学术研究报告：基于历史遥感影像的小江断裂带北段构造地貌精细解译与滑动速率研究

一、作者与发表信息
本研究由Xingao Li（中国应急管理部国家自然灾害防治研究院硕士研究生）、Zhongtai He（中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室教授，通讯作者）、Long Guo（中国地震局地质研究所博士研究生）和Linlin Li（中国应急管理部国家自然灾害防治研究院副教授）合作完成，发表于期刊 *Earthquake Research Advances*（2025年3月31日接受，DOI: 10.1016/j.eqrea.2025.100376）。

二、研究背景与目标
小江断裂带（Xiaojiang Fault Zone, XJF）是川滇菱形块体与华南块体的边界断裂之一，也是中国南北地震带的重要组成部分。其北段因强烈的左旋走滑活动（如1733年东川M7¾地震）而备受关注。然而，城市化导致地表地貌破坏，传统野外调查受限，且前人研究多集中于中南段，北段的精细几何展布和长期滑动速率仍存争议。本研究旨在通过历史遥感影像（Keyhole-4B和Landsat 8）的构造地貌解译，揭示北段断裂的空间分布特征，并基于水系位错统计估算其滑动速率，探讨其动力学机制与地震危险性。

三、研究方法与流程
1. 数据选择与预处理
- 数据源：
- Landsat 8（2020年1月18日，30米分辨率）：用于宏观断裂分布识别，通过B7、B5、B4波段假彩色合成增强线性构造。
- Keyhole-4B（KH-4B）（1968年，1.8米分辨率）：保留未受人为破坏的原始地貌，用于精细解译水系位错和断层陡坎。
- 预处理：
- Landsat 8数据采用85°方向滤波突出线性结构；KH-4B影像通过地理配准（以不变水系点为控制点）和镶嵌处理，减少数字化误差。

1. 断裂几何解译

   • 解译标志：线性谷地、断层陡坎、冲积扇变形、水系左旋位错等。
     
   • 流程：
     
     • 基于Landsat 8初步识别断裂走向；
       
     • 结合KH-4B高分辨率影像细化断层轨迹，统计位错量（100–2000米范围）；
       
     • 验证：与野外调查及LiDAR数据（Liu et al., 2016）对比，确认解译可靠性。
       

2. 滑动速率计算

   • 位错量-年龄关系：
     
     • 晚更新世中期（150–200 ka）：位错量1050米；
       
     • 晚更新世中晚期（80–100 ka）：位错量425米；
       
     • 晚更新世晚期（30–50 ka）：位错量300米。
       
   • 速率公式：滑动速率 = 位错量 / 时间跨度，误差范围基于年龄不确定性。
     

3. 动力学分析

   • 结合GPS速度场（Li et al., 2021）和区域构造模型，探讨川滇块体旋转与断裂活动的耦合关系。
     

四、主要结果
1. 断裂几何特征
- 北段由两条近平行断层（F1沿金沙江谷地，F2沿小江谷地）组成，间距2–4公里，表现为线性沟谷和水系左旋位错（图3–8）。
- F2控制山前地形过渡带，形成拉分盆地（如拉分盆地，图5a），验证了前人关于北段结构复杂性的推测。

1. 长期滑动速率

   • 晚更新世中期以来：6.2±1.1 mm/a；
     
   • 晚更新世中晚期：11.4±2.8 mm/a；
     
   • 晚更新世晚期至今：8.0±2.0 mm/a。
     
   • 与GPS反演结果（~10 mm/a）一致，反映北段近期活动增强。
     

2. 动力学机制

   • 高滑动速率源于川滇块体顺时针旋转（图12a），导致小江断裂北段在印度板块北东向推挤下局部应变积累。
     

五、结论与意义
1. 科学价值：
- 首次通过历史遥感影像系统解译北段几何展布，填补了该区域精细构造研究的空白；
- 滑动速率时空差异揭示了断裂活动的阶段性，为理解青藏高原东南缘块体逃逸模式提供新证据。

1. 应用价值：
   
   • 北段高滑动速率与历史强震（如1733年地震）关联，提示未来地震风险需重点关注；
     
   • KH-4B影像在人为改造区的应用为活动断裂研究提供了新思路。
     

六、研究亮点
1. 方法创新：融合多时相遥感数据（KH-4B与Landsat 8），克服了城市化对地貌信息的破坏。
2. 发现新颖性：揭示北段为平行断裂系，非单一简单结构；滑动速率随时间递增的规律挑战了前人“稳定滑动”假设。
3. 跨学科意义：结合构造地貌学与大地测量学，深化了对块体旋转-断裂耦合机制的认识。

七、其他价值
研究强调历史影像在活动断裂研究中的不可替代性，尤其在植被覆盖密集或交通不便区（如滇东北亚热带山区）。未来可结合LiDAR与深部地球物理数据，进一步揭示断裂深浅耦合关系。