霍山山前斷裂帶沖溝縱剖面數(shù)學(xué)擬合函數(shù)的構(gòu)造響應(yīng)特征*

畢麗思，何宏林，徐岳仁，魏占玉，石 峰，孫浩越

(1. 廣東省地震局地震監(jiān)測(cè)與減災(zāi)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510070；2. 中國(guó)地震局地質(zhì)研究所活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；3. 中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036)

在自然界中，河流地貌廣泛發(fā)育，其形成、發(fā)育、演化受構(gòu)造活動(dòng)的影響十分顯著，是構(gòu)造地貌研究中最常用和最受關(guān)注的地貌標(biāo)志之一。在河流地貌中，河流縱剖面形態(tài)的調(diào)整與地殼運(yùn)動(dòng)緊密相關(guān)，對(duì)流域內(nèi)斷裂活動(dòng)極為敏感，即使是地殼活動(dòng)較為緩慢的情況下亦不例外[1-4]。因此，構(gòu)造地貌學(xué)發(fā)展了多種描述河流縱剖面形態(tài)的參數(shù)，用來(lái)定量描述河流縱剖面的發(fā)育特征及其對(duì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)和調(diào)整[5]。隨著高分辨率DEM(Digital Elevation Model，數(shù)字高程模型)數(shù)據(jù)的大量出現(xiàn)以及空間分析技術(shù)的迅速提高，人們研究河流發(fā)育特征與斷裂活動(dòng)相互關(guān)系的數(shù)據(jù)空間尺度越來(lái)越小(可達(dá)百米)，精度越來(lái)越高。而且，基于DEM數(shù)據(jù)人們可以快速提取河流縱剖面并對(duì)河流縱剖面進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的快速定量計(jì)算。在描述河流縱剖面形態(tài)的眾多參數(shù)中，河流縱剖面的數(shù)學(xué)擬合函數(shù)是最簡(jiǎn)單、最常用的參數(shù)之一，它從整體上直觀地描述了河流縱剖面的凹曲形態(tài)。近年來(lái)，學(xué)者們通過(guò)河流縱剖面的數(shù)學(xué)擬合函數(shù)來(lái)分析河流發(fā)育對(duì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)特征，并取得了良好成果[6-8]。本文以霍山山前斷裂帶為研究區(qū)，基于高分辨率DEM數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)學(xué)擬合函數(shù)分析橫跨斷裂帶發(fā)育的沖溝的縱剖面形態(tài)特征，研究沖溝發(fā)育對(duì)霍山山前斷裂帶構(gòu)造活動(dòng)的響應(yīng)特征。

1 研究區(qū)概況

霍山山前斷裂帶位于山西臨汾盆地東緣北段的霍山西麓，是臨汾盆地北部的盆地主控邊界斷裂，產(chǎn)狀0-20°/W∠60-80°，全長(zhǎng)大于60 km，在空間上可明顯分為北、中、南三段，運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以正斷為主兼有右旋走滑分量(圖1)[9]。自上新世形成以來(lái)霍山山前斷裂下盤(pán)表現(xiàn)出十分強(qiáng)烈的抬升作用，斷裂帶兩側(cè)的差異升降運(yùn)動(dòng)幅度達(dá)3 443 m[10]，全新世以來(lái)斷裂的平均垂直運(yùn)動(dòng)速率為0.7 mm/a[11]。古地震及歷史地震的調(diào)查結(jié)果表明，全新世以來(lái)，該斷裂有過(guò)多次強(qiáng)烈活動(dòng)，最新一次強(qiáng)震事件為1303年洪洞8級(jí)地震，地表破裂帶長(zhǎng)達(dá)45 km，同震產(chǎn)生了地震陡坎、地塹、斷錯(cuò)水系、眉脊面和構(gòu)造楔等[12-13]。橫跨斷裂帶的沖溝十分發(fā)育，為研究沖溝發(fā)育對(duì)霍山山前斷裂帶構(gòu)造活動(dòng)的響應(yīng)提供了良好的先決條件。

圖1 霍山山前斷裂帶構(gòu)造與地貌略圖(底圖為空間分辨率為2.5 m的IRS-P5 DEM數(shù)據(jù))

