2008年汶川MW7.9地震引起地貌变化研究——震前震后DEM做差法

任治坤张竹琪戴福初尹金辉张会平中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，北京 100029北京工业大学，北京 100012

2008年汶川MW7.9地震引起地貌变化研究
——震前震后DEM做差法

任治坤1）张竹琪1）戴福初2）尹金辉1）张会平1）
1）中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，北京 100029
2）北京工业大学，北京 100012

构造过程控制气候变化还是气候引起的侵蚀/剥蚀控制着构造过程目前在地学界仍为讨论焦点。青藏高原为研究气候与构造作用的理想场所。但是边界带上与强震相关的剥蚀过程与同震抬升的时空分布仍不清楚。量化研究强震引起的剥蚀及其在构造地貌演化中的作用显得极为重要。

强震的发生会产生地震地表破裂带、同震位移、滑坡、泥石流等一系列相关地表变形。而从不同时间尺度来看，强震对地貌的影响可以分为两类：造山运动，对地貌隆升做贡献；剥蚀作用，强震会造成大量山体滑坡、垮塌等对地貌隆升起负作用。对于强震究竟会对地貌造成何种影响，目前还有很大分歧。而解决这一问题的关键在于强震对地貌影响的量化研究，例如滑坡的体积量；同震地表抬升量等。2008年汶川地震极大地改造了龙门山地区的地貌形态，通过利用震前震后DEM数据分析汶川地震造成的地貌变化，进而讨论构造事件在地貌演化中的作用。

通过利用汶川地震震前与震后DEM数据分析了强震所引起的地貌变化、滑坡对侵蚀速率的影响（图 1）。震前DEM数据误差分析是通过与震前连续GPS观测数据进行对比获得。对比了14个GPS连续站点在2007年10月8～9日的连续观测数据与DEM之间高程差别，平均误差为±4.1 m。震后DEM数据误差是通过对比野外GPS流动站与DEM数据之间高程差别，平均误差为±1.5 m。该数据精度满足研究地貌变化及大型滑坡体积的要求。

对比震前震后坡度、粗糙度、坡向等地貌因子，分析了汶川地震引起的地貌变化。并通过震前震后数据相减获取同震高程变化及滑坡体积等，按流域盆地提取了剥蚀深度分布。

图1龙门山地区地貌图，黄色多边形为 本次研究区，黑色区域代表滑坡

地貌对比分析表明，汶川地震造成了汶川地区大量滑坡，滑坡主要分布在高粗糙度与高坡度地区。从而震前震后坡度与粗糙度发生了巨大变化，震后龙门山地区地貌被平滑，高坡度与粗糙度地区减少，而中等粗糙度与坡度地区增加。坡向对比表明，在112.5°～157.5°之间坡向显著增加，介于67.5°～112.5°与247.5°～292.5°之间坡向明显减少。换而言之，坡向南东增加，东西坡向减少。表明变化的坡向可能与古区域应力场与现今应力场方向有关。剥蚀分布表明高剥蚀量集中分布在龙门山断裂带与短期、长期侵蚀速率分布一致。

类似汶川地震的强震对区域地貌坡度、粗糙度有较大的影响，即构造事件有可能控制着区域地貌的坡度、粗糙度。而坡向可能与区域构造应力场影响有关，东南向坡向的增加，可能是由于在北西—南东方向古区域应力场下形成的地貌容易被改造，而东西向坡向的改变可能与现今东西方向应力场有关，而其他未受汶川地震影响的坡向可能主要受长期气候与构造的相互作用所控制。逆冲型地震会在活动造山带产生大量滑坡，低倾角断裂主要控制地貌抬升与侵蚀分布。这可能表明长时间尺度的气候过程影响更大尺度地貌如高原边界带的形成，而局部地貌主要受控制于构造过程。同震抬升量随着远离地表破裂会逐渐减小，而同震滑坡主要分布在同震地表破裂带周围，从而起到平衡断裂附近的地貌抬升。我们的研究结果表明地貌平滑与粗糙化是一组同震及震间的耦合过程。

·断层相互作用、震源过程、地震活动性分析与地震危险性估计·