基于DEM的活动构造研究

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1、第39卷第3期中国地质Vo1．39．No．32012年6月GEoL0GYINCHINAJun．，2012基于DEM的活动构造研究李利波徐刚胡健民于新兵(国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室，中国地质科学院地质力学研究所，北京10081)提要：地形地貌参数指标是分析区域活动构造的有力工具。本文以渭河上游流域的活动构造研究为例．通过提取地貌的参数指标，如面积一高程积分(硒)、流域盆地不对称度(F)、山前曲折度(SmO以及谷底宽度与谷肩高度的比值(啪、盆地形状指数(Bs)等，然后对地貌参数指标等级进行算术平均化(s／)，可得到区域的相对构造活动程度(／at)．分为：低、中等、

2、高、较高四类等级。研究认为渭河上游流域的构造活动程度相对高(／at=1．50)．这种方法对探讨整个区域活动构造的差异性具有很好的效果和意义关键词：地貌参数；活动构造；构造地貌；DEM：渭河上游流域中图分类号：P546文献标志码：A文章编号：1000—3657(2012)03—0595—10字表达与模拟．基于DEM的地形地貌研究实质上1引言就是进行数值计算的过程[1删获取地貌形态宏观参地形地貌是构造、气候和地表侵蚀相互作用的数，可显示地表形态。随着DEM精度的提高和地理结果．反映了深部的固体地球物理构造和浅表侵蚀信息系统(GIS)技术的发展．国内外许多学者对构的耦合关系[1-

3、3]。构造一地貌一气候系统可以揭示内、造活动、地壳形变、气候演化等进行了多层次的地学外动力作用的关系．是构造地质学和大地构造学研分析及应用【∞1，。．显示出DEM在地学领域广阔究的新动向[4-7]．近年来，国内外对地貌过程和构造的应用前景本文以渭河上游流域的活动构造研究活动的耦合关系的研究程度在不断深入为例，利用DEM数据和3s技术．对区域地形地貌在活动构造区域．水系的相对平衡状态由于构进行三维可视化和统计分析．以不同尺度对地貌特造活动而改变．河流水系将重新调整以适应构造或征进行研究．获取地貌形态参数．从而定量地分析气候变化达到新的平衡状态。在构造地貌研究中，区域的活动构造

4、及动力学意义河流会持续记录地貌演化过程的构造活动信息．河2区域概况流地貌分析可反映出长时间尺度的构造活动特征和构造活动程度[8-11]国内外关于流域地貌的构造活动渭河上游流域位于秦岭北缘活动构造带与青藏的研究虽然已取得了大量的成果口2-3o1．但是这些研高原东北缘的六盘山东缘活动构造带的复合部位㈣究还处在定性或半定量的过程．或者侧重于地貌的(图1～A)。不同构造系统的活动断裂相互叠加与改形态测量及年代学研究．而构造地貌的成因和地表造．控制着区域地貌的发育，并形成渭河流域地貌的过程的研究需要对地貌参数的量化分析基本骨架研究区地貌可分为东西两部：西为黄土数字高程模型(DEM)是

5、对地球表面地形的数丘陵沟壑区(即陇西高原)，东为断陷盆地区(即渭河收稿日期：2011-09—25：改回日期：2011-12—30、基金项目：中国地质调查局“全国地表形变遥感地质调查综合研究项目(1’212011140043)~“中国主要活动构造带构造研究及系列构造图编制”项目(1212O1112O099)资助。作者简介：李利波，1984年生，男，硕士生，主要从事基础地质、构造地貌和GIS研究；E—mail：licags@126．com。第39卷第3期李利波等：基于DEM的活动构造研究597分析区域地貌，可为传统的地貌研究地形可视化、统参数指标流域中的两值是独立的，定义为面积

6、一计分析等领域提供了新的研究手段．不但能够直观高程曲线下的面积．能反映流域盆地是否被侵蚀的地进行坡度和坡向分析、地形起伏以及高程统计等响应．可由下面公式计算[4--42]：研究．而且可以对区域进行不同尺度的地貌特征研-／i=f平均高程值一最小高程值／最大高程值一究。最小高程值)(1)地貌参数可有效地研究与表达地貌形态特征．公式(1)中，最大高程值和最小高程值很容易从量化分析构造地貌信息。本文利用DEM数据和DEM中获取．平均高程值是流域盆地或DEM中随ArcGIS软件．提取区域流域河流的地貌特征参数，机的至少50个高程值的平均值。两值与活动构造如面积一高程积分(两)、流域盆

7、地不对称度(AF)、河没有直接的联系．但是高值表明大多数地形地貌相长坡降度fsL)、山前曲折度(Sn1f)、谷底宽度与谷肩对平均值较高．可能与近期的活动构造有关，中等至高度的比值(、盆地形状指数(Bs)等典型参数指低值反映地形地貌被侵蚀时期较老。很少受近期的标．结合区域地质背景及野外考察验证结果，定量地活动构造影响[33,42]。分析渭河上游流域地貌的发育演化及其活动构造程按照戴维斯地貌侵蚀旋回理论，当流域的阿度等(图2)。值>0．50时，侵蚀剧烈，地貌发育不均衡，为幼年期3．1面积一高程积分(日i)阶段当阿值≤0