龙门山中北段北川-映秀断裂晚第四纪活动性研究

论文摘要

龙门山地处青藏高原东缘,从青藏高原到四川盆地西边界约50km宽度范围内海拔高程落差达4.5km,是世界上最陡峻的地形梯度带之一。奇特而复杂的地形及地质构造特征引起了学界对青藏高原东向扩展的广泛研究。关于青藏高原东缘的变形机制主要有两种端元假说:大陆逃逸模式和下地壳流模式。龙门山断裂带作为青藏高原东缘的活动边界断裂,对其活动性定量研究有助于检验端元模型的合理性。龙门山中北段由后山断裂（汶川-茂汶断裂）、中央断裂（北川-映秀断裂）与前山断裂（灌县-安县断裂）等三条分支断裂组成了叠瓦状冲断带。龙门山中北段地势特征明显不一致,中段地形陡峻,北段地形缓和。地形分段差异与2008年汶川地震同震位错分布似有一致性。2008年汶川Ms8.0级地震沿着中央断裂与前山断裂形成240km和72km地表破裂带,同震位移沿北川-映秀断裂中段以逆冲为主、北段以右旋走滑错动为主,沿灌县-安县断裂主要为逆冲错动。2008年汶川地震的同震变形是否代表了龙门山断裂带长期活动习性,对认识龙门山中北段造山作用与地震复发行为,具有同等重要的意义。目前对龙门山断裂带中北段的晚第四纪活动习性研究缺乏系统性,已有认识与2008年汶川地震同震位错方式不一致。前人依据岷江阶地的变形特征估算了三条分支断裂晚第四纪的平均垂直滑动速率约0.2～0.6mm/a,右旋走滑速率约～1mm/a;或利用洪积扇断层陡坎、洪积扇上冲沟位错恢复,估算三条断裂晚第四纪平均垂直速率与走滑速率均约～1mm/a。上述工作认为整个北川-映秀断裂的长期活动方式为走滑兼逆冲,但汶川地震中,其南段为逆冲兼走滑,北段为走滑兼逆冲。如果晚第四纪长期活动习性的认识是正确的,则地震错动行为存在可变性。这一推论的正确与否,有赖于更系统的断层活动速率研究或古地震研究进行检验,尤其需要在资料缺乏的龙门山断裂带北段开展工作。各类流域地貌参数可以反应第四纪不同时间尺度的构造隆升特征,而河流阶地是理想的断错地貌标志。本文先从地貌参数的角度分析了龙门山中北段构造活动的差异变化情况,再针对北川-映秀断裂北段的河流阶地断错地貌进行详细的调查、测量与断代研究,采用概率密度函数法估算断层了滑动速率及其误差。论文取得了以下认识:（1）通过GDEM V2数据和Arcmap10.1平台对龙门山中、北段进行地貌指数研究,获得了坡度、地形起伏度和面积-高程积分的分布图,进一步分析了地貌指数对构造隆升的响应,显示龙门山中段构造隆升强于北段。（2）选取北川-映秀断裂北段的四个断错地貌点位开展了无人机高精度测量,并利用概率密度函数法与地表缩短效应分析,获取了不同级阶地陡坎的位错量。凤凰村河流T1/T2阶地陡坎、T2/T3阶地陡坎以及T3阶地后缘水平位移分别为～12.9m、～17.8m、～30.4m,T3阶地面垂直位移4.5±0.5m,T2垂直位移2.6±0.6m。依据前人在T3阶地面上的探槽样品年龄估算了凤凰村断裂段全新世平均走滑速率约为2.3±0.02mm/a,垂直滑动速率约为0.56±0.07mm/a,地壳缩短速率约为0.65±0.07mm/a。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 选题背景及研究意义
•   1.2 研究现状
•     1.2.1 数字地貌研究
•     1.2.2 断层滑动速率研究
•     1.2.3 利用断错河流阶地估算走滑断层的平均滑动速率
•   1.3 研究方法及思路
•   1.4 主要创新
• 第二章 区域概况
•   2.1 区域地质背景
•   2.2 龙门山中北段晚第四纪地表活动特征
•   2.3 汶川地震同震位移
• 第三章 基于DEM的北川-映秀断裂构造地貌研究
•   3.1 龙门山中北段地区宏观地貌参数提取
•     3.1.1 提取方法
•     3.1.2 宏观地貌参数分析
•   3.2 龙门山中北段亚流域盆地的面积-高程积分（HI）
•   3.3 HI指数影响因素分析
•   3.4 小结
• 第四章 北川-映秀断裂水平滑动速率研究
•   4.1 河流阶地与测量方法
•     4.1.1 河流阶地在走滑位移分析中的应用
•     4.1.2 无人机微地貌测量方法
•   4.2 北川-映秀断裂断裂地貌特征
•     4.2.1 凤凰村断错地貌
•     4.2.2 擂鼓镇断错地貌
•     4.2.3 南坝断错地貌
•     4.2.4 陈家坝断错地貌
•   4.3 河流阶地水平位错分析
•     4.3.1 水平位错解析
•     4.3.2 视位移的剔除分析
•     4.3.3 垂直位错解析
•   4.4 断层滑动速率分析
• 第五章 龙门山中北段晚第四纪构造特征
•   5.1 地貌参数反应的构造差异
•   5.2 应变分配与应力场
•   5.3 龙门山中北段晚第四纪构造样式
• 第六章 总结
•   6.1 结论
•   6.2 工作中的不足与展望
• 参考文献
• 硕士期间论文情况
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李明

导师: 张世民

关键词: 青藏高原东缘,龙门山,北川映秀断裂,地貌参数,断层滑动速率,河流阶地,概率密度函数,汶川地震

来源: 中国地震局地壳应力研究所

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学,地球物理学

单位: 中国地震局地壳应力研究所

基金: 国家自然科学基金项目“龙门山南段前陆区古冲积扇晚第四纪构造变形”(41802226),中国地震局地壳应力研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项资助项目“青藏高原东南缘扩展与隆升”(ZDJ2017-24)

分类号: P315.5

总页数: 77

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