基于机载激光雷达探测(LiDAR)的华山山前断裂断错地貌特征的研究

Accurately measuring landform offset is a core component in active fault studies; the resolution of landform topography thus plays a critical role. Airborne Light Detection and Ranging (LiDAR) is a powerful tool for efficient acquisition of topographic digital elevation models (DEMs). The newly obtained LiDAR data will reveal the micro-geomorphology and fault traces of the Huashan front fault. This project plans to combine the distribution of knickpoints in gullies and their terrestrial (in situ) cosmogenic nuclides surface exposure dating to determine their headward migration rate and the fault slip rate. This quantitative analysis of the activities of the Huashan range-front fault since the late Pleistocene will provide new insights into the nature of extensional tectonic deformation in intracontinental graben systems.

活动断裂的活动强度主要通过对晚更新世以来形成的地貌体位错的确定及年代学限定来量化。第四纪地貌体的位错精确测量是活动断裂地貌研究的基础。本项目利用机载激光雷达三维扫描(LiDAR)技术获取高精度地形数据(DEM)，实现对植被覆盖较高、地势起伏较大的华山山前断裂带的微地貌形态和断层几何形态的重现。通过对正断裂下盘基岩冲沟裂点的分布、迁移和拔河高度等信息提取，结合原地宇宙成因核素(10Be核素)测年，将裂点分布的序列与断层面暴露的时间对应，可以获得裂点迁移速率。得到一定时期内断层活动的期次和断层复发周期，进而对华山山前断裂的晚第四纪活动性进行定量分析，探讨渭河盆地东南缘构造活动变形过程的意义。

1556年华县8级地震造成了83万人的死亡和失踪，是鄂尔多斯周缘断陷活动带活跃期造成地震灾害伤亡最严重的一次地震。但是对该地震地表破裂带的研究一直存在争议，一是发震断裂的认识，除了已经达成一致的华山山前断裂带，其他参与地震活动的断裂的研究证据并不充分；二是华山山前断裂受到植被覆盖，没有良好的手段方法得到整条断裂带上的精细地貌结构进行分析。.在以往认识的基础上，我们继续开展了该次事件造成的地表破裂带的研究。沿着华山山前断裂带开展了机载激光雷达扫描(LiDAR)工作，在植被生长茂密、人口较密集的盆山交界区提取小于0.2m 裸地表数字高程模型(DEMs)获得断裂带地表垂直位移特征。根据几何结构的区别，可将该断裂分为4段，其最大垂直同震位移位于华县-华阴段，断裂走向近东西，垂直位移8-9m，且具有自西向东逐渐增大的趋势；最小的垂直位移位于断裂转弯处，小夫峪-沟峪段，北东走向，垂直位移5-6m；最西段为石堤峪-小夫峪段，北东走向，垂直位移约7-8m，最东段破裂带走向由近东西转为北北东向，同震位移下降为6-7m。.第一次明确的揭示了该次地震发震构造东段的地表破裂带有沿北东向延伸的特性，获取北东向破裂段同震位移6.5米。证明潼关塬西缘断裂是该次地震的发震构造之一。该地震地表破裂带沿潼关塬西塬断裂带进入盆地后隐伏，有可能穿过黄河与中条山北麓断裂南段相连。其次，根据裂点的溯源迁移分布和宇宙成因核素暴露年龄结果，大致得到全新世至少有4期活动，分别为A.D 1556、4766±883yr、8552±1567yr和10798±1609yr。