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2017年 第39卷 第6期    刊出日期：2017-12-20

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地震地质2017年第39卷第6期目录

2017, 39(6):  0-0. 

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构造地貌研究技术

青藏高原周围河流基岩和碎屑矿物低温热年代学研究进展

林旭, 刘静, 彭保发, 李长安, 吴泉源

2017, 39(6):  1091-1110.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.001

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大型河流是陆源碎屑物质搬运入海、入盆的主要方式，对全球地球化学循环起到了重要的作用。青藏高原是东亚和南亚大型河流的主要发源地，来源于这些河流的碎屑沉积物，不仅提供了源区重要的地质演化信息，同时还记录了河流本身的演化发育情况。碎屑矿物（锆石、磷灰石等）低温热年代学方法可对河流物源区进行限定，建立其源-汇沉积体系；还可以结合区域构造变形分析，获得河流潜在的物源区和高原地貌格局的形成年代，是近几年的研究热点。文中在近几年青藏高原周围的大型河流碎屑矿物和河谷基岩低温热年代学研究结果的基础上，对这些成果进行了总结和梳理。提出在进行河流碎屑矿物低温热年代学分析时，应在河流上游、中游和下游关键地点进行系统采样，同时加强主要支流的样品分析，才能给出更为详尽的区域热历史演化结果。在河谷基岩低温热年代学分析时，针对同一河流不同河段采用同一低温热年代学方法和不同河段同一研究位置采用多矿物（磷灰石、锆石等）低温热年代学分析方法，给出的河流下切时间序列更完整。并建议在青藏高原地区，将河谷基岩和河流碎屑矿物低温热年代学结果相结合，同时运用研究区内构造分析以及其他沉积学等研究结果，可提供研究区内详细的构造和河流自身演化过程。

稳态河道高程剖面分析的新方法——积分法

王一舟, 张会平, 郑德文, 俞晶星, 李朝鹏, 肖霖

2017, 39(6):  1111-1126.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.002

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以稳态的河水动力侵蚀方程为基础，分析河道高程剖面，可以得到河道陡峭系数，从而反映区域基岩隆升速率的空间分布特征。利用传统的坡度-面积分析法计算陡峭系数时，需要对原始高程数据进行平滑、重采样和微分等一系列操作来计算坡度，这会造成信息丢失和重复引入误差。而近5a来逐渐得到推广应用的积分方法，通过直接求解河水动力侵蚀方程，将稳态的河道高程剖面变换成1条直线，直线斜率即河道陡峭系数，避免了计算坡度带来的缺点。同时，该方法用积分函数表示基岩河道高程剖面，可以将陡峭系数和其他一些地貌参数（坡度长度指数、面积高程曲线积分）联系起来，为用这些参数表示区域构造活动信息提供理论依据。此外，该方法还可用于判别分水岭迁移方向。因此，综合这些优势，积分法在分析流域地貌特征和进行构造地貌的研究中具有广阔的应用前景。

沿走滑活动断层的基岩河道系统位错——以青藏高原东部为例

闫兵, 贾东

2017, 39(6):  1127-1142.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.003

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河流位错是沿走滑活动断层的重要构造地貌之一。然而，由于河流复杂的自然形态、沿走滑断层容易发生河流袭夺等因素，使得利用河流形态来判断走滑断层的滑动方向、位错量等存在一定的困难。文中系统介绍了利用基岩河道系统位错对沿走滑断层的河流位错地貌进行分析的方法。系统水系位错是构造过程和地表过程沿走滑活动断层相互作用的结果，是穿过走滑活动断层的河流累积位错量的同时在溯源侵蚀作用下向上游方向增长的现象。对青藏高原东部甘孜-玉树、鲜水河、昆仑东段3条走滑断裂带的河流位错地貌进行的解译、测量和统计表明，沿3条断裂带都发育系统水系位错，河流从源头到断层的上游长度（L）越长，其累积的位错量（D）越大，两者之间存在线性相关关系D=a ·L。为研究青藏高原东部构造地貌演化过程中走滑断裂带的作用提供了重要依据。

磷灰石单颗粒(U-Th)/He测年实验流程的建立及验证

王英, 郑德文, 武颖, 李又娟, 王一舟

2017, 39(6):  1143-1157.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.004

