2008年汶川MW7.9地震引起地貌變化研究——震前震后DEM做差法

任治坤張竹琪戴福初尹金輝張會平中國地震局地質研究所地震動力學國家重點實驗室，北京 100029北京工業大學，北京 100012

2008年汶川MW7.9地震引起地貌變化研究
——震前震后DEM做差法

任治坤1）張竹琪1）戴福初2）尹金輝1）張會平1）
1）中國地震局地質研究所地震動力學國家重點實驗室，北京 100029
2）北京工業大學，北京 100012

構造過程控制氣候變化還是氣候引起的侵蝕/剝蝕控制著構造過程目前在地學界仍為討論焦點。青藏高原為研究氣候與構造作用的理想場所。但是邊界帶上與強震相關的剝蝕過程與同震抬升的時空分布仍不清楚。量化研究強震引起的剝蝕及其在構造地貌演化中的作用顯得極為重要。

強震的發生會產生地震地表破裂帶、同震位移、滑坡、泥石流等一系列相關地表變形。而從不同時間尺度來看，強震對地貌的影響可以分為兩類：造山運動，對地貌隆升做貢獻；剝蝕作用，強震會造成大量山體滑坡、垮塌等對地貌隆升起負作用。對于強震究竟會對地貌造成何種影響，目前還有很大分歧。而解決這一問題的關鍵在于強震對地貌影響的量化研究，例如滑坡的體積量；同震地表抬升量等。2008年汶川地震極大地改造了龍門山地區的地貌形態，通過利用震前震后DEM數據分析汶川地震造成的地貌變化，進而討論構造事件在地貌演化中的作用。

通過利用汶川地震震前與震后DEM數據分析了強震所引起的地貌變化、滑坡對侵蝕速率的影響（圖 1）。震前DEM數據誤差分析是通過與震前連續GPS觀測數據進行對比獲得。對比了14個GPS連續站點在2007年10月8～9日的連續觀測數據與DEM之間高程差別，平均誤差為±4.1 m。震后DEM數據誤差是通過對比野外GPS流動站與DEM數據之間高程差別，平均誤差為±1.5 m。該數據精度滿足研究地貌變化及大型滑坡體積的要求。

對比震前震后坡度、粗糙度、坡向等地貌因子，分析了汶川地震引起的地貌變化。并通過震前震后數據相減獲取同震高程變化及滑坡體積等，按流域盆地提取了剝蝕深度分布。

圖1龍門山地區地貌圖，黃色多邊形為 本次研究區，黑色區域代表滑坡

地貌對比分析表明，汶川地震造成了汶川地區大量滑坡，滑坡主要分布在高粗糙度與高坡度地區。從而震前震后坡度與粗糙度發生了巨大變化，震后龍門山地區地貌被平滑，高坡度與粗糙度地區減少，而中等粗糙度與坡度地區增加。坡向對比表明，在112.5°～157.5°之間坡向顯著增加，介于67.5°～112.5°與247.5°～292.5°之間坡向明顯減少。換而言之，坡向南東增加，東西坡向減少。表明變化的坡向可能與古區域應力場與現今應力場方向有關。剝蝕分布表明高剝蝕量集中分布在龍門山斷裂帶與短期、長期侵蝕速率分布一致。

類似汶川地震的強震對區域地貌坡度、粗糙度有較大的影響，即構造事件有可能控制著區域地貌的坡度、粗糙度。而坡向可能與區域構造應力場影響有關，東南向坡向的增加，可能是由于在北西—南東方向古區域應力場下形成的地貌容易被改造，而東西向坡向的改變可能與現今東西方向應力場有關，而其他未受汶川地震影響的坡向可能主要受長期氣候與構造的相互作用所控制。逆沖型地震會在活動造山帶產生大量滑坡，低傾角斷裂主要控制地貌抬升與侵蝕分布。這可能表明長時間尺度的氣候過程影響更大尺度地貌如高原邊界帶的形成，而局部地貌主要受控制于構造過程。同震抬升量隨著遠離地表破裂會逐漸減小，而同震滑坡主要分布在同震地表破裂帶周圍，從而起到平衡斷裂附近的地貌抬升。我們的研究結果表明地貌平滑與粗糙化是一組同震及震間的耦合過程。

·斷層相互作用、震源過程、地震活動性分析與地震危險性估計·