毕业论文-基于Google Earth的南阳城区断层研究

1、编号：08009110233南阳师范学院2012届毕业生毕业论文（设计） 题 目： 基于Google Earth的南阳城区断层研究 完 成 人： 班 级： 2008-02 学 制： 4年 专 业： 地理科学 指导教师： 完成日期： 2012-03-31 目 录 TOC o 1-2 u 摘要（1）1 南阳市地理位置及地质特征（2）1.1 南阳市地理位置（2）1.2 南阳市地质特征（2）2 南阳市区断层的总体概述（2）3 从建筑特征来判定断层的存在及影响（3）4 从河流走向的特殊性来判断断层的存在及影响（5）4.1考察地点1（5）4.2考察地点2（6）4.3考察地点3（7）5 从地貌特征判定断层的

2、存在及影响（8）6 结论（9）参考文献（10）Abstract（10）第1页（共10页）基于Google Earth的南阳城区断层研究摘要：使用卫星遥感影像可以从宏观的角度来研究断层的空间分布特征，以往的研究大多使用TM等中、低等分辨率数据。本文使用Google Earth提供的0.6m高分辨率数据，首次研究了南阳市城区的断层分布。由于城市地表完全被人为改造，以往通过岩性、光谱、色调等研究手段已经不能适用于城区，本文通过研究河流水系、房屋分布形态等特征，在卫星影像上确认了南阳城区内分布有5条小的断裂，最长的大约8公里， 最小的大约0.75km。结合实地调研，证实了这些断层对房屋、桥梁等建筑物以

3、及河流水系产生了较大影响，为城市规划等提供了依据。这些断层在TM图像上完全表现不出来，也反映出高分辨率卫星数据具有不可替代的优势。关键词：城市断层；高分辨率；河流走向；建筑特征第11页（共10页）继2008年5月12日四川发生汶川特大地震后，进入2010年，世界范围内又相继发生强烈地震。事实表明，由于城市人口的密集性、物质财富集中性，城市地震灾害往往具有人员伤亡重、经济损失大，社会影响广的特点。而地震的发生往往和断层的存在有很大关系，因此对断层的考察成为城市规划、减灾防灾的重点研究内容。对于活动断层的研究，国内外已有很多专家开展了研究。如2004年张志等使用TM数据对河南信阳地区活动断裂带做了

4、研究1；2005年，朱金芳等使用TM数据，做了福州市活动断层探测与地震危险性评价的研究2。最近一次，也是花费投资最大的一次就是中国地震活动断层探测技术系统项目，已完成京、津、沪等二十个城市活动断层探测与地震危险性评价工程的建设任务。以往的研究大多是基于TM等中、低分辨率数据，研究对象是一个地区长度几十公里到几百公里的长型断裂带。对于南阳市区来说，断层长度不到10 km， 使用TM数据完全看不到断层的线性特征。因此本文使用了0.6m的高分辨率数据3。另外城市作为人为改造最为强烈的地区，其地表已经完全没有了自然地物的特征，被钢筋、混凝土、柏油等物体覆盖，以至于以往通过岩性、光谱、色调等研究手段已经

5、不能适用于城区，本文通过研究河流水系、房屋分布形态等特征，首次使用高分辨率数研究了南阳市区的断层分布。1 南阳市地理位置及地质特征1.1 南阳市地理位置南阳市位于河南省西南部，豫陕鄂三省交界处。东界驻马店市和信阳市，南接湖北省襄樊市和十堰市，西连陕西省商洛地区，北同三门峡、洛阳、平顶山三市毗邻。地理坐标在北纬32173348；东经1105811349之间。南北最宽168公里，东西最长263公里，总面积2.651万平方公里，占河南省总面积的16%。其中山地面积9679平方公里，占36.4%；丘陵面积7948平方公里，占30%；平原面积8900平方公里，占33.5%。海拔高度在2212.5m（西峡

6、县鸡角尖）72.7m（新野县沙堰）之间，是河南省面积最大的市。1.2 南阳市地质特征 南阳市受地质构造控制，地形、地貌轮廓姿态万千。本区横跨两个不同低至构造单元（华北地台和扬子地台），秦岭山系横贯东西。致使本区在整个地质发展和自然演变过程中皆具有南北过渡带特点。 地质发展史上的中元古代末期的晋宁运动（距今8亿年）使本区褶皱隆起，形成秦岭桐柏山脉长期横贯中原，分割南北特点。中生末代（距今1.35亿年）的燕山运动在我区造成了一些拗陷带，形成了南阳断陷盆地。第四纪喜山运动（距今1千万年）使地壳抬升。受上述地质运动综合作用，逐步形成了本区山川和现在的地貌轮廓4。本区地震受地质构造作用控制，处于华北、西

