畢業(yè)論文-基于Google Earth的南陽城區(qū)斷層研究

1、編號(hào)：08009110233南陽師范學(xué)院2012屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目： 基于Google Earth的南陽城區(qū)斷層研究 完 成 人： 班 級(jí)： 2008-02 學(xué) 制： 4年 專 業(yè)： 地理科學(xué) 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2012-03-31 目 錄 TOC o 1-2 u 摘要（1）1 南陽市地理位置及地質(zhì)特征（2）1.1 南陽市地理位置（2）1.2 南陽市地質(zhì)特征（2）2 南陽市區(qū)斷層的總體概述（2）3 從建筑特征來判定斷層的存在及影響（3）4 從河流走向的特殊性來判斷斷層的存在及影響（5）4.1考察地點(diǎn)1（5）4.2考察地點(diǎn)2（6）4.3考察地點(diǎn)3（7）5 從地貌特征判定斷層的

2、存在及影響（8）6 結(jié)論（9）參考文獻(xiàn)（10）Abstract（10）第1頁（共10頁）基于Google Earth的南陽城區(qū)斷層研究摘要：使用衛(wèi)星遙感影像可以從宏觀的角度來研究斷層的空間分布特征，以往的研究大多使用TM等中、低等分辨率數(shù)據(jù)。本文使用Google Earth提供的0.6m高分辨率數(shù)據(jù)，首次研究了南陽市城區(qū)的斷層分布。由于城市地表完全被人為改造，以往通過巖性、光譜、色調(diào)等研究手段已經(jīng)不能適用于城區(qū)，本文通過研究河流水系、房屋分布形態(tài)等特征，在衛(wèi)星影像上確認(rèn)了南陽城區(qū)內(nèi)分布有5條小的斷裂，最長的大約8公里， 最小的大約0.75km。結(jié)合實(shí)地調(diào)研，證實(shí)了這些斷層對(duì)房屋、橋梁等建筑物以

3、及河流水系產(chǎn)生了較大影響，為城市規(guī)劃等提供了依據(jù)。這些斷層在TM圖像上完全表現(xiàn)不出來，也反映出高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：城市斷層；高分辨率；河流走向；建筑特征第11頁（共10頁）繼2008年5月12日四川發(fā)生汶川特大地震后，進(jìn)入2010年，世界范圍內(nèi)又相繼發(fā)生強(qiáng)烈地震。事實(shí)表明，由于城市人口的密集性、物質(zhì)財(cái)富集中性，城市地震災(zāi)害往往具有人員傷亡重、經(jīng)濟(jì)損失大，社會(huì)影響廣的特點(diǎn)。而地震的發(fā)生往往和斷層的存在有很大關(guān)系，因此對(duì)斷層的考察成為城市規(guī)劃、減災(zāi)防災(zāi)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。對(duì)于活動(dòng)斷層的研究，國內(nèi)外已有很多專家開展了研究。如2004年張志等使用TM數(shù)據(jù)對(duì)河南信陽地區(qū)活動(dòng)斷裂帶做了

4、研究1；2005年，朱金芳等使用TM數(shù)據(jù)，做了福州市活動(dòng)斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究2。最近一次，也是花費(fèi)投資最大的一次就是中國地震活動(dòng)斷層探測(cè)技術(shù)系統(tǒng)項(xiàng)目，已完成京、津、滬等二十個(gè)城市活動(dòng)斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工程的建設(shè)任務(wù)。以往的研究大多是基于TM等中、低分辨率數(shù)據(jù)，研究對(duì)象是一個(gè)地區(qū)長度幾十公里到幾百公里的長型斷裂帶。對(duì)于南陽市區(qū)來說，斷層長度不到10 km， 使用TM數(shù)據(jù)完全看不到斷層的線性特征。因此本文使用了0.6m的高分辨率數(shù)據(jù)3。另外城市作為人為改造最為強(qiáng)烈的地區(qū)，其地表已經(jīng)完全沒有了自然地物的特征，被鋼筋、混凝土、柏油等物體覆蓋，以至于以往通過巖性、光譜、色調(diào)等研究手段已經(jīng)

5、不能適用于城區(qū)，本文通過研究河流水系、房屋分布形態(tài)等特征，首次使用高分辨率數(shù)研究了南陽市區(qū)的斷層分布。1 南陽市地理位置及地質(zhì)特征1.1 南陽市地理位置南陽市位于河南省西南部，豫陜鄂三省交界處。東界駐馬店市和信陽市，南接湖北省襄樊市和十堰市，西連陜西省商洛地區(qū)，北同三門峽、洛陽、平頂山三市毗鄰。地理坐標(biāo)在北緯32173348；東經(jīng)1105811349之間。南北最寬168公里，東西最長263公里，總面積2.651萬平方公里，占河南省總面積的16%。其中山地面積9679平方公里，占36.4%；丘陵面積7948平方公里，占30%；平原面積8900平方公里，占33.5%。海拔高度在2212.5m（西峽

