亚板块的碰撞无关;但喜马拉雅期以来的演化受印-亚板块碰撞和太平洋板块俯冲的影响.龙门山的冲断褶皱变形垂直于山脉走向从西北向东南,即从松潘-甘孜地块向四川盆地逐渐扩展;平行于龙门山走向发育的断裂带控制川西油气聚散带的分布,前山断裂带上盘及以西地层中的油气基本散失,山前隐伏断裂带有利于深生浅储气藏的形成.