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（U-Th）/He同位素定年是近几十年快速发展起来的1种能够对岩石低温冷却历史进行有效研究的新型放射性同位素定年方法。由于磷灰石的He封闭温度较低，所以它能反映低温阶段（40～80℃）的热历史信息，在低温热年代学领域具有很好的应用前景。但是，由于磷灰石（U-Th）/He测年的影响因素多且测试流程复杂，目前国内对于（U-Th）/He同位素定年方法和流程的研究还处于起步阶段。依托中国地震局地质研究所新建立的（U-Th）/He同位素年代学实验室，利用配备的Alphachron He同位素质谱仪对4批共75个国际标样Durango磷灰石单颗粒进行激光熔融和⁴ He的含量测量，随后应用自动进样安捷伦7900 ICP-MS和同位素稀释剂法测定母体同位素U、Th的含量，最后计算得到Durango磷灰石的Th/U同位素比值在17.23～23.60之间，全部年龄分布在28.61～34.51Ma，平均年龄为（31.71±1.55）Ma（1σ），与国际标定年龄在误差范围内一致。

山西霍山山前断裂冲沟S-A双对数图、凹曲指数与陡峭指数的构造响应特征

毕丽思, 何宏林, 徐岳仁, 魏占玉, 石峰, 孙浩越

2017, 39(6):  1158-1172.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.005

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利用能够反映构造隆升作用与河流下切侵蚀作用之间关系的河流水力侵蚀模型，以小流域性的霍山山前断裂为实验区，基于高分辨率DEM数据，分析了64条横跨断裂发育的冲沟的S-A双对数图、凹曲指数（θ）与陡峭指数（logk_s）；研究了它们对霍山山前断裂构造活动的响应特征：1）冲沟的S-A双对数图基本都呈现出明显的上凸特征，这是对断裂区域构造隆升速率大于河流下切侵蚀速率的直观响应；2）冲沟的凹曲指数θ值均<0.35，平均值仅为0.223，远低于均衡河道的经验平均值（0.49），这是冲沟纵剖面下凹程度低的直接的量化表达，反映了冲沟的发育是很年轻的，而其原因主要是霍山山前断裂频繁而强烈的构造运动使冲沟没有足够的时间通过下切侵蚀作用来调整剖面形态；3）冲沟的陡峭指数logk_s值呈现出老爷顶一带最高，南北两侧较低，而且北部比南部高的分布特征；这在一定程度上指示了霍山山前断裂在老爷顶一带隆升速率最大，南北两侧较低，而且北部隆升速率比南部高。

几种地形演化的数值模拟模型简述

杨蓉

2017, 39(6):  1173-1184.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.006

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随着数学物理模型和计算机技术的不断发展，各种地形模拟手段也层出不穷。在地形模拟中1个重要的问题就是如何更为精确而高效地模拟不同空间尺度下的地表侵蚀过程。文中从控制地表侵蚀的物理过程入手，包括河流侵蚀过程和坡面侵蚀过程，介绍几种目前比较流行的地形模拟模型，包括CASCADE、CHILD、FastScape以及DAC模型，探讨各种方法的异同点以及相关应用实例，最后指出尽管目前地形模拟方法得到了较大发展，但是仍然存在着一些问题。例如，在目前的模型中都尚未考虑沉积物在搬运过程中颗粒大小的变化、沉积物总量的变化以及研究区岩性的不均一性；另外，目前对于模拟结果的验证也缺乏相关地形参数衡量。因此，将地形模拟和其他模拟方法，包括低温热年代学数据模拟结合起来，对于更好地约束地形演化模拟结果具有重要意义。

采用无人机载LiDAR进行快速地质调查实践

邵延秀, 张波, 邹小波, 王爱国, 张帆宇, 袁道阳, 刘兴旺, 何文贵

2017, 39(6):  1185-1197.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.007

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激光雷达（Light Detection and Ranging，LiDAR）三维地形测绘技术已广泛应用于地质调查和地球科学研究中，其高精度特性推动了地球科学定量化发展；将其与无人飞行器集成为低空扫描系统，使其更加省时、便捷、高效，拓宽了LiDAR在野外调查的用途。将无人机载LiDAR测绘系统应用于野外地质调查，以2个实例展示了该系统LiDAR的优势与潜在使用前景。在活断层探测应用中，利用该系统对西秦岭北缘断裂漳县段南坡村研究点进行了扫描，有效地消除了地物和植被的影响，验证了断层展布位置，并获取了漳河T₁阶地的抬升量约为1.3m。另外，还对兰州大学黄土地质灾害观测试验站进行了扫描，为进一步分析微地貌对浅层黄土滑坡的影响提供了高分辨率地形数据。以上2个例子，扫描时间均较短，在0.5h左右，而且扫描得到的点云数据平均每m²约为600个点，分辨率可达到cm级别。试验结果表明，无人机载LiDAR三维扫描有望成为1种常规、高效和经济的测绘手段。

