《基于谷歌DEM数据分析对高山峰指标的震例补充研究》-哲学论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于谷歌DEM数据分析对高山峰指标的震例补充研究

范文

任栋

摘要：高山峰指标为郭增建于1977年提出，认为强震甚至大震其附近大多都存在高山峰，为我国潜在震源区划分的指标之一，此后又讨论了我国西部地区8级及以上大地震与高山峰指标的对应关系。文章在原有震例的基础上，运用Loca-Space Viewer软件，结合GIS技术，运用搜集到的谷歌地形影像以及DEM等数据资源进行可视化分析，在世界范围内找到了符合高山峰指标的新震例，对高山峰指标进行震例的补充。

关键词：高山峰指标;DEM数据分析;新震例补充

中图分类号：P315.7 文献标志码：A

0引言

一般认为，强烈运动的构造分异带往往是大地震多发且构造活动强烈的地带，郭增建等认识到，这些地区的构造活动块体的边缘表现为水平挤压兼垂直剪切构造运动。例如一个构造块体在水平挤压力和垂直剪切力的共同耦合作用下，使得相对于另一个相邻构造块体，在块体接触边缘出现突然的隆升，从而反映出构造块体的边缘垂直剪切运动极其强烈，易于产生新的构造断裂活动从而发生大地震，而此类构造在地貌上通常表现为，在大地震的发震断层附近的地形高程往往表现为有一处或多处明显突起的点，即大地震的震中附近存在高山峰。因此郭增建于1977年提出强震地区的判定的地貌指标——高山峰指标，认为强震甚至大震其附近多存在高山峰。后来郭安宁、陈家超等对此作了进一步研究，指出大地震之所以发生在存在高山峰的地区，是因为它是水平力源与垂直力源相叠加的地区，由于垂直运动的差异性，形成的垂向剪应力叠加至水平方向，而这就有助于区域内地应力集中，从而造成大地震的发生。此后在1993年郭增建等曾在“8级大震的构造物理背景与趋势预测”的课题中讨论了我国西部地区部分8级及以上大地震与高山峰指标的对应关系。文章在原有震例的基础上，运用LocaSpaceViewer软件，结合GIS技术，运用搜集到的谷歌DEM数据资源进行可视化分析，在全球范围内寻找符合高山峰指标的震例，对高山峰指标進行新震例的补充。

1LSV介绍及GlS技术运用

LocaSpace Viewer（简称为LSV）为一款集倾斜分量、区域地形、卫星遥感影像等多种数据的阅读和处理于一体的三维地球可视化运用软件。LocaSpace Viewer（LSV）三维数字地球软件拥有多个可视化模块，极大的增强了与用户的交互性和使用时的便捷性。集成了Google Earth、天地图等影像和三维地形在线服务。软件能够快速地浏览、测量、分析和标注三维地理信息数据和倾斜摄影实景数据LSV功能强大，能够方便的对地理信息包括DEM、卫星影像、地质分布、城市人口建筑分布以及其他地理矢量信息等数据进行处理、加工、编辑及浏览，LSV支持的影像和地形等栅格数据的格式主要包括*.tiff、*.img、*1rp等，矢量数据格式主要包括*.shp、*.kml、*.tab等，这些格式数据可便于其他GIS软件之间的兼容与使用。LSV同时具有精度高的特点，其支持的地形数据和影像数据全国范围内的最高分辨率等级可达0.6m级。在本文研究中，首先选取符合研究精度的震源区内地形及影像数据行进下载，通过LSV软件进行格式的转换以及经纬度的校订，再运用Arcmap中的Arctoolbox功能对矢量数据进行拆检、高程要素提取、设置工作空间、输出坐标系、处理数据范围等工作，使得对应的震中附近的DEM数据进行矢量化图像输出，流程如图1所示。

2震例的选取

在本文震例的选取时，首先考虑的是大的破坏性地震。因为大的破坏性地震往往烈度区较大，容易引起十分严重的人民生命和财产的损失，并且震时由于能量释放量巨大，产生较大的断裂规模和错动幅度，同时在大地构造的角度来说，大的地震非常有助于判别大地构造活动要素。此外，最关键的一点是，一次大的地震往往是一个地区的构造活动进入活跃期的标志，即就是说对未来这个区域破坏性地震的再次发生具有参考意义。

在本文研究中，地形及影像数据均来自于NASA（美国航空航天局）的共享资料以及google earth全球数据资料，选取震例时首先要考虑的要素是地形数据以及影像数据资料的完整性和精确性。在此次数据搜集过程中虽然有很多区域范围内的数据，但大多数是因地形数据精度不够而无法进一步研判。在符合精度条件下，将数据资源进行整理，经过对数据资料的筛选，发现我国1902年8月22日阿图什M81/a地震、美国1984年4月24日M，7.3地震、1985年9月19日墨西哥M，8.1地震等3个震例的极震区的地形影像资料满足研究精度，即选取以上3个震例进行相关数据下载并经过上述工作处理。