2 河流縱剖面的數(shù)學(xué)擬合函數(shù)

河流的下凹形態(tài)是最容易從它的縱剖面上直接觀察到的現(xiàn)象，而且下凹程度愈往上游愈大。一般來(lái)說(shuō)，影響河流縱剖面整體形態(tài)的因素主要有三個(gè)，分別是河水流量、河床物質(zhì)粒徑以及河流輸沙量[14-15]，其他因素，如河道基巖、支流匯入、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等，只與河流縱剖面的局部變化有關(guān)。從河流縱剖面的形態(tài)與變化可以了解河道沉積物、河道基巖形態(tài)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及集水區(qū)流域演化等多種影響因素的特征以及河流的發(fā)展演化[15-16]。近年來(lái)利用簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行河流縱剖面模擬的研究發(fā)展迅速，無(wú)論是利用數(shù)值模型模擬理想河流縱剖面還是野外實(shí)測(cè)的真實(shí)河流縱剖面的擬合分析，均取得不錯(cuò)的成果[6,15-16]。目前，用于河流縱剖面擬合的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)函數(shù)有以下四種(圖2)，其中Y為河流縱剖面的高程，X為河流縱剖面的長(zhǎng)度，a與b皆為常數(shù)。

A．線(xiàn)性函數(shù)Y=a+bX

B．指數(shù)函數(shù)Y=aebX

C．對(duì)數(shù)函數(shù)Y=alogX+b

D．乘冪函數(shù)Y=aXb

基于上述四種簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)函數(shù)，陳彥桀[7]指出，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不甚強(qiáng)烈、氣候變化不甚劇烈等相對(duì)穩(wěn)定的條件下，河流縱剖面的下凹程度與形態(tài)變化反映了河流演化的過(guò)程，其演化順序?yàn)椋壕€(xiàn)性剖面=>指數(shù)剖面=>對(duì)數(shù)剖面=>乘冪剖面(圖2)。具體演化過(guò)程如下：地形面受到構(gòu)造抬升作用后構(gòu)造運(yùn)動(dòng)即停止，初始形成的河流其縱剖面的下凹程度較小或近乎直線(xiàn)，可用線(xiàn)性剖面來(lái)擬合，隨著侵蝕作用在中上游進(jìn)行并將侵蝕下來(lái)的物質(zhì)搬運(yùn)至下游堆積，使得河流縱剖面的下凹程度較大而逐漸演化成指數(shù)剖面，而后是對(duì)數(shù)剖面。如果河流流量增加或由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成破碎帶導(dǎo)致輸沙量增加，破壞之前侵蝕作用與堆積作用的平衡，使得河流縱剖面的下凹程度快速增大而呈現(xiàn)出乘冪剖面。在這種模式中，河流縱剖面的形態(tài)發(fā)展明顯與河流的發(fā)育時(shí)間緊密相關(guān)。而R?doane等[6]研究了羅馬尼亞Carpathians地區(qū)的河流縱剖面形態(tài)后指出，河流縱剖面的形態(tài)變化與河流發(fā)育的時(shí)間關(guān)系不大，地殼的抬升速率才是最主要的影響因素。

圖2 四種擬合河流縱剖面的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)函數(shù)的剖面形態(tài)

3 高分辨率DEM數(shù)據(jù)的獲取與數(shù)學(xué)函數(shù)擬合沖溝的選取

本文采用的數(shù)據(jù)是基于印度遙感制圖衛(wèi)星IRS-P5影像對(duì)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量獲得的空間分辨率為2.5 m的DEM數(shù)據(jù)(圖1)。所選用的IRS-P5衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)均為標(biāo)準(zhǔn)3級(jí)產(chǎn)品(OrthoKit產(chǎn)品)，沒(méi)有云、雪覆蓋，地物的幾何結(jié)構(gòu)和紋理信息清晰。本文采用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量專(zhuān)業(yè)軟件，進(jìn)行有地面控制點(diǎn)的高分辨率DEM提取，并用等高線(xiàn)套合分析法、檢查點(diǎn)法和剖面線(xiàn)法對(duì)獲得的DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，本文基于IRS-P5衛(wèi)星影像對(duì)提取的DEM其精度達(dá)到了1∶1萬(wàn)DEM的標(biāo)準(zhǔn)[17]。

由于一條河流從上游到下游其河道剖面的演化性質(zhì)并不盡相同，位于最上游的一級(jí)河河段，其上游的集水盆地面積較小，崩積作用所造成河床高程的增加效果比地殼抬升作用的影響還明顯，而位于最下游的河段，其河道中河床高程的增加則受到?jīng)_積作用的強(qiáng)烈影響，因此在分析河流縱剖面形態(tài)受構(gòu)造抬升作用的影響時(shí)，主要以分析河床高程受基巖抬升作用影響顯著的基巖河道為主。由于霍山山前斷裂位于山前，斷裂的上升盤(pán)基本為基巖，斷裂位置基本上是沖溝上游基巖河道與下游堆積河道的分界，因此，本文在分析橫跨斷裂帶沖溝的縱剖面形態(tài)時(shí)，沖溝的出水口選擇在霍山山前斷裂位置處，出水口的上游流域?yàn)榧璧?，所分析的沖溝為集水盆地內(nèi)長(zhǎng)度最長(zhǎng)的主干河道。本研究區(qū)內(nèi)跨越斷裂帶的沖溝數(shù)量多，發(fā)育長(zhǎng)度長(zhǎng)短不一，本文選擇斷裂帶上游長(zhǎng)度不短于500 m的沖溝為研究對(duì)象，基于上述所獲取的DEM數(shù)據(jù)由北往南一共提取了64條沖溝，編號(hào)依次為R1，R2，……，R64，相應(yīng)位置如圖1所示，每條沖溝的基本信息統(tǒng)計(jì)在表1。

4 沖溝縱剖面數(shù)學(xué)函數(shù)擬合結(jié)果

本文在利用簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行實(shí)際沖溝縱剖面擬合分析時(shí)，用以判斷哪一種數(shù)學(xué)函數(shù)擬合得最佳的依據(jù)主要有兩個(gè)：一是參考該數(shù)學(xué)函數(shù)與實(shí)際沖溝縱剖面間統(tǒng)計(jì)回歸的判別系數(shù)(R2)(表1)；二是目視判斷該數(shù)學(xué)函數(shù)的凹曲形態(tài)與實(shí)際沖溝縱剖面形態(tài)的吻合程度(圖3)。在所分析的沖溝縱剖面中，擬合度(R2)最高的函數(shù)均集中在線(xiàn)性函數(shù)與指數(shù)函數(shù)中。除了少數(shù)幾條沖溝外(R23、R31的線(xiàn)性函數(shù)擬合，R7、R53的指數(shù)函數(shù)擬合)，其余沖溝的線(xiàn)性函數(shù)與指數(shù)函數(shù)的擬合度都在0.9以上，而所有沖溝的對(duì)數(shù)函數(shù)和乘冪函數(shù)的擬合度都較低，尤其是乘冪函數(shù)，其與實(shí)際沖溝縱剖面的擬合度幾乎都低于0.6。因此，沖溝的最佳擬合函數(shù)在線(xiàn)性函數(shù)與指數(shù)函數(shù)中選擇。

表1 64條沖溝的基本信息及四種數(shù)學(xué)函數(shù)擬合度統(tǒng)計(jì)表

續(xù)上表

R430 1171 0150 600 1500 9740 976?0 8670 4750 0002251145 0R445 6570 9952 460 4830 990?0 9130 7160 4200 09391496 4R450 1270 9680 700 1560 991?0 9660 8290 4390 2231116 2R460 2870 9561 100 2400 9450 989?0 8300 6040 0001771143 6R470 6480 9371 800 3630 9550 989?0 8930 5810 0001691242 5R481 0560 8852 520 4020 9720 973?0 8490 5510 0001451240 8R490 5370 8792 010 3210 983?0 9540 8280 4920 1641168 4R500 6650 8441 650 3490 979?0 9640 8470 5080 2051153 0R510 3570 7860 780 3380 9640 981?0 8750 5670 0001911078 2R523 3330 7854 210 4400 995?0 9190 7390 4330 1091231 0R533 0810 7714 600 4960 982?0 8990 7200 3610 1021252 7R540 2560 7411 280 2070 9800 973?0 8650 5570 000175918 4R551 3950 7252 400 3580 980?0 9700 8250 5100 1531061 6R560 6440 6551 800 3270 9690 979?0 8680 5490 000213947 9R574 9370 6045 500 3700 986?0 9680 8300 5150 0655935 8R5818 2660 59314 950 4070 990?0 9710 8310 5220 0260902 8R593 6350 5784 950 1500 977?0 9560 8150 5550 0331927 3R601 6400 5532 200 0900 9410 984?0 8680 5380 0000595630 5R6112 7580 5398 900 2030 991?0 9610 8070 4860 0193700 1R620 2990 5432 400 1170 9180 973?0 8080 5690 0000676626 7R630 6640 5312 000 1130 9220 988?0 8170 6840 0000808619 1R641 5780 5231 900 0970 9640 965?0 8600 5600 0000678598 8

“*” 表示相應(yīng)沖溝的最佳擬合數(shù)學(xué)函數(shù)類(lèi)型，b、a是該最佳擬合函數(shù)的具體參數(shù)值。

在進(jìn)行沖溝縱剖面擬合分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)R2值大于0.96，而且與其他函數(shù)之差在0.02以上時(shí)，目視該數(shù)學(xué)函數(shù)的凹曲形態(tài)與實(shí)際沖溝縱剖面的形態(tài)的吻合程度亦為最高，該函數(shù)為最佳擬合函數(shù)；當(dāng)某兩種數(shù)學(xué)函數(shù)的R2值均較高(>0.96)但兩者差異很小(<0.02)，通過(guò)目視判別后，R2值最高的數(shù)學(xué)函數(shù)的凹曲形態(tài)與實(shí)際沖溝縱剖面形態(tài)的吻合程度不一定最高，反而R2值次之的函數(shù)的凹曲形態(tài)與實(shí)際沖溝縱剖面形態(tài)的吻合程度更好，此時(shí)選擇R2值次之但凹曲形態(tài)與實(shí)際沖溝縱剖面形態(tài)吻合程度最高的數(shù)學(xué)函數(shù)為最佳擬合函數(shù)，如R5、R33、R34、R36、R54。經(jīng)過(guò)上述判別后，所分析的64條沖溝中有30條沖溝的縱剖面的最佳擬合函數(shù)為線(xiàn)性函數(shù)，34條為指數(shù)函數(shù)(表1、圖3)，總體表現(xiàn)為輕微的下凹形態(tài)。

5 討 論

河流縱剖面的形態(tài)受到河水流量、河床物質(zhì)粒徑、河流輸沙量、河道基巖性質(zhì)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及發(fā)育時(shí)間等因素的影響。由于河水流量、河床物質(zhì)粒徑、河流輸沙量等因素受地區(qū)氣候條件以及河道基巖性質(zhì)的影響顯著，因此本文總結(jié)出四個(gè)影響河流縱剖面形態(tài)的主要因素：流域發(fā)育時(shí)間、地區(qū)氣候特征、河床基巖性質(zhì)以及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等。下面將從這四方面分析霍山山前斷裂帶沖溝縱剖面的發(fā)育形態(tài)特征。