活动构造地貌研究

采用立体像对和差分GPS揭示民乐-永昌隐伏断裂地表变形特征

邹小波, 袁道阳, 邵延秀, 刘兴旺, 张波, 杨海波

2017, 39(6):  1198-1212.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.008

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为高效获取民乐-永昌断裂西段活动构造研究的定量参数，利用ERDAS软件，基于SPOT6立体像对提取高分辨率点云数据，经过滤波和插值生成2m分辨率的数字高程模型（DEM）；DEM数据线性高程精度达1m。基于DEM数据提取的高地貌面上的3条廊带剖面显示，区域存在明显的褶皱变形，后续通过高精度差分GPS实测河流阶地纵剖面进一步揭示T₂阶地存在高度约2.0m的构造抬升。廊带剖面和河流阶地纵剖面显示断裂-褶皱变形整体走向为311°，与小震精定位反演拟合断层参数和震源机制解结果相近，其位置也与地震应急科考资料显示现场情况吻合。上述结果表明，民乐-永昌隐伏断裂西段民乐—大马营段存在明显的构造变形，支持该断裂为2003年民乐-山丹M_S6.1和5.8级地震发震断层的认识。立体像对对于活动构造研究具有重要的作用，可为室内确定构造变形的空间位置和野外详细考察提供重要指导。

龙门山南段晚第四纪逆冲活动的河流地貌研究

李伟, 张世民, 姜大伟, 郜宇

2017, 39(6):  1213-1236.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.009

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继2013年芦山M_S7.0地震发生之后，龙门山断裂带南段的地震危险性得到了广泛的关注。为了深化对龙门山断裂带南段晚第四纪活动性的认识，我们对横跨该断裂带的青衣江上游河段开展了河流阶地调查与测量。在卫星影像和高分辨率DEM分析的基础上，基于SCGNSS（Sichuan Global Navigation Satelite System，四川省卫星定位连续运行基准服务平台）对河流阶地进行了精细测量和对比，开展了河流阶地的光释光测年，建立了青衣江上游河流阶地纵剖面图。耿达-陇东断裂、盐井-五龙断裂和小关子断裂（大川-双石断裂西支）均垂直断错了青衣江二级以上阶地，表现为逆冲活动，其晚第四纪平均垂直错动速率分别为0.21～0.30mm/a、0.12～0.21mm/a和0.10～0.12mm/a。晚第四纪以来，大川-双石断裂东支垂直错动不明显，金汤弧形构造带没有活动。通过青衣江河流阶地变形得到龙门山断裂带南段冲断带晚第四纪地壳缩短速率为0.48～0.77mm/a，该缩短速率约为龙门山断裂带中段的一半。结合前人对前陆区构造变形的研究，认为龙门山南段前陆褶皱带可能吸收了一半以上的地壳缩短量。龙门山断裂带南段3条主要分支断裂均为晚第四纪活动断裂，具有发生强震的危险性。

白杨河阶地揭示的北祁连山西段晚第四纪构造变形

刘睿, 李安, 张世民, 陈志丹, 郭长辉

2017, 39(6):  1237-1255.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.010

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祁连山作为青藏高原东北缘的重要造山带，是高原向NE方向扩展的最前缘，逆冲和褶皱作用是青藏高原向N扩展的重要构造变形方式。白杨河发育于祁连山内部，向N汇入前陆区酒西盆地。因此，可以通过白杨河阶地研究祁连山北缘的变形特征。通过对白杨河阶地的详细调查与测量，得到如下认识：1）白杨河阶地具有流域分段性，在地形陡变带及盆地内白杨河背斜区发育多级阶地。以阶地级数来说，以牛头山为界，上游发育2—3级阶地，下游发育4—5级阶地。2）从白杨河阶地纵剖面获得昌马断裂的垂直活动速率为（0.32±0.09）mm/a，地壳缩短速率为（0.12±0.09）mm/a；旱峡-大黄沟断裂T₅形成以来（约13ka）没有垂直活动；老君庙背斜区T₅阶地（约9ka）褶皱变形隆升量为（6.55±0.5）m，缩短量为（3.47±0.5）m，隆升速率为（1.23±0.81）mm/a，缩短速率为（0.67±0.44）mm/a；白杨河背斜开始活动时期约为300ka BP，其170ka以来的平均隆升速率约（0.21±0.02）mm/a，缩短速率为（0.14±0.03）mm/a；3）北祁连山地区在响应青藏高原向N扩展的过程中表现出2种不同的变形特征：在祁连山内部以剪切变形为主，表现为块体侧向挤出；而在祁连山北缘地形陡变带和酒西盆地内部以挤压变形为主，表现为地壳缩短和隆起，并且盆地内构造缩短变形量占总变形量的50%左右。