3高山峰指标新震例的判别

3.1 1902年8月22日阿图什Ms 81/8地震

新疆地处欧亚板块内陆地区，位于我国西北部边疆，与蒙古等许多国家接壤，土地面积约165万km2。在我国大陆地区内相比于其他省份，构造活跃度最高。新疆地震活动频度高、震源浅、强度大、成带分布等特征与新疆的区域地质构造背景和深部构造环境、新构造运动和现代构造运动以及发育的地震构造等地震地质条件密切相关。

1902年8月22日，新疆阿图什地区发生M，81/8大震震中（N39.9°，E76.1°）位于塔里木盆地西北边缘和西南天山的交汇处，此次大震的震中以北为南天山褶皱带，以南为塔里木构造块体。震中处于地区地形复杂。震中以南为塔里木盆地边缘，震中东南方以山前洪积区平原为主，海拔为1 200～1 400 m，距震中NS向约87.8 km处存在地势的陡然突起（最高海拔为5 915 m），DEM以及分布曲线如图2所示。经判断，1902年8月22日新疆阿图什地区发生M81/4大震的震例符合在极震区内出现高山峰的指标特征。

3.2 1985年9月19日墨西哥MS8.1地震

1985年9月19日清晨7时19分，墨西哥西南岸外太平洋底发生m8.1强震，震波约2 min到达墨西哥城。导致墨西哥市大量建筑物严重损毁。该次地震为墨西哥历史上震级最强、损失最为严重的地震。1985年9月19日晨发生M8.1地震之后，48 h内又发生M6.5强余震，之后又陆续出现30余次强余震。在这场大地震中，烈度中心面积达30 km2，造成数万人受伤，数千人死亡，房屋建筑物倒塌严重，数十万人失去家园，经济损失巨大。此次地震的特别之处在于，当地震发生时，极震区内的震后损失并不大，而距离极震区约400 km的墨西哥城由于松散地下介质的原因，导致地震波被放大，从而损失巨大。

1985年墨西哥M，8.1大地震是由COCOS板块与北美洲板块之间的滑动兼挤压而形成的，震中位于墨西哥城西南约400 km处的巴尔萨斯河口附近，即（N 18.5°，W 102.3°）。震源深度约为18 km。这次大地震标志着Lazaro Lardenas港口附近的Miehoaean断层进入了活跃期。震源区内的平均海拔为500～800 m，震中西南方为海域，震中WN向约61.3 km处具有地势的突起，即存在高山峰现象（最高海拔为2 869 m），如图3所示。

3.3 1983年10月28日美国Ms7.3地震

爱达荷州（Idaho），位于美国西部，其中部、东部及东北部全是落基山脉盘亘之地。其中的波拉峰海拔高约3 821 m（此数据由google数据显示），为州内最高点。著名的斯内克河谷深达1.6 km，为北美洲最深的峡谷。州内具有受强烈大地构造作用而形成的的肖肖尼瀑布（shoshone Falls）高达65 m，其规模为世界前十，爱达荷州地形复杂多样，构造活动强烈，发生过多次强烈地震。

1983年10月28日在美國爱达荷州中部发生/1/，7.3强地震，震中位于波拉山底部（N44.1°，W113.8°）在迷失河断层附近。在距离震中45 km的位置，迷失河流域的地层同震形变上升最高为0.2 m，相邻的千泉谷区域地层形变下降约1.0 m。根据前人研究，这是一次以正断为主兼具少量右旋走滑的强地震。本文所搜集到此次地震的地形资料经处理后发现，距震中北东向仅2.7 km处存在高山突起（最高海拔达3 821 m），如图4所示。即此次地震的震例符合高山峰指标。

4结论和讨论

基于GIS技术运用LoeaSpaee Viewer软件，对所搜集到的google全球影像及DEM数据进行筛选和分析，对1902年8月22日阿图什MS81/4大震、1985年9月19日墨西哥M，8.1大震、1983年10月28日美国M，7.3强震进行高山峰指标特性分析，发现以上地震均符合高山峰指标特征。有效的为高山峰指标进行了新震例的补充。更进一步加强论证了由郭增建提出的高山峰指标在地震危险区判断以及潜在震源区划分的普适性。由于本次研究是在较少的goo甜e全球影像及DEM数据下进行的，随着以后更多数据的开放，可展开更多震例的研究和讨论。

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