基于高分辨率地形數(shù)據(jù)的富蘊(yùn)M 8．0地震地表破裂帶精細(xì)特征

梁子晗 魏占玉 莊其天 孫 穩(wěn) 何宏林

（中國(guó)地震局地質(zhì)研究所，地震動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029）

0 引言

M＞6.0地震的斷層活動(dòng)可錯(cuò)動(dòng)到地表，并形成同震地表破裂帶（Wellsetal．，1994）。同震地表破裂帶是地球深部斷層活動(dòng)在地表的直觀地貌表現(xiàn)，記錄著地震破裂和斷層運(yùn)動(dòng)的信息，因此受到地震科學(xué)工作者的關(guān)注和重視（安艷芬等，2010）。許多大地震發(fā)生后，科研人員利用衛(wèi)星遙感解譯、野外實(shí)地調(diào)查等方法開(kāi)展地震地表破裂帶調(diào)查、同震位移測(cè)量和同震變形場(chǎng)觀測(cè)（徐錫偉等，2008；陳立春等，2010）。但由于自然環(huán)境惡劣及震后次生災(zāi)害頻發(fā)，野外調(diào)查工作受到了極大限制（單新建等，2005；徐岳仁等，2015）。隨著高精度地形地貌觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展，快速獲取震后高精度地貌影像以及3D地形數(shù)據(jù)成為可能。利用這些高精度、高分辨率的地形數(shù)據(jù)不僅可以識(shí)別地震地表破裂的精細(xì)結(jié)構(gòu)，并且可準(zhǔn)確測(cè)量斷錯(cuò)地貌的位移量，促進(jìn)對(duì)斷裂帶活動(dòng)特征與古地震的研究（Chenetal．，2018；Guoetal．，2019；Kangetal．，2020）。

本研究以富蘊(yùn)斷裂1931年M8.0地震的地表破裂帶為研究區(qū)，基于新型的航空攝影測(cè)量SfM（Structure from Motion）技術(shù)獲取的高分辨地形數(shù)據(jù)開(kāi)展地震地表破裂帶的詳細(xì)解譯及同震位移的測(cè)量。本文首先介紹富蘊(yùn)斷裂概況、SfM技術(shù)和位移測(cè)量方法；然后開(kāi)展富蘊(yùn)斷裂帶吐?tīng)柡椤獛?kù)爾尕克薩依地表破裂帶的斷錯(cuò)地貌解譯和位移量取，以分析富蘊(yùn)地震地表破裂帶及同震位移分布特征。

1 研究區(qū)概況

阿爾泰山作為中亞地區(qū)的一個(gè)重要山系，在印度板塊向N推擠的遠(yuǎn)程影響下，其構(gòu)造活動(dòng)在第四紀(jì)時(shí)期進(jìn)一步活躍，成為亞洲大陸內(nèi)部一個(gè)規(guī)模宏大的內(nèi)陸活動(dòng)構(gòu)造帶（Tapponnieretal．，1979）。富蘊(yùn)斷裂是阿爾泰山西南麓的一條大型右旋走滑活動(dòng)斷裂，整體呈NNW 向展布（圖1）。1931年富蘊(yùn)斷裂發(fā)生M8.0地震，形成長(zhǎng)達(dá)159km的同震地表破裂帶（柏美祥，2001），具有明顯的線性特征。大量典型的走滑地貌沿?cái)嗔寻l(fā)育，現(xiàn)象十分醒目。

圖1 阿爾泰山西南緣的構(gòu)造地貌圖Fig．1 Tectonic and geomorphic map of the southwestmargin of the Altai Mountains．紅色實(shí)線代表富蘊(yùn)斷裂，白色虛線方框?yàn)檠芯繀^(qū)位置

早期多位學(xué)者通過(guò)野外考察基本確定了地震地表破裂帶的展布范圍及位移分布：新疆維吾爾自治區(qū)地震局（1985）將富蘊(yùn)斷裂帶分為北、中、南3段，測(cè)得走滑位移為6～10m；柏美祥等（1996）測(cè)得的平均走滑位移為4.8m。近年來(lái)，張之武（2009）通過(guò)遙感影像數(shù)據(jù)（分辨率為15m）將破裂帶自北向南劃分為5個(gè)一級(jí)段；K linger等（2011）利用衛(wèi)星影像得到（6.3±1.2）m的同震位移；徐錫偉等（2012）通過(guò)陸地LiDAR數(shù)據(jù)得到最大同震位移≤7m。以上工作在破裂分段和同震位移方面均有不同的見(jiàn)解，但由于技術(shù)條件限制，研究成果中缺少精細(xì)的地震地表破裂帶結(jié)果，在地震地表破裂帶分段、地震同震位移等方面也有不同認(rèn)識(shí)。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，利用航空攝影測(cè)量SfM技術(shù)獲取該地表破裂帶的高分辨率地形數(shù)據(jù)，并對(duì)地表破裂形態(tài)和斷錯(cuò)沖溝展開(kāi)精細(xì)解譯及測(cè)量。

2 數(shù)據(jù)獲取及方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取與處理

本文使用SfM技術(shù)獲取研究區(qū)高分辨率地形數(shù)據(jù)。SfM技術(shù)基于尺度不變特征變換（Scale Invariant Feature Transform，SIFT）原理，從多個(gè)角度獲取具有足夠重疊度的圖像，進(jìn)行圖像特征的自動(dòng)匹配。通過(guò)光束平差校正，識(shí)別圖像中每個(gè)特征點(diǎn)的X、Y、Z坐標(biāo)，自動(dòng)求解相機(jī)的三維位置和方向?；诙嘁暯橇Ⅲw攝影測(cè)量（Multi view Stereopsis，MVS）原理在圖像間進(jìn)行搜索匹配，最終得到密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)（Harwinetal．，2012；Johnsonetal．，2014）。利用動(dòng)態(tài)后差分（Post processing Kinematic，PPK）技術(shù)將相機(jī)的實(shí)時(shí)定位信息與地面GPS基站相聯(lián)系，從而對(duì)密集點(diǎn)云進(jìn)行坐標(biāo)校正和空間插值，獲得真實(shí)地理坐標(biāo)點(diǎn)云和數(shù)字高程模型（艾明等，2018）。

航拍數(shù)據(jù)利用固定翼無(wú)人飛行器搭載定焦數(shù)碼相機(jī)采集，采集時(shí)間為2017年9月30日—10月11日，該期間天氣晴朗，便于開(kāi)展航空攝影測(cè)量。航測(cè)高度為300～350m，影像的航向和旁向重疊率分別為85%和70%。在航測(cè)區(qū)域沿線共設(shè)置5個(gè)GPS基站點(diǎn)，與無(wú)人機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)同步對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，確定二者之間的相對(duì)位置（圖2）。在上述參數(shù)設(shè)置下，共采集約24 000張航拍照片，覆蓋長(zhǎng)約110km、寬約1.2km的研究區(qū)。航測(cè)數(shù)據(jù)處理使用Agisoft Photoscan專業(yè)軟件配準(zhǔn)航拍影像及構(gòu)建三維地表模型。數(shù)據(jù)處理流程及參數(shù)設(shè)置參考了該軟件的說(shuō)明文檔及其他研究論文（Westobyetal．，2012；Johnsonetal．，2014），最終得到密度≥50個(gè)／m2的密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)。利用surfer軟件對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，生成具有地理坐標(biāo)系的DEM，網(wǎng)格尺寸為1m。

圖2 無(wú)人機(jī)SfM測(cè)量示意圖Fig．2 Schematic illustration of UAV platform based structure from motion．

2.2 同震位移測(cè)量

在適合的自然條件下，斷錯(cuò)地貌標(biāo)志可長(zhǎng)時(shí)間保留，從而記錄多次地震事件的位移（劉金瑞等，2018）。利用地貌標(biāo)志揭示沿?cái)鄬拥钠屏褮v史是基于一個(gè)基本假設(shè)：用來(lái)測(cè)量位移的地貌標(biāo)志的產(chǎn)生率（明顯地）大于地震（地表破裂）的復(fù)發(fā)率（Zielkeetal．，2015）?；谠摷僭O(shè)，在震間期形成的一套地貌組合會(huì)在隨后的地震中整體發(fā)生移動(dòng)，沿著破裂帶產(chǎn)生一組位移，其中最小的局部位移代表最近一次地震的同震位移（Zielkeetal．，2010；Jiangetal．，2017）。在阿爾泰山南麓，大量保存完好的沖溝以及該區(qū)緩慢的變形速率和富蘊(yùn)斷裂較長(zhǎng)的地震復(fù)發(fā)周期（Calaisetal．，2003；徐錫偉等，2012）使得該地區(qū)符合上述假設(shè)條件。因此，我們利用破裂帶兩側(cè)相距最短的2條沖溝的水平距離作為最新一次地震事件錯(cuò)動(dòng)產(chǎn)生的水平位錯(cuò)（圖3）。結(jié)合前人的研究結(jié)果（Klingeretal．，2011；徐錫偉等，2012），我們選取≤8m的水平位移作為1931年富蘊(yùn)地震的同震水平位移。

圖3 確定1931年富蘊(yùn)地震的水平同震位移Fig．3 Determination of the coseismic horizontal displacement of the 1931 Fuyun earthquake．從現(xiàn)今的沖溝幾何形態(tài)開(kāi)始，在地表破裂兩側(cè)分別按數(shù)字和字母順序標(biāo)記沖溝（a中的白色圈），利用“反向恢復(fù)”重新排列由于地震而被斷開(kāi)的沖溝（圖b），其中相距最短的2條沖溝（黑色圈）的位移量（黑框數(shù)字）為最新事件的位移

本文使用基于Matlab開(kāi)發(fā)的位錯(cuò)測(cè)量軟件Dispcalc（Zielkeetal．，2012）量取被錯(cuò)斷沖溝的水平位移。該軟件首先在DEM陰影圖上確定破裂位置及兩側(cè)的沖溝跡線，生成沿沖溝方向的地形剖面，然后利用“反向恢復(fù)”原理確定水平位移。通過(guò)對(duì)沖溝剖面進(jìn)行多次匹配擬合，當(dāng)累積概率最大時(shí)，水平移動(dòng)的距離即為該沖溝的水平位錯(cuò)量。此外，軟件也會(huì)提供相應(yīng)的位錯(cuò)恢復(fù)圖及置信區(qū)間（圖4）。

圖4 水平位移的測(cè)量原理Fig．4 Principle of horizontal displacementmeasurement．a(chǎn)等高線間隔為0.5m的DEM陰影圖；b確定斷層位置、走向及沖溝上、下游趨勢(shì)；c位錯(cuò)恢復(fù)圖；d沖溝地形剖面圖；e水平位移值及置信區(qū)間

3 富蘊(yùn)地震地表破裂帶的特征

3.1 地表破裂帶的展布形跡

通過(guò)解譯高分辨率地形數(shù)據(jù)獲得的地震地表破裂展布顯示（圖5）：富蘊(yùn)地震地表破裂帶的線性地貌特征明顯（圖6），同時(shí)區(qū)域內(nèi)存在擠壓隆起、拉分盆地等地表形變特征，能夠反映該區(qū)域地表破裂的空間幾何展布。利用地表破裂帶的幾何和構(gòu)造地貌特征，將研究區(qū)內(nèi)的地表破裂帶由北向南劃分為S1、S2、S3和S4 4段。

圖5 研究區(qū)的DEM數(shù)據(jù)及地表破裂解譯分段結(jié)果Fig．5 The DEM data of the study area and results of surface rupture interpretation．

圖6 富蘊(yùn)地震地表破裂帶的線性特征Fig．6 Linear characteristics of the surface rupture zone of Fuyun earthquake．

S1段北起吐?tīng)柡猷l(xiāng)以南（46°59′N，89°46′E），南至卡拉先格爾震中區(qū)（46°44′N，89°54′E），走向350°，長(zhǎng)29km。該段的地表破裂帶主要沿山麓和山間位置發(fā)育，由張性破裂及剪切破裂組成，呈單一線性展布。恰爾溝處，地表破裂由于河流的下切侵蝕作用，未能在河道兩側(cè)很好地保存，形成1.2km的地表破裂空段，但在西側(cè)山脈的山腰處出現(xiàn)地表破裂。同理，水磨溝處以南1.2km的區(qū)域也未見(jiàn)地表破裂跡線。

S2段自卡拉先格爾延伸至奧爾塔哈臘蘇，長(zhǎng)22km，走向333°，地表破裂樣式復(fù)雜、組合類型多樣?？ɡ雀駹栕鳛?931年富蘊(yùn)地震的震中區(qū)域，長(zhǎng)期以來(lái)受到NNE－SSW 向的壓應(yīng)力作用，存在1個(gè)長(zhǎng)約7km的構(gòu)造透鏡體。地震發(fā)生時(shí)，山頂處由于右旋走滑使構(gòu)造透鏡體沿穹窿頂部發(fā)生張裂，促使東側(cè)滑動(dòng)下陷，形成滑塌構(gòu)造，同時(shí)也伴隨一些NEE拉張性質(zhì)的次級(jí)地表破裂。

在阿克薩依—撒熱巴斯陶地區(qū)，地表破裂位于山前沖洪積平原上，剪切破裂的線性形跡保存得較為完好。自撒熱巴斯陶向SSE，地表破裂形態(tài)變化復(fù)雜，由單一線性分為2支，一支經(jīng)過(guò)西側(cè)山麓位置，另一支位于東側(cè)山谷的凹陷地帶。西側(cè)的地表破裂主要表現(xiàn)為壓剪切破裂，與東側(cè)的剪切破裂在山前構(gòu)成長(zhǎng)600m的隆起，延伸至玉勒肯哈拉蘇。在玉勒肯哈拉蘇處地表破裂又分為3支，其間的塊體組成疊瓦狀構(gòu)造，反映了側(cè)向擠壓的應(yīng)力狀態(tài)。向SE地表破裂主要位于山麓位置，為SE、SEE走向的弧形或波浪形壓剪切破裂，具有明顯的逆沖特征。同時(shí)在壓剪切破裂的東側(cè)還發(fā)育次級(jí)剪切破裂，在山脊間和山坡處零星分布。

奧爾塔哈臘蘇—白石包為S3段，該段長(zhǎng)25km。在奧爾塔哈臘蘇處，壓剪切破裂沿山前展布，次級(jí)剪切破裂呈左階分布于山腰，反映出擠壓的應(yīng)力狀態(tài)。此后剪切破裂向SSE線性延伸至托庫(kù)特拜后，由NNW 向轉(zhuǎn)為NW 向進(jìn)入東側(cè)山脈并逐漸消逝，西側(cè)山麓的地表破裂繼續(xù)向SSW 延伸，走向轉(zhuǎn)為347°。托斯巴斯陶地區(qū)由于透鏡體的存在，在山前發(fā)育弧形壓剪切破裂。此后至白石包，剪切破裂呈斷續(xù)排列或羽列狀分布，出現(xiàn)分支破裂或次級(jí)破裂。

白石包向S延伸至庫(kù)爾尕克薩依南部為S4段，該段長(zhǎng)37km，自新山口以南，地表破裂走向由360°轉(zhuǎn)為333°。白石包南部主要由剪切破裂和張剪切破裂組成，西側(cè)為一系列雁列式張破裂，似弧形展布，與西側(cè)的剪切破裂構(gòu)成長(zhǎng)1 500m的拉分盆地。向S經(jīng)新山口后以剪切破裂為主，呈單一線性展布，偶爾有次級(jí)小破裂斷續(xù)或呈馬尾狀分布在主破裂一側(cè)，一直延伸至庫(kù)爾尕克薩依地區(qū)。此后地表破裂發(fā)生分叉，形成若干斷續(xù)的分支破裂，沿山麓和山前沖洪積扇展布，構(gòu)成2個(gè)連續(xù)的狹長(zhǎng)菱形拉分盆地。再向S，地表破裂分為2支，一支轉(zhuǎn)向NW 沿山腰間延伸，一支沿山前的沖洪積平原逐漸尖滅。

3.2 地表形變特征

富蘊(yùn)地震在地表造成的形變現(xiàn)象非常豐富，不僅有眾多不同規(guī)模、性質(zhì)的地表破裂類型，同時(shí)伴隨斷裂運(yùn)動(dòng)形成的構(gòu)造地貌現(xiàn)象。這些地表的形變現(xiàn)象以不同方式組合，表現(xiàn)出不同的力學(xué)性質(zhì)。

剪切破裂是富蘊(yùn)地震地表破裂帶最主要的組成部分，分布在整條地表破裂帶上。單條剪切破裂一般長(zhǎng)10～30m，寬2～4m，主要走向約為1°。破裂兩側(cè)以右旋走滑為主，無(wú)垂直差異或不明顯。大部分剪切破裂連續(xù)而平直，呈筆直的線性形跡，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)百米（圖7a，b）。還有一些剪切破裂呈右行左階羽列狀，單條剪切破裂走向3°，長(zhǎng)數(shù)十米，呈左階羽列形成走向341°、長(zhǎng)近300m的剪切破裂帶。

壓剪切破裂也是富蘊(yùn)地表破裂帶的基本破裂類型之一，形態(tài)較為平直連續(xù)，同時(shí)具有右旋走滑分量和逆沖抬升分量，兩側(cè)呈現(xiàn)明顯的高程差異，走向與整體地表破裂帶一致。壓剪切破裂帶主要位于山腰或山前斜坡和沖積扇的交界處（圖7c，d），形成逆沖隆起。壓剪切破裂主要分布在S2、S3段的撒熱巴斯陶—托庫(kù)特拜以及托斯巴斯陶—白石包一帶。由于壓剪切破裂所在地區(qū)的擠壓應(yīng)力，也形成一系列的構(gòu)造透鏡體，如奧爾塔哈臘蘇構(gòu)造透鏡體、托斯巴斯陶構(gòu)造透鏡體等。

圖7 富蘊(yùn)地表破裂帶的典型地表破裂Fig．7 Typical surface ruptures in the surface rupture zone of Fuyun earthquake．紅色箭頭指示地表破裂帶位置，紅色實(shí)線表示地表破裂帶解譯結(jié)果；底圖為DEM陰影圖

張性破裂也是富蘊(yùn)地表破裂帶的重要組成部分，指示伸展環(huán)境，主要分布在S1段吐?tīng)柡椤枩弦粠А螚l張性破裂一般長(zhǎng)幾十米至百米不等，寬0.5～3m，走向與整體地表破裂帶一致，常呈張開(kāi)狀。除此之外，張性破裂還位于2條右行地表破裂間的拉張區(qū)域內(nèi)，走向?yàn)镹E或NEE向，與破裂帶整體走向呈大角度相交，夾角約為45°～80°（圖7e，f）。隨著走滑斷裂斷距的不斷增加，2條右階右旋走滑斷裂之間的區(qū)域逐漸形成似菱形的盆地，其中的張性破裂兩端逐漸被牽引拉伸，呈“S”狀或“Z”狀。新山口北部發(fā)育1個(gè)典型的拉分盆地，長(zhǎng)約1 500m，寬350m，西側(cè)為NNE走向的張性破裂，東側(cè)為經(jīng)過(guò)山腳與之平行的壓剪切破裂，其中的區(qū)域被拉伸下陷。在拉分盆地內(nèi)還發(fā)育“Z”字形的張性破裂，表明該盆地還處于正在拉伸的階段（圖8）。