6、縣雞角尖）72.7m（新野縣沙堰）之間，是河南省面積最大的市。1.2 南陽市地質(zhì)特征 南陽市受地質(zhì)構(gòu)造控制，地形、地貌輪廓姿態(tài)萬千。本區(qū)橫跨兩個(gè)不同低至構(gòu)造單元（華北地臺(tái)和揚(yáng)子地臺(tái)），秦嶺山系橫貫東西。致使本區(qū)在整個(gè)地質(zhì)發(fā)展和自然演變過程中皆具有南北過渡帶特點(diǎn)。 地質(zhì)發(fā)展史上的中元古代末期的晉寧運(yùn)動(dòng)（距今8億年）使本區(qū)褶皺隆起，形成秦嶺桐柏山脈長期橫貫中原，分割南北特點(diǎn)。中生末代（距今1.35億年）的燕山運(yùn)動(dòng)在我區(qū)造成了一些拗陷帶，形成了南陽斷陷盆地。第四紀(jì)喜山運(yùn)動(dòng)（距今1千萬年）使地殼抬升。受上述地質(zhì)運(yùn)動(dòng)綜合作用，逐步形成了本區(qū)山川和現(xiàn)在的地貌輪廓4。本區(qū)地震受地質(zhì)構(gòu)造作用控制，處于華北、西

7、南地震帶和中南弱地震帶之間，具有明顯的地震帶過度特征。本區(qū)史上共發(fā)生二級(jí)以上地震142次。其中六級(jí)地震3次，五級(jí)地震2次，四級(jí)地震13次，三級(jí)地震44次，二級(jí)地震80次。區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)具有震級(jí)小、震源淺、烈度高、類型全和南北遷移特點(diǎn)4。南陽市共存在黑溝欒川維摩寺，瓦穴子喬端鴨河口明港等7條斷裂帶，其中桑坪夏管南陽唐河桐柏?cái)嗔褞?，白河斷裂帶?jīng)過南陽市區(qū)，對(duì)我們這次考察的市區(qū)斷層有重大影響。白河斷裂帶的走向和我們考察的斷層走向相似，為我們論證南陽市區(qū)斷層的存在提供了一定的依據(jù)4。2 南陽市區(qū)斷層的總體概述由于現(xiàn)代城市大量地面建筑物、公路或街道覆蓋，加上城市及其鄰近地區(qū)生活垃圾排放，廢物埋藏，場(chǎng)地開挖

8、或回填處理，種類繁多的工業(yè)廢水等的污染，對(duì)本次斷層的實(shí)地考察增添了阻礙。但是斷層活動(dòng)改變了近地表巖層的狀況，從而影響了斷層所在區(qū)域的地貌，水文等自然條件，因此以利用這些特征間接判斷斷層的存在。在這次考察過程中，我們主要對(duì)房屋、道路、河流走向進(jìn)行了實(shí)地觀察和測(cè)量。首先我們通過谷歌地球軟件對(duì)南陽市區(qū)進(jìn)行了細(xì)致觀察，如圖1所示。南陽市的建筑物大多以橫平豎直的格局排列，少部分沿河流排列，但有部分建筑群沿著一條東北向的痕跡排列，它既不是道路，也不是河流，也不是人工修建的河渠，并且該線性痕跡向東北方向繼續(xù)延伸很遠(yuǎn)，長度大約8km，初步判斷為兩條斷層。經(jīng)仔細(xì)查找，城區(qū)內(nèi)總共有5條這樣的線性構(gòu)造，見圖2所示。

9、5條斷層分別注明為F1、F2、F3、F4、F5。這些斷層大致位于南陽市區(qū)北部，集中于東北部地區(qū)，基本成東北西南走向，同白河斷裂帶走向一致。其中斷層F1、F2長度較短，分布范圍小，斷層F3、F4、F5較長，分布范圍廣。但是只從衛(wèi)星圖和斷裂帶走向相似不能完全判斷它們就是斷層，根據(jù)城市中心區(qū)的實(shí)際情況，我們對(duì)“斷層區(qū)”進(jìn)行了近一個(gè)月的實(shí)地考察，并分別從斷層對(duì)河流走向、建筑特征，地貌特征三方面的影響，對(duì)斷層的存在進(jìn)行了論證，并對(duì)這三方面的影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析。 圖1 南陽市區(qū)部分影像圖 圖2南陽市區(qū)遙感圖，圖中用紅線畫出的五條斷層3 從建筑特征來判定斷層的存在及影響雖然市區(qū)中的斷層由于人為原因受到了嚴(yán)重

10、破壞，被掩埋、挖掘的現(xiàn)象很普遍，但是斷層在城市中留下的痕跡還是很多的，比如說建筑。由于斷層所在區(qū)域會(huì)形成一些溝壑，甚至有一些高低不同的上下盤，這些都對(duì)城市建筑產(chǎn)生了很大影響?？疾斓攸c(diǎn)：桑園路，經(jīng)緯度：北緯330018330034，東經(jīng)11232581123337；視點(diǎn)高度1.27公里，海拔高度125米。如圖3圖3桑園路遙感圖如圖3所示，紅線部分為桑園路。桑園路正好被F5斷層穿越，穿越部分呈現(xiàn)出明顯建筑特征。桑園路上部即北部地勢(shì)較低，下部即南部地勢(shì)較高。這是斷層發(fā)生錯(cuò)位所形成的上下盤高度差。斷層部分自然地貌應(yīng)該為一溝壑，但由于長時(shí)間人為改造，這條溝壑已看不出來，但是溝壑雖掩埋，但畢竟地勢(shì)低，在較

