基于谷歌DEM數據分析對高山峰指標的震例補充研究

任棟

摘要：高山峰指標為郭增建于1977年提出，認為強震甚至大震其附近大多都存在高山峰，為我國潛在震源區劃分的指標之一，此后又討論了我國西部地區8級及以上大地震與高山峰指標的對應關系。文章在原有震例的基礎上，運用Loca-Space Viewer軟件，結合GIS技術，運用搜集到的谷歌地形影像以及DEM等數據資源進行可視化分析，在世界范圍內找到了符合高山峰指標的新震例，對高山峰指標進行震例的補充。

關鍵詞：高山峰指標;DEM數據分析;新震例補充

中圖分類號：P315.7 文獻標志碼：A

0引言

一般認為，強烈運動的構造分異帶往往是大地震多發且構造活動強烈的地帶，郭增建等認識到，這些地區的構造活動塊體的邊緣表現為水平擠壓兼垂直剪切構造運動。例如一個構造塊體在水平擠壓力和垂直剪切力的共同耦合作用下，使得相對于另一個相鄰構造塊體，在塊體接觸邊緣出現突然的隆升，從而反映出構造塊體的邊緣垂直剪切運動極其強烈，易于產生新的構造斷裂活動從而發生大地震，而此類構造在地貌上通常表現為，在大地震的發震斷層附近的地形高程往往表現為有一處或多處明顯突起的點，即大地震的震中附近存在高山峰。因此郭增建于1977年提出強震地區的判定的地貌指標——高山峰指標，認為強震甚至大震其附近多存在高山峰。后來郭安寧、陳家超等對此作了進一步研究，指出大地震之所以發生在存在高山峰的地區，是因為它是水平力源與垂直力源相疊加的地區，由于垂直運動的差異性，形成的垂向剪應力疊加至水平方向，而這就有助于區域內地應力集中，從而造成大地震的發生。此后在1993年郭增建等曾在“8級大震的構造物理背景與趨勢預測”的課題中討論了我國西部地區部分8級及以上大地震與高山峰指標的對應關系。文章在原有震例的基礎上，運用LocaSpaceViewer軟件，結合GIS技術，運用搜集到的谷歌DEM數據資源進行可視化分析，在全球范圍內尋找符合高山峰指標的震例，對高山峰指標進行新震例的補充。

1LSV介紹及GlS技術運用

LocaSpace Viewer（簡稱為LSV）為一款集傾斜分量、區域地形、衛星遙感影像等多種數據的閱讀和處理于一體的三維地球可視化運用軟件。LocaSpace Viewer（LSV）三維數字地球軟件擁有多個可視化模塊，極大的增強了與用戶的交互性和使用時的便捷性。集成了Google Earth、天地圖等影像和三維地形在線服務。軟件能夠快速地瀏覽、測量、分析和標注三維地理信息數據和傾斜攝影實景數據LSV功能強大，能夠方便的對地理信息包括DEM、衛星影像、地質分布、城市人口建筑分布以及其他地理矢量信息等數據進行處理、加工、編輯及瀏覽，LSV支持的影像和地形等柵格數據的格式主要包括*.tiff、*.img、*1rp等，矢量數據格式主要包括*.shp、*.kml、*.tab等，這些格式數據可便于其他GIS軟件之間的兼容與使用。LSV同時具有精度高的特點，其支持的地形數據和影像數據全國范圍內的最高分辨率等級可達0.6m級。在本文研究中，首先選取符合研究精度的震源區內地形及影像數據行進下載，通過LSV軟件進行格式的轉換以及經緯度的校訂，再運用Arcmap中的Arctoolbox功能對矢量數據進行拆檢、高程要素提取、設置工作空間、輸出坐標系、處理數據范圍等工作，使得對應的震中附近的DEM數據進行矢量化圖像輸出，流程如圖1所示。

2震例的選取

在本文震例的選取時，首先考慮的是大的破壞性地震。因為大的破壞性地震往往烈度區較大，容易引起十分嚴重的人民生命和財產的損失，并且震時由于能量釋放量巨大，產生較大的斷裂規模和錯動幅度，同時在大地構造的角度來說，大的地震非常有助于判別大地構造活動要素。此外，最關鍵的一點是，一次大的地震往往是一個地區的構造活動進入活躍期的標志，即就是說對未來這個區域破壞性地震的再次發生具有參考意義。

在本文研究中，地形及影像數據均來自于NASA（美國航空航天局）的共享資料以及google earth全球數據資料，選取震例時首先要考慮的要素是地形數據以及影像數據資料的完整性和精確性。在此次數據搜集過程中雖然有很多區域范圍內的數據，但大多數是因地形數據精度不夠而無法進一步研判。在符合精度條件下，將數據資源進行整理，經過對數據資料的篩選，發現我國1902年8月22日阿圖什M81/a地震、美國1984年4月24日M，7.3地震、1985年9月19日墨西哥M，8.1地震等3個震例的極震區的地形影像資料滿足研究精度，即選取以上3個震例進行相關數據下載并經過上述工作處理。

3高山峰指標新震例的判別

3.1 1902年8月22日阿圖什Ms 81/8地震

新疆地處歐亞板塊內陸地區，位于我國西北部邊疆，與蒙古等許多國家接壤，土地面積約165萬km²。在我國大陸地區內相比于其他省份，構造活躍度最高。新疆地震活動頻度高、震源淺、強度大、成帶分布等特征與新疆的區域地質構造背景和深部構造環境、新構造運動和現代構造運動以及發育的地震構造等地震地質條件密切相關。

1902年8月22日，新疆阿圖什地區發生M，81/8大震震中（N39.9°，E76.1°）位于塔里木盆地西北邊緣和西南天山的交匯處，此次大震的震中以北為南天山褶皺帶，以南為塔里木構造塊體。震中處于地區地形復雜。震中以南為塔里木盆地邊緣，震中東南方以山前洪積區平原為主，海拔為1 200～1 400 m，距震中NS向約87.8 km處存在地勢的陡然突起（最高海拔為5 915 m），DEM以及分布曲線如圖2所示。經判斷，1902年8月22日新疆阿圖什地區發生M81/4大震的震例符合在極震區內出現高山峰的指標特征。

3.2 1985年9月19日墨西哥MS8.1地震

1985年9月19日清晨7時19分，墨西哥西南岸外太平洋底發生m8.1強震，震波約2 min到達墨西哥城。導致墨西哥市大量建筑物嚴重損毀。該次地震為墨西哥歷史上震級最強、損失最為嚴重的地震。1985年9月19日晨發生M8.1地震之后，48 h內又發生M6.5強余震，之后又陸續出現30余次強余震。在這場大地震中，烈度中心面積達30 km²，造成數萬人受傷，數千人死亡，房屋建筑物倒塌嚴重，數十萬人失去家園，經濟損失巨大。此次地震的特別之處在于，當地震發生時，極震區內的震后損失并不大，而距離極震區約400 km的墨西哥城由于松散地下介質的原因，導致地震波被放大，從而損失巨大。

1985年墨西哥M，8.1大地震是由COCOS板塊與北美洲板塊之間的滑動兼擠壓而形成的，震中位于墨西哥城西南約400 km處的巴爾薩斯河口附近，即（N 18.5°，W 102.3°）。震源深度約為18 km。這次大地震標志著Lazaro Lardenas港口附近的Miehoaean斷層進入了活躍期。震源區內的平均海拔為500～800 m，震中西南方為海域，震中WN向約61.3 km處具有地勢的突起，即存在高山峰現象（最高海拔為2 869 m），如圖3所示。

3.3 1983年10月28日美國Ms7.3地震

愛達荷州（Idaho），位于美國西部，其中部、東部及東北部全是落基山脈盤亙之地。其中的波拉峰海拔高約3 821 m（此數據由google數據顯示），為州內最高點。著名的斯內克河谷深達1.6 km，為北美洲最深的峽谷。州內具有受強烈大地構造作用而形成的的肖肖尼瀑布（shoshone Falls）高達65 m，其規模為世界前十，愛達荷州地形復雜多樣，構造活動強烈，發生過多次強烈地震。

1983年10月28日在美國愛達荷州中部發生/1/，7.3強地震，震中位于波拉山底部（N44.1°，W113.8°）在迷失河斷層附近。在距離震中45 km的位置，迷失河流域的地層同震形變上升最高為0.2 m，相鄰的千泉谷區域地層形變下降約1.0 m。根據前人研究，這是一次以正斷為主兼具少量右旋走滑的強地震。本文所搜集到此次地震的地形資料經處理后發現，距震中北東向僅2.7 km處存在高山突起（最高海拔達3 821 m），如圖4所示。即此次地震的震例符合高山峰指標。

4結論和討論

基于GIS技術運用LoeaSpaee Viewer軟件，對所搜集到的google全球影像及DEM數據進行篩選和分析，對1902年8月22日阿圖什MS81/4大震、1985年9月19日墨西哥M，8.1大震、1983年10月28日美國M，7.3強震進行高山峰指標特性分析，發現以上地震均符合高山峰指標特征。有效的為高山峰指標進行了新震例的補充。更進一步加強論證了由郭增建提出的高山峰指標在地震危險區判斷以及潛在震源區劃分的普適性。由于本次研究是在較少的goo甜e全球影像及DEM數據下進行的，隨著以后更多數據的開放，可展開更多震例的研究和討論。