1)就時(shí)間因素而言，河流發(fā)育時(shí)間愈長(zhǎng)，其縱剖面下凹程度愈大，愈趨向于對(duì)數(shù)函數(shù)或乘冪函數(shù)的凹曲形態(tài)[7]。當(dāng)河流處于發(fā)育的幼年期時(shí)，河流發(fā)育長(zhǎng)度短小，河流縱剖面的下凹程度小，常用線(xiàn)性函數(shù)擬合。在本文以線(xiàn)性函數(shù)為最佳擬合函數(shù)的30條沖溝中，其長(zhǎng)度由1～15 km不等。如果說(shuō)由于發(fā)育時(shí)間短，沖溝長(zhǎng)度短，因而導(dǎo)致其縱剖面趨于線(xiàn)性函數(shù)形態(tài)，那么像R4、R32、R58、R61等沖溝的長(zhǎng)度接近10 km甚至超過(guò)10 km，其縱剖面應(yīng)該偏離線(xiàn)性函數(shù)形態(tài)，而事實(shí)上，其縱剖面的最佳擬合函數(shù)仍是線(xiàn)性函數(shù)，而且擬合度均達(dá)到或超過(guò)0.99，比長(zhǎng)度不足2 km的沖溝(R8、R15、R42、R50)的線(xiàn)性擬合度還高。此外，在22條長(zhǎng)度小于2 km的沖溝中，只有少部分(5條)沖溝縱剖面的最佳擬合函數(shù)是線(xiàn)性函數(shù)，而大部分(17條)是指數(shù)函數(shù)。因此，時(shí)間因素并不是影響霍山山前斷裂帶沖溝縱剖面形態(tài)的主要原因。

圖3 霍山山前斷裂帶沖溝縱剖面及其最佳擬合數(shù)學(xué)函數(shù)(具代表性部分)(實(shí)線(xiàn)為實(shí)際沖溝縱剖面，虛線(xiàn)為最佳擬合數(shù)學(xué)函數(shù)，斜線(xiàn)(/)表示斷裂位置。)

2)就氣候因素而言，高山地區(qū)受地形降水的影響要比低山大，流經(jīng)高山地區(qū)的河流由于雨量的增大以及地勢(shì)的增高，其下切侵蝕作用增強(qiáng)，河流縱剖面下凹程度增大。但位于山麓帶及霍山南部?jī)A伏端低緩地區(qū)的沖溝(R1、R5、R6、R11、R12、R18、R19、R23、R39、R54、R60、R62、R63、R64)其縱剖面的下凹形態(tài)為指數(shù)函數(shù)，而流經(jīng)高山區(qū)的沖溝(R4、R10、R20、R21、R24、R25、R32、R40、R41)其縱剖面的下凹形態(tài)為線(xiàn)性函數(shù)，呈現(xiàn)出高山多雨區(qū)的沖溝縱剖面的下凹程度比山麓少雨區(qū)的沖溝縱剖面的下凹程度小的異常情況。因此，氣候條件也不是影響霍山山前斷裂帶沖溝縱剖面形態(tài)的主要原因。

3)在河道基巖性質(zhì)方面，霍山山區(qū)北部為遭受混合巖化的中等區(qū)域變質(zhì)巖系，中部為早古生代灰?guī)r，南部為中生代砂巖以及新生代沉積，河道基巖的抗侵蝕強(qiáng)度由北往南大致呈減弱趨勢(shì)，但本研究區(qū)沖溝縱剖面的下凹程度并沒(méi)有表現(xiàn)出由北往南增大的趨勢(shì)。因此，河道基巖性質(zhì)也不是影響霍山山前斷裂帶沖溝縱剖面形態(tài)的主要原因。