11、長時(shí)間過程中就沿著斷層邊形成一條路，就是現(xiàn)在的桑園路。在這條路的兩邊，我們?nèi)钥梢钥吹綌鄬有纬傻母叨炔睢?圖4桑園路實(shí)地照片 圖5與桑園路向南垂直的一條路的實(shí)地照片從圖4、5中可以看出，桑園路兩邊地勢(shì)明顯不同，南面高，北面低，桑園路寬4米左右，但就這4米寬度范圍內(nèi)路南邊比北邊高36厘米。路兩邊的房子走向與斷層走向一致，并且沿桑園路向南地勢(shì)（圖5）逐漸升高。由此可以看出由于斷層的存在，對(duì)房屋的走向和地基高度造成了很大影響。4 從河流走向的特殊性來判斷斷層的存在及影響流經(jīng)斷層的河流，由于斷層兩邊的平移運(yùn)動(dòng)，使河流發(fā)生扭曲和段錯(cuò)，我們稱此為河流錯(cuò)位。而這種錯(cuò)位往往可以作為我們論證斷層存在的依據(jù)。4.1

12、考察地點(diǎn)1天冠生產(chǎn)區(qū)西溫悅河，經(jīng)緯度：北緯330015，東經(jīng)1123249；視點(diǎn)高度1.29公里，海拔高度124米左右 。如圖6所示。圖6天冠生產(chǎn)區(qū)部分遙感圖，圖中可以看出河流流向變化與斷層垂直圖6中所示斷層為斷層F5部分，用黃線表示，河流用紅線表示。從圖中可以看出，河流本來是向南流，在接近斷層時(shí)變成近東流向，而后轉(zhuǎn)向東南，此時(shí)的流向垂直于斷層走向。下面是一些實(shí)地拍攝的照片，與衛(wèi)星圖所示狀況一致。如圖7、8所示：圖7清楚地顯示了河流改變了流向，從東西向東南流去；圖8是流經(jīng)斷層時(shí)河流的東西流向；圖9顯示了照片所拍攝的位置。 圖7與斷層交接處的河流流向?qū)嵉卣掌?圖8河流東西向的實(shí)地照片圖9對(duì)河流與

13、斷層位置關(guān)系的作圖分析4.2考察地點(diǎn)2萬遠(yuǎn)電腦學(xué)校北校區(qū)東，經(jīng)緯度：北緯330058,東經(jīng)1123232，視點(diǎn)高度1.11公里，海拔高度125米左右。如圖10所示。圖10萬遠(yuǎn)電腦學(xué)校北校區(qū)東部分遙感圖，圖中看到河流流向變化與斷層方向一致圖10中斷層為F2斷層，用黃線表示，河流用紅線表示。從圖中可以明顯看出河流發(fā)生錯(cuò)位，在遇到斷層之前，基本和斷層方向成45度角，遇到斷層后，由于斷層形成了凹陷面，于是河流便順著斷層方向流去。但是，一段距離后，由于地勢(shì)和由此產(chǎn)生的力的原因，終又?jǐn)[脫其束縛改為原方向流動(dòng)。圖11、12分別為實(shí)地照片，所示位置為兩段河流拐彎處。 圖11河流流向變化的實(shí)地照片一 圖12河流

14、流向變化的實(shí)地照片二圖13河流與斷層位置關(guān)系的作圖分析4.3考察地點(diǎn)3大屯村東一斷橋處，經(jīng)緯度：北緯330200；東經(jīng)1123522，視點(diǎn)高度457米，海拔高度126米。如圖14所示。圖14大屯村東部分遙感圖，圖中可以看到河流流向明顯變化 圖14顯示的斷層為F4斷層，紅線為河流，黃線為斷層。和上面的不同，可以看到紅線與黃線交接處，河流明顯轉(zhuǎn)了個(gè)很大的彎，且這次河流改變流向突然而又急促。在我們的考察中，我們拍了些實(shí)地照片（如圖15、16所示）。假設(shè)F4不是斷層，那么，此河流局部異常現(xiàn)象或許是因?yàn)镕4區(qū)域是河流的支流。倘或如此，那么是不可能存在與河流近似成90度角的支流的，這違背自然規(guī)律。同時(shí)，支

15、流流量必然沒有主河流大，所以不可能如此明顯又急促地改變?cè)骱恿鞯姆较?。所以我們排除此種肯能性。那么此河流異常到底是怎么形成的呢？據(jù)此，我們經(jīng)過討論一致認(rèn)為此處存在斷層。正因?yàn)槿绱?，?dāng)河流流經(jