郯庐断裂带江苏段早期航片的数字三维地貌及地震位移空间分布特征研究

The Tan-Lu fault zone is a large active fault zone in eastern China. The Malingshan-Chonggangshan fault in the Jiangsu segment of the Tan-Lu fault zone is a Holocene active fault with strong activity. There are still some gaps in the study of its geometric distribution, displaced landform and strike-slip movement intensity. Due to the rapid urbanization development, the natural landforms were serious changed in eastern China. Early aerial photos which were photographed in the 1960s and 1970s are characterized by large-scale and stereo-pair pattern, and preserve better information of original landforms. This project proposes SfM subpixel matching technology to reconstruct high-precision DEM of the early aerial photos. Based on these data, assisted by the early KH satellite images, we interpret the fine geometric distribution and tectonic micro-landform of the fault, analyse the features of the offset landforms, measure and statistic the horizontal dislocation of gullies along the fault, obtain the spatial distribution of seismic displacement, confirm the active intensity of the strike slip movement component. Finally, we also want to determine whether it belongs to the characteristic earthquake model or not. If so, the paleoearthquakes can be divided by the peak probability density of seismic displacement distribution. This study will reveal the geometric structure, activity habits and late Quaternary deformation for the Jiangsu segment of the Tan-Lu fault zone. In addition, an efficient technical workflow that the high-precision DEM is extracted from the early aerial photos, and its quality and accuracy will be evaluated in contrast to the DEM measured by unmanned aerial vehicle (UAV) as well as other method, which provide a new technical approach for quantitative study of active faults in the future.

郯庐断裂带是中国东部地区的大型活动断裂带，江苏段马陵山-重岗山断裂为活动性较强的全新世活动断裂，其几何分布、断错地貌及走滑运动强度等方面的研究尚存在不足。由于该地区城镇化发展迅速，导致自然地貌改造严重。成像于20世纪六七十年代的大比例尺早期航片，具有立体像对模式，保存了较好的原始地貌信息。本项目拟基于早期航片资料，提出并采用SfM亚像元匹配技术，重建当时的高精度DEM，辅以早期KH卫星影像，开展断裂的精细几何展布及构造微地貌解译，测量与统计断层沿线上系列冲沟的水平位错量，获取地震位移空间分布特征，明确走滑运动的活动强度，判定是否属于特征地震模式，若属于则通过地震位移的概率密度峰值划分古地震事件，最终揭示该断裂的几何结构、活动习性及晚第四纪变形特征。此外，建立早期航片的高精度DEM重建技术流程，利用同区无人机航测DEM数据进行质量检验、精度评价，为活动断层定量研究提供新的技术途径。

郯庐断裂带江苏段马陵山-重岗山断裂（F5断裂）是活动性较强的全新世活动断裂，其几何分布、断错地貌及活动强度等方面的研究尚存在不足。由于东部地区城镇化发展迅速，自然地貌人为改造严重，因此本项目收集了该地区的早期航片资料，建立了早期航片的高精度DEM重建技术流程，即早期航片的高清扫描-自由网精细匹配-视差三维点云提取-大地坐标转换，并通过与马陵山地段的现今无人机数据进行了对比和验证工作，结果证明了该方法的可行性，这为活动断层定量研究提供新的技术途径。基于早期KH卫片、早期航片及其DEM数据，结合野外实地勘探，完成了该断裂的构造地貌详细解译及精细几何分布图的绘制，即F5断裂属于半隐伏断裂，整体呈NNE走向，由北向南出露于马陵山、桥北镇、山下吴、晓店、重岗山地区，其中山下吴和晓店段以近乎平行的两条分支断裂出露地表，而新沂市段、桥北镇至山下吴段以及晓店南的白马涧水库-宿迁-重岗山段未出露地表，构造地貌现象由北向南逐渐减弱。该断裂沿线的断错地貌主要以冲沟右旋位错现象为主，解译了右旋位错冲沟332条，通过测量与统计得到了地震位移及其概率分布模式。结果表明，冲沟右旋位错量在4.7-46.1m之间，其中8-10m的冲沟数量为94条、16-18m冲沟66条、26-28m冲沟20条、34-36m冲沟11条、43-45m冲沟9条，位错峰值出现在9m、18m、27m、36m、45m几个量值，根据累计位错量的规律和特点，F5断裂地震空间位移分布符合特征地震模式，单次地震事件为9m，其运动方式以右旋走滑运动特征为主，兼垂直逆冲运动分量。郯庐断裂带江苏段F5断裂曾发生过1668年郯城8.5级大地震，它的精细地表几何分布图为活动断裂填图及房屋建设避让等工作提供了基础资料，而特征地震的模式的确定，说明其大震复发周期具备一定规律，为该地区的地震危险性评价提供有利的依据。