东大河阶地陡坎对民乐-大马营断裂垂直滑动速率的指示

雷惊昊, 李有利, 胡秀, 辛伟林, 熊建国, 钟岳志

2017, 39(6):  1256-1266.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.011

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祁连山北缘冲断带位于祁连山北缘与走廊盆地群的交界处，其中民乐-大马营断裂位于冲断带的东段民乐盆地和武威盆地之中，是民乐盆地南缘断裂。东大河由北至南横穿民乐-大马营断裂东段。其上游的支流横穿断层，其中的斜河发育了形态完整的阶地（T₁—T₆），被断层错断并在各级阶地上形成了形迹明显的断层陡坎。各级阶地上的陡坎走向近EW，并且由老至新高度依次降低，反映了断层位移量的累积。为了获得陡坎的横剖面，利用无人机对被错断的阶地实施了0.52km²范围内的扫描，生成了高精度的数字高程模型（DEM）影像，并利用它提取了各级阶地的横剖面形态。根据Thompson等（2002）的模式对各级阶地的上、下盘面分别进行线性拟合，通过蒙特卡洛模拟得到T₆—T₃的位错量95%置信区间分别为13.26～15.67m、9.74～10.13m、5.86～7.35m和5.03～5.60m。为了得到河流阶地的年代数据，在各级阶地的河流相砾石层顶部进行¹⁴ C采样，此位置的¹⁴ C年龄代表了阶地离开水面的年龄。获得T₆—T₂的年龄（Cal BP）分别为（16 405±210）a、（11 197±45）a、（5 697.5±52.5）a、（4 470.5±54.5）a和（3 137.5±77.5）a。利用各级阶地上陡坎的位错量和年代数据，对民乐-大马营断裂的垂直滑动速率线性拟合的结果为（0.91±0.09）mm/a，是1条全新世活动断裂。为人口稠密的民乐和永昌地区地震危险性分析提供了重要的地震活动性参数。

同震地表破裂及活动断层迹线的几何形貌特征

郝海健, 何宏林, 魏占玉, 石峰

2017, 39(6):  1267-1282.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.012

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天然断层面的几何形貌特征中隐含着大量与断层演化和破裂机制相关的信息，准确描述断层面的形貌特征对于认识断层的形成与发展，及其破裂过程具有重要意义。文中运用能谱密度分析方法，对全球52条同震地表破裂和300条活动断层的地表迹线数据进行分析和归纳，结果显示：1）它们的平均能谱密度曲线在频域上具有明显的3分段特征。在低频域，能谱密度曲线特征表征了km级以上尺度的构造块体边界的形貌特征；在中频域，则受到hm—km级尺度上的断层横向扩展、次级断裂的贯通以及地形因素的控制；在hm尺度上的拐点代表了重采样的有效长度，在hm级以下尺度的高频域，能谱曲线特征受到数据插值方法的控制；2）在km级以下尺度，同震地表破裂的能谱密度曲线显示3种破裂类型的断层迹线粗糙度之间存在明显差异：逆冲型 > 正断型 > 走滑型，这表明在该尺度范围内的破裂迹线几何形貌特征差异主要受破裂类型的控制；3）与同震地表破裂相比，活动断层迹线的能谱密度明显偏低。这表明随着破裂次数增加、断层活动历史增长，断层的粗糙度会逐渐减小，即粗糙度与成熟程度成反比。

构造活动和气候变化对河流阶地发育的影响——以祁连山北缘洪水坝河和马营河为例

田晴映, 郑文俊, 张冬丽, 张逸鹏, 许斌斌, 黄柳婷

2017, 39(6):  1283-1296.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.013