圖8 富蘊(yùn)地表破裂帶的典型拉分盆地Fig．8 Typical pull apart basin in the surface rupture zone of Fuyun earthquake．紅色箭頭指示地表破裂帶位置，紅色實(shí)線表示地表破裂帶解譯結(jié)果；底圖為DEM陰影圖

相鄰的剪切破裂之間還發(fā)育有鼓包，多個(gè)鼓包連結(jié)在一起則形成長(zhǎng)條狀的壟脊。鼓包和壟脊是在走滑地震地表破裂帶上一種常見(jiàn)的構(gòu)造現(xiàn)象，它是因擠壓而引起的地面變形。鼓包表現(xiàn)為橢圓形的隆起，長(zhǎng)8～10m，高1m，主要呈串珠狀位于一些羽列、雁列狀剪切破裂之間（圖9a，b）。形態(tài)大一些或多個(gè)鼓包組合呈長(zhǎng)條形的則為壟脊，一般長(zhǎng)150m，高0.6m（圖9c，d）。壟脊多出現(xiàn)在2條地表破裂的交替部位，在2條近平行且相隔不遠(yuǎn)的左階走滑斷裂間形成。

圖9 富蘊(yùn)地表破裂帶的典型鼓包和壟脊Fig．9 Typicalmole tracks and ridges in Fuyun earthquake surface rupture zone．紅色箭頭指示地表破裂帶位置，紅色實(shí)線表示地表破裂帶解譯結(jié)果，黃色實(shí)線表示鼓包解譯結(jié)果；底圖為DEM陰影圖

3.3 同震位移量

我們共在研究區(qū)量取194組沖溝的水平位錯(cuò)。通過(guò)對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布峰值擬合，得到1931年富蘊(yùn)地震的平均右旋同震位移值為（5.06±0.13）m。由圖10可以發(fā)現(xiàn)，水平同震位移量沿地表破裂的展布表現(xiàn)出明顯的波狀起伏，以震中區(qū)卡拉先格爾為中心，位移數(shù)量向N逐漸衰減，水平位移點(diǎn)稀疏；向S則呈波浪式向前推進(jìn)，衰減速度較慢。在最北端—卡拉先格爾的部分，其整體水平位移為3～8m。在卡拉先格爾處形成長(zhǎng)5km的水平位移空白區(qū)，可能由于較強(qiáng)的構(gòu)造活動(dòng)性，水平位移沒(méi)有被很好地保存。撒熱巴斯陶—奧爾塔哈臘蘇地區(qū)的沖溝多位于山前的沖洪積扇上，可以被良好保存，因此該地區(qū)水平位移的數(shù)量也相對(duì)較多。玉勒肯哈拉蘇以北水平位移多為2～8m，以南多為3～6m。在奧爾塔哈臘蘇—白石包地區(qū)獲得水平位移的數(shù)量減少，多為4～8m。自新山口向S，水平位移分布密集且均勻。位移量整體介于1.5～7.5m之間，向S逐漸減小。

圖10 1931年富蘊(yùn)地震右旋水平位移分布Fig．10 Distribution of dextral horizontal displacement of the 1931 Fuyun earthquake．

4 討論

4.1 數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)比

傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的采集易受到積雪、云層等天氣因素的影響，且生成的僅為二維平面影像。SfM方法得到的密集點(diǎn)云可以生成三維地形數(shù)據(jù)，其顏色屬性使得點(diǎn)云數(shù)據(jù)更具有立體感和真實(shí)感，以此獲得的紋理特征可以更好地應(yīng)用于目視解譯工作中（魏占玉等，2015），適合局部范圍內(nèi)的精細(xì)地貌研究。為了評(píng)估來(lái)自SfM 生成地形數(shù)據(jù)的可靠性，我們比較了本次生成的DEM和Quickbird衛(wèi)星影像（Klingeretal．，2011）在同一地點(diǎn)解譯沖溝形態(tài)的能力。圖11中，黃線為解譯的沖溝形態(tài)，我們將所得結(jié)果與Klinger等（2011）的解譯結(jié)果用相同的標(biāo)號(hào)進(jìn)行標(biāo)注。結(jié)果表明，SfM生成的地形數(shù)據(jù)具有更低的不確定性，使我們能充分捕捉?jīng)_溝的形態(tài)特征，同時(shí)能夠識(shí)別出以前未被發(fā)現(xiàn)的沖溝（圖11d），從而提高測(cè)量水平位移的準(zhǔn)確性。

圖11 SfM方法生成的DEM與Quickbird衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的精度對(duì)比Fig．11 Data accuracy comparison of the SfM derived DEM with quickbird satellite image．a(chǎn)、b分辨率為0.6m的Quickbird衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)（Klinger et al．，2011），c、d本次研究所獲得分辨率為1m的DEM數(shù)據(jù)。其中，紅色實(shí)線表示地表破裂帶的解譯結(jié)果，黃色實(shí)線表示沖溝的解譯結(jié)果；字母和數(shù)字分別為兩側(cè)的沖溝編號(hào)，小寫字母和 羅馬數(shù)字標(biāo)號(hào)的沖溝為本研究在前人研究基礎(chǔ)之上新解譯的沖溝

為了評(píng)估同震位移量的合理性，我們搜集了部分歷史上震級(jí)相似的地震產(chǎn)生的平均同震位移量（表1），其平均值多為3～9m。本次基于斷錯(cuò)沖溝獲取的同震位移平均值為5.06m，與類似震級(jí)所產(chǎn)生的同震位移量近似，因此數(shù)據(jù)有一定的可信度。此外，我們還將本次測(cè)量的位移結(jié)果與Klinger等（2011）在相同位置測(cè)量的位移數(shù)據(jù)進(jìn)行比較（圖12），在沿線共采集了54個(gè)水平位移測(cè)量數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，在大部分地區(qū)Klinger等（2011）得到的位移值偏大，有的位移值相差1～2m，有的甚至可以達(dá)到本次測(cè)量值的3倍之多。位移測(cè)量的不確定性主要取決于數(shù)據(jù)的分辨率或?qū)ζ屏盐恢?、走向以及沖溝形態(tài)的判斷（Renetal．，2015）。在這里，除了對(duì)沖溝形態(tài)判斷主觀因素外，前人的位移數(shù)據(jù)可能記錄了多次地震事件水平位移的累計(jì)值。

表1 部分地震及其平均同震位移量統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of some earthquakes and their average coseismic displacements

圖12 本次測(cè)量水平位移值與Klinger等（2011）位移測(cè)量值的比較Fig．12 Comparison of the displacementmeasurements in this study with those acquired by Klinger et al．（2011）．水平誤差線為本次測(cè)量的誤差，垂直誤差線為K linger等（2011）測(cè)量的誤差