7、南地震带和中南弱地震带之间，具有明显的地震带过度特征。本区史上共发生二级以上地震142次。其中六级地震3次，五级地震2次，四级地震13次，三级地震44次，二级地震80次。区内地震活动具有震级小、震源浅、烈度高、类型全和南北迁移特点4。南阳市共存在黑沟栾川维摩寺，瓦穴子乔端鸭河口明港等7条断裂带，其中桑坪夏管南阳唐河桐柏断裂带，白河断裂带经过南阳市区，对我们这次考察的市区断层有重大影响。白河断裂带的走向和我们考察的断层走向相似，为我们论证南阳市区断层的存在提供了一定的依据4。2 南阳市区断层的总体概述由于现代城市大量地面建筑物、公路或街道覆盖，加上城市及其邻近地区生活垃圾排放，废物埋藏，场地开挖

8、或回填处理，种类繁多的工业废水等的污染，对本次断层的实地考察增添了阻碍。但是断层活动改变了近地表岩层的状况，从而影响了断层所在区域的地貌，水文等自然条件，因此以利用这些特征间接判断断层的存在。在这次考察过程中，我们主要对房屋、道路、河流走向进行了实地观察和测量。首先我们通过谷歌地球软件对南阳市区进行了细致观察，如图1所示。南阳市的建筑物大多以横平竖直的格局排列，少部分沿河流排列，但有部分建筑群沿着一条东北向的痕迹排列，它既不是道路，也不是河流，也不是人工修建的河渠，并且该线性痕迹向东北方向继续延伸很远，长度大约8km，初步判断为两条断层。经仔细查找，城区内总共有5条这样的线性构造，见图2所示。

9、5条断层分别注明为F1、F2、F3、F4、F5。这些断层大致位于南阳市区北部，集中于东北部地区，基本成东北西南走向，同白河断裂带走向一致。其中断层F1、F2长度较短，分布范围小，断层F3、F4、F5较长，分布范围广。但是只从卫星图和断裂带走向相似不能完全判断它们就是断层，根据城市中心区的实际情况，我们对“断层区”进行了近一个月的实地考察，并分别从断层对河流走向、建筑特征，地貌特征三方面的影响，对断层的存在进行了论证，并对这三方面的影响进行了系统分析。 图1 南阳市区部分影像图 图2南阳市区遥感图，图中用红线画出的五条断层3 从建筑特征来判定断层的存在及影响虽然市区中的断层由于人为原因受到了严重

10、破坏，被掩埋、挖掘的现象很普遍，但是断层在城市中留下的痕迹还是很多的，比如说建筑。由于断层所在区域会形成一些沟壑，甚至有一些高低不同的上下盘，这些都对城市建筑产生了很大影响。考察地点：桑园路，经纬度：北纬330018330034，东经11232581123337；视点高度1.27公里，海拔高度125米。如图3图3桑园路遥感图如图3所示，红线部分为桑园路。桑园路正好被F5断层穿越，穿越部分呈现出明显建筑特征。桑园路上部即北部地势较低，下部即南部地势较高。这是断层发生错位所形成的上下盘高度差。断层部分自然地貌应该为一沟壑，但由于长时间人为改造，这条沟壑已看不出来，但是沟壑虽掩埋，但毕竟地势低，在较

11、长时间过程中就沿着断层边形成一条路，就是现在的桑园路。在这条路的两边，我们仍可以看到断层形成的高度差。 图4桑园路实地照片 图5与桑园路向南垂直的一条路的实地照片从图4、5中可以看出，桑园路两边地势明显不同，南面高，北面低，桑园路宽4米左右，但就这4米宽度范围内路南边比北边高36厘米。路两边的房子走向与断层走向一致，并且沿桑园路向南地势（图5）逐渐升高。由此可以看出由于断层的存在，对房屋的走向和地基高度造成了很大影响。4 从河流走向的特殊性来判断断层的存在及影响流经断层的河流，由于断层两边的平移运动，使河流发生扭曲和段错，我们称此为河流错位。而这种错位往往可以作为我们论证断层存在的依据。4.1

12、考察地点1天冠生产区西温悦河，经纬度：北纬330015，东经1123249；视点高度1.29公里，海拔高度124米左右 。如图6所示。图6天冠生产区部分遥感图，图中可以看出河流流向变化与断层垂直图6中所示断层为断层F5部分，用黄线表示，河流用红线表示。从图中可以看出，河流本来是向南流，在接近断层时变成近东流向，而后转向东南，此时的流向垂直于断层走向。下面是一些实地拍摄的照片，与卫星图所示状况一致。如图7、8所示：图7清楚地显示了河流改变了流向，从东西向东南流去；图8是流经断层时河流的东西流向；图9显示了照片所拍摄的位置。 图7与断层交接处的河流流向实地照片 图8河流东西向的实地照片图9对河流与

13、断层位置关系的作图分析4.2考察地点2万远电脑学校北校区东，经纬度：北纬330058,东经1123232，视点高度1.11公里，海拔高度125米左右。如图10所示。图10万远电脑学校北校区东部分遥感图，图中看到河流流向变化与断层方向一致图10中断层为F2断层，用黄线表示，河流用红线表示。从图中可以明显看出河流发生错位，在遇到断层之前，基本和断层方向成45度角，遇到断层后，由于断层形成了凹陷面，于是河流便顺着断层方向流去。但是，一段距离后，由于地势和由此产生的力的原因，终又摆脱其束缚改为原方向流动。图11、12分别为实地照片，所示位置为两段河流拐弯处。 图11河流流向变化的实地照片一 图12河流

14、流向变化的实地照片二图13河流与断层位置关系的作图分析4.3考察地点3大屯村东一断桥处，经纬度：北纬330200；东经1123522，视点高度457米，海拔高度126米。如图14所示。图14大屯村东部分遥感图，图中可以看到河流流向明显变化 图14显示的断层为F4断层，红线为河流，黄线为断层。和上面的不同，可以看到红线与黄线交接处，河流明显转了个很大的弯，且这次河流改变流向突然而又急促。在我们的考察中，我们拍了些实地照片（如图15、16所示）。假设F4不是断层，那么，此河流局部异常现象或许是因为F4区域是河流的支流。倘或如此，那么是不可能存在与河流近似成90度角的支流的，这违背自然规律。同时，支

15、流流量必然没有主河流大，所以不可能如此明显又急促地改变原主河流的方向。所以我们排除此种肯能性。那么此河流异常到底是怎么形成的呢？据此，我们经过讨论一致认为此处存在断层。正因为如此，当河流流经F2区域时，由于断层的原因使F2周围的岩石破碎土壤较疏松，易于受河流侵蚀，所以在河流与断层交汇处便形成了如此奇异的地貌形态。图15、16为实地照片，可以明显看到冲刷处。 图 15河流拐弯处实地照片 图16河流冲刷处实地照片5 从地貌特征判定断层的存在及影响由于市区断层地貌人为破坏严重，所以我们着重对郊区的断层区进行了考察，并做了详细测量，充分论证了断层的存在。具体卫星图及照片如下：考察地点：小屯村东，经纬度

16、：北纬330200330201，东经11235131123521；视点高度775米，海拔高度126128米。如图17所示。 图17关于地貌特征的部分遥感图 图18地貌实地照片及部分数据 图17为断层F4部分，从照片中可以明显看出断层在地表形成的沟壑状，还可以清楚地看清断层面。断层东面高，西面低，从图中数据表明两者高度差0.3米左右，沟壑底部宽度2.5米。在断层接近村庄的部分有积水，形成水沟，远离村庄的部分形成了如图所示的一条小路。6 结论 本文以Google Earth提供的高分辨率影像作为数据源，结合实地调查，对南阳市区的断层分布做了研究，得出了以下结论：（一）0.6m的高分辨率卫星数据能够

17、目视解译出小断层的存在，而TM数据则完全做不到。通过对河流走向、建筑特征、地貌特征的研究，确认南阳市区确实存在断层，有较大影响的断层有3条，还有2条影响很小。断层F1、F2处于张衡路与光武路间的小区域范围内，位于南阳市区中北部，长度在0.75千米到1.21千米范围间；断层F3、F4、F5基本都开始于汽车东站周围1千米范围内，并且向东北方向延伸到独山风景区与白河之间的区域，长度8千米左右5。（二）南阳市区断层结构趋于稳定，近年来没有发生大的地质灾害，只是影响了南阳市部分河流走向，建筑特征及郊区地貌。其中河流走向变化、地貌变化对人们生产生活影响较小，但是断层对工程建筑物影响很大，这需要引起有关部门

18、及建筑公司的注意。断层对工程建筑物的损害主要表现在两方面：第一，断层的地面错动直接损害跨越该断层修建的建筑物，造成该建筑物地基出现不稳现象，从而对整个建筑的安全性和使用寿命造成影响，易出现建筑坍塌的危险。有些断层错动时附近有伴生的地面变形，则也会影响到邻近的建筑物，而且这种变形造成的危害更大。第二,断层的存在已经改变了地层结构，地质状况呈现复杂及不稳定现象，对建筑地基造成很大影响。因此，我们在规划建筑工程时，应了解断层所处位置，断层区一定范围内不准有较大建筑或者尽量不要建设重大工程，对于无法避免的断裂地带，应充分探明地质状况之后采取适当的解决办法，用科学的理论来设计建筑结构，尽量避免断层所造成

19、的损失，用科学的方法来更好地规划和建设我们的城市5。参 考 文 献1 张志，曾克峰，曾估勋. 河南信阳地区活动断裂带的遥感图像识别模式J. 地质科技情报， 2004(1):103-106.2 朱金芳，徐锡伟，黄宗林，等. 福州市活断层探测与地震危险性评价M. 北京：科学出版社，2005. 3 张微，陈汉林，李启敏，等. 高分辨率遥感在杭州活断层探测中的应用J. 煤田地质与勘探，2007(3): 10-14.4 南阳市土地局. 南阳地区土地志M. 郑州：中州古籍出版社.1998.5 宋青春，邱维理，张振青. 地质学基础M. 北京：高等教育出版社，2008The Faults Study of N

20、anyang CityXU Xia-nanAbstract: We can study the spatial distribution characteristics of the fault using satellite remote sensing image from the macroscopic angle. Previous studies are mainly based on low resolution, TM data. Using the high resolution data of 0.6m provided by Google Earth, this paper studied the distribution of faults in Nanyang at the first time. Due to the complete artificial modification of the city, the traditional methods that research with lithology, spectrum, tonal a