4)在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方面，霍山山前斷裂帶下盤(pán)自上新世形成以來(lái)表現(xiàn)出十分強(qiáng)烈的抬升作用，在上新世末至早更新世、中更新世中后期以及晚更新世至全新世，該斷裂都有過(guò)強(qiáng)烈活動(dòng)。自上新世以來(lái)斷裂帶兩側(cè)的差異升降運(yùn)動(dòng)幅度達(dá)3 443 m，斷裂的平均垂直運(yùn)動(dòng)速率為0.69 mm/a[13]。第四紀(jì)以來(lái)霍山山前斷裂帶下盤(pán)一直處于隆升狀態(tài)，全新世以來(lái)斷裂的平均垂直運(yùn)動(dòng)速率為0.7 mm/a[11]。古地震及歷史地震的調(diào)查結(jié)果還表明，全新世以來(lái)，霍山山前斷裂帶仍有過(guò)多次強(qiáng)烈活動(dòng)[9,13]。在這種長(zhǎng)期隆升的構(gòu)造環(huán)境下，沖溝的發(fā)育顯然受構(gòu)造作用影響較大。一般說(shuō)來(lái)，構(gòu)造抬升速率愈大，河流受影響的強(qiáng)度愈大，河流的下切侵蝕作用愈強(qiáng)，河流的下凹程度愈大，但這以河流本身具有較強(qiáng)的侵蝕能力以及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生后有較長(zhǎng)的平靜期為條件(圖4a)。本研究區(qū)處于半干旱區(qū)，年降水量偏小，河道基巖抗侵蝕能力強(qiáng)，河流的侵蝕作用較弱。根據(jù)Merritts等[18]的模型(圖4b)，河道受到抬升作用后在尚無(wú)侵蝕作用影響時(shí)，不同等級(jí)的河道坡度均不變。雖然本區(qū)域沖溝的侵蝕作用不為零，但區(qū)域內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈而且頻繁，全新世中晚期以來(lái)已發(fā)生過(guò)多次古地震事件，最新一次地震事件距今還不到800 a，其重復(fù)周期僅1 500-2 000 a[13]。每次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生后，沖溝還沒(méi)來(lái)得及通過(guò)下切侵蝕作用來(lái)調(diào)整剖面形態(tài)，新一次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)又發(fā)生。沖溝自形成后一直處于頻繁而強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升運(yùn)動(dòng)中，其發(fā)育一直表現(xiàn)為幼年期的近直線(xiàn)的下凹程度很小的特征，而遠(yuǎn)遠(yuǎn)未發(fā)育到壯年期的對(duì)數(shù)函數(shù)形態(tài)或者老年期的乘冪函數(shù)形態(tài)。

圖4 不同侵蝕強(qiáng)度的河流對(duì)相同構(gòu)造抬升速率的響應(yīng)(修改自Merritts and Vincent，1989)

另外，有34條沖溝的縱剖面形態(tài)為指數(shù)函數(shù)，這部分沖溝可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是河道發(fā)育十分短(R1、R2、R3、R13、R17、R18、R19、R22、R23、R33、R34、R36、R39、R43、R46、R47、R48、R51、R54、R56、R60、R62、R63、R64)，主干河道長(zhǎng)度均短于2.5 km。推測(cè)這類(lèi)沖溝在構(gòu)造抬升作用下，其侵蝕作用主要表現(xiàn)為下切侵蝕，溯源侵蝕作用則大為減弱，因此河道發(fā)育短，下凹程度有所增加。另一類(lèi)沖溝的河道較長(zhǎng)，約為4～8 km，其河道分別經(jīng)過(guò)多條次級(jí)斷裂，如觀堆一帶的R11、R12分別經(jīng)過(guò)了三條次級(jí)斷裂，興塘寺一帶的R26、R27、R28、R29、R30、R31則分別經(jīng)過(guò)了兩條次級(jí)斷裂。由于次級(jí)斷裂之間的活動(dòng)性有所差異，受不同次級(jí)斷裂影響的河段對(duì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)不盡相同，河道為了調(diào)整不同河段之間的差異，會(huì)通過(guò)下切侵蝕作用力求達(dá)到平衡，這樣河道縱剖面的下凹程度會(huì)增大。

綜合前文對(duì)時(shí)間、氣候、基巖特性、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等方面的分析，可以認(rèn)為在霍山山前斷裂帶活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，河流縱剖面的形態(tài)變化受構(gòu)造抬升作用的影響非常顯著。晚更新世以來(lái)，霍山山前斷裂帶地區(qū)河流的演化進(jìn)程并沒(méi)有隨著時(shí)間的推移進(jìn)化到均衡階段，其主要原因就是受到霍山山前斷裂帶的構(gòu)造活動(dòng)影響，霍山山體持續(xù)隆升，河流地貌演化一直表現(xiàn)為幼年期的特征。

6 結(jié) 論

1)基于高分辨率DEM數(shù)據(jù)提取的橫跨霍山山前斷裂帶的沖溝其縱剖面形態(tài)表現(xiàn)為表現(xiàn)為直線(xiàn)函數(shù)型以及略微下凹的指數(shù)函數(shù)型。

2)橫跨霍山山前斷裂帶的沖溝的縱剖面形態(tài)特征反映了沖溝還處于幼年期，這是沖溝發(fā)育對(duì)斷裂上新世以來(lái)強(qiáng)烈而頻繁的正斷層作用，尤其是全新世以來(lái)時(shí)間間隔較短的多次強(qiáng)烈活動(dòng)的響應(yīng)。

致謝:感謝中國(guó)地震局地質(zhì)研究所張會(huì)平副研究員和中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心趙洪壯副研究員在河流縱剖面定量參數(shù)研究上的指導(dǎo)和幫助，感謝中國(guó)地震局預(yù)測(cè)研究所王林博士在IRS-P5 DEM提取技術(shù)上的指導(dǎo)和幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]SNOW R S, SLINGERLAND R L. Stream profile adjustment to crustal warping: nonlinearresults from a simple model [J]. Journal of Geology, 1990, 98: 699-708.

[2]LI Y, YANG J. Tectonic geomorphology in Hexi Corridor, northwest China [J]. Basin-Research, 1998, 10: 345-352.

[3]DELAILLAU B. Geomorphic response to growing fault-related folds: example from the foothills of central Taiwan [J]. Geodinamica Acta, 2001, 14: 265-287.

[4]HE H, OGUCHI T. Late Quaternary activity of the Zemuhe and Xiaojiang faults in Southwest China from geomorphological mapping [J]. Geomoophology, 2008, 96: 62-85.

[5]KELLER E A, PRINTER N. Active tectonics: earthquake, uplift, and landscape [M]. New Jersey: Prentice Hall Inc, 2002.

[7]陳彥桀. 臺(tái)灣山脈的構(gòu)造地形指標(biāo)特性—以面積高度積分、地形碎形參數(shù)與河流坡降指標(biāo)為依據(jù)[D]. 臺(tái)灣：國(guó)立成功大學(xué)，2004.

[8]趙洪壯，李有利，楊景春，等. 河流縱剖面與基巖侵蝕模型特征分析[J]. 地理學(xué)報(bào)，2009, 64(5): 563-570.

[9]國(guó)家地震局《鄂爾多斯周緣活動(dòng)斷裂系》課題組. 鄂爾多斯周緣活動(dòng)斷裂系[M]. 北京：地震出版社，1988.

[10]徐錫偉，鄧起東，韓竹君. 霍山山前斷裂晚第四紀(jì)活動(dòng)和古地震研究[M]∥馬宗晉.山西臨汾地震研究與系統(tǒng)減災(zāi). 北京：地震出版社，1993: 136-148.

[11]劉光勛. 臨汾盆地構(gòu)造體系與地震[M]. 北京：科學(xué)出版社，1979.

[12]徐錫偉，鄧起東. 山西霍山山前斷裂晚第四紀(jì)活動(dòng)特征和1303年洪洞8級(jí)地震[J]. 地震地質(zhì)，1990, 12(3): 21-30.

[13]徐錫偉，鄧起東. 1303年洪洞地震的地震構(gòu)造[M]∥馬宗晉.山西臨汾地震研究與系統(tǒng)減災(zāi). 北京：地震出版社，1993: 149-158.

[14]HACK J T. Stream-profile analysis and stream-gradient index [J]. U S Geological Survey Journal Research, 1973, 1: 421-429.

[15]SNOW R S, SLINGERLAND R L. Mathematical modeling of graded river profile [J]. Journal of Geology, 1987, 95: 15-33.

[16]OHMORI H, SAITO K. Morphological development of longitudinal profiles in Japan and Taiwan [J]. Bulletin of the Department of Geography, University of Tokyo, 1993, 25: 29-41.

[17]畢麗思，何宏林，徐岳仁，等. 基于高分辨率DEM的裂點(diǎn)序列提取和古地震序列的識(shí)別——以霍山山前斷裂為實(shí)驗(yàn)區(qū)[J]. 地震地質(zhì)，2011, 33(4): 963-977.

[18]MERRITTS D, VINCENT K R. Geomorphic response of coastal stream to low, intermediate, and high rates of uplift, Mendocino Triple Junction region, Northern California [J]. Geological Society of America Bulletin,1989, 110: 1373-1388.