4.2 地表破裂分段的指示意義

對(duì)地表破裂分段和分布形式的研究，可從定性的角度分析破裂各段的幾何結(jié)構(gòu)特征和復(fù)雜程度的差異，并與地表破裂所處的構(gòu)造背景、破裂的滑動(dòng)行為和地震活動(dòng)相結(jié)合，為評(píng)定地表破裂各段的地震活動(dòng)性提供可靠、有效的證據(jù)。我們從破裂幾何形狀的顯著變化以及破裂階區(qū)的位置確定地表破裂的分段位置（Choietal．，2012）。根據(jù)這2個(gè)因素，以規(guī)模較大的卡拉先格爾塌陷區(qū)、奧爾塔哈臘蘇擠壓階區(qū)及白石包拉分盆地作為地表破裂的分段位置。同時(shí)，階區(qū)的規(guī)模還可反映富蘊(yùn)斷裂的活動(dòng)性強(qiáng)弱：震中卡拉先格爾向N地表破裂樣式單一，發(fā)育階區(qū)規(guī)模較小；以南地表破裂樣式復(fù)雜，階區(qū)發(fā)育且規(guī)模較大。這一現(xiàn)象也從側(cè)面反映自卡拉先格爾以南斷裂的活動(dòng)性大于以北地區(qū)，破裂自震中區(qū)域更多是向S擴(kuò)展。同震位移也對(duì)破裂分段起到了很好的響應(yīng)。同震位移的缺失或突變發(fā)生在分段的邊界處，它們分別對(duì)應(yīng)著幾何階區(qū)的位置。在富蘊(yùn)地震地表破裂帶上，卡拉先格爾地區(qū)的構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，使得該處的水平位移未被很好地保存。奧爾塔哈臘蘇和白石包處的水平位移值突然減小，與周圍的水平位移形成鮮明對(duì)比。

5 結(jié)論

基于SfM技術(shù)的攝影測(cè)量方法可以大范圍、快速獲取高分辨率的地形數(shù)據(jù)，對(duì)地表破裂的幾何形態(tài)特征及兩側(cè)斷錯(cuò)沖溝進(jìn)行三維重現(xiàn)，在活動(dòng)構(gòu)造的研究中仍有廣泛的發(fā)展空間。本文利用無(wú)人機(jī)獲取富蘊(yùn)地震地表破裂帶的高分辨率DEM，在此基礎(chǔ)上對(duì)地表破裂的展布進(jìn)行詳細(xì)解譯，填補(bǔ)了對(duì)富蘊(yùn)地震地表破裂精細(xì)形態(tài)研究的空白。以地表破裂的幾何及構(gòu)造地貌特征為依據(jù)，將富蘊(yùn)地震地表破裂帶由北向南分為4段：S1段走向350°，長(zhǎng)29km；S2段走向333°，長(zhǎng)22km；S3段走向自333°轉(zhuǎn)為347°，長(zhǎng)25km；S4段走向自360°轉(zhuǎn)為333°，長(zhǎng)37km。各段長(zhǎng)度不等，其間通過(guò)擠壓隆起或拉分盆地相連接。地表破裂類型包括：NNE向剪切破裂，在整條破裂帶都有分布；NNE向壓剪切破裂，主要位于S2段和S3段；NE—NEE向張性破裂，主要位于S1段、S4段以及S2段北部；同時(shí)發(fā)育有鼓包、壟脊和拉分盆地等構(gòu)造地貌現(xiàn)象。此外，通過(guò)沿地表破裂帶測(cè)量194組沖溝的水平位移，得到1931年富蘊(yùn)地震的右旋同震水平位移的平均值為（5.06±0.13）m，與類似震級(jí)產(chǎn)生的同震位移量相當(dāng)，同時(shí)同震位移的分布與幾何階區(qū)的位置也有很好的響應(yīng)關(guān)系。以上結(jié)果也進(jìn)一步說(shuō)明，高分辨率的地形數(shù)據(jù)能夠提高地表破裂解譯、同震位移測(cè)量數(shù)據(jù)的精度，在活動(dòng)構(gòu)造研究中擁有廣泛的應(yīng)用前景和良好的應(yīng)用價(jià)值。

致謝審稿人對(duì)本文提出了意見(jiàn)和建議，在此表示衷心感謝！