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河流阶地作为构造和气候作用的载体，记录了活动造山带地区的构造活动和气候变化之间的相对变化信息。文中以穿过祁连山北缘活动断裂带的洪水坝河和马营河为例，探讨河流地貌发育与构造和气候之间的关系。基于遥感影像解译识别出8—9级河流阶地，并对其期次进行划分。根据洪水坝河T₅和马营河T₆阶地的相对拔河高度和年龄，分别计算出2条河流15ka和11ka以来的平均下切速率为（10.2±2.0）mm/a和（12.2±2.8）mm/a。再利用差分GPS分别对2条河流的T₅和T₆阶地面上的断层陡坎进行精确测量，结合测年结果，计算出佛洞庙-红崖子活动断裂的垂直滑移速率比河流下切速率低1个量级。对比研究区内活动断裂两侧阶地发育序列的差异性，构造抬升和河流下切速率数量级的差别，并结合祁连山北缘区域上已发表的研究结果，初步认为构造活动与气候变化共同影响祁连山北缘河流阶地的发育，其中气候变化是控制该区全新世河流阶地发育的主要因素。更深入的活动构造调查和阶地年龄约束有助于更好地揭示祁连山北缘的活动构造特征和河流演化历史。

贺兰山西麓断裂右旋走滑的地质地貌证据及其构造意义

雷启云, 张培震, 郑文俊, 杜鹏, 王伟涛, 俞晶星, 谢晓峰

2017, 39(6):  1297-1315.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.014

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贺兰山西麓断裂的水平运动性质对厘定阿拉善地块与华北地块的现今界线，探讨青藏高原向NE扩展的影响范围均具有重要意义。通过野外地质地貌调查发现：贺兰山西麓断裂切割了新近系背斜的西翼，干河沟组和清水营组之间的地质界线被右旋错动，位移>800m；在断裂附近的第四纪洪积高台地上，多处发育了与主断裂相交的次级张性节理（裂隙），其锐角指示主断裂具有右旋走滑性质；贺兰山西麓断裂南端发育的与主断裂斜交的正断层，表明断裂西盘向N运动并在端部形成拉张调整区，反映了主断裂水平运动为右旋走滑；形成于不同时期不同规模的冲沟跨断裂发生了明显的右旋扭动。因此，贺兰山西麓断裂的水平运动是右旋走滑，而非前人认为的左旋走滑。从断裂活动和新生代地层变形的相互关系分析，认为晚新生代以来，在贺兰山西麓断裂附近存在2个阶段的构造变形：即早期褶皱变形，后期断裂活动。这2次构造变形是青藏高原对阿拉善地块的持续推挤，导致其向NE侧向挤出的结果。青藏高原扩展的影响范围在上新世末已抵达贺兰山西麓地区，并导致贺兰山西麓断裂的右旋走滑运动，形成了阿拉善地块和华北地块的现今边界，也是青藏高原扩展的最新前缘。

华山山前河流地貌参数及其构造意义

徐伟, 刘志成, 袁兆德, 高战武, 杨源源

2017, 39(6):  1316-1335.  DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2017.06.015

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基于数字高程模型（DEM）空间分析技术，系统提取了华山山前河流相关地貌参数，包括河流坡降指标SL、河流水力侵蚀模型标准化陡峭指数k_sn、流域盆地面积高程积分HI、谷底宽度与谷肩高度之比Vf、山前曲折度Smf等。研究表明，各参数指标大致以华县及华阴为界，空间上差异分布，表现为华县—华阴段河段SL在断裂附近出现极高值，河流SL均值、k_sn均值、HI值、Vf值以及Smf值集中在500～700、120～140、0.5～0.6、0～0.1及1.0～1.1之间；蓝田—华县段及华阴—灵宝段的指标分布特征大致相同，上述指标值集中在300～500、100～120、0.4～0.5、0.2～0.6及1.2～1.5之间。综合分析发现，构造活动是造成上述指标差异的主要因素，对各指标进行构造活动等级划分，计算出华山山前相对构造活动强度（Iat），结果显示在华县—华阴段Iat值集中在1～1.5之间，其他部位集中在1.5～3之间；表明华山山前华县—华阴段构造活动最强，其他部位活动相对较弱。华山山前构造活动主要受控于华山山前断裂。野外地质调查表明，华山山前断裂在华县—华阴段活动最强，全新世以来仍发生过多次活动；在蓝田—华县段及华阴—灵宝段断裂仅在晚更新世有过活动，未见全新世活动迹象，活动性整体偏弱。利用河流地貌参数获取的华山山前构造活动强弱与野外地质调查得出的结论一致，表明以河流地貌参数作为构造活动的研究对象，能有效地反映区域的差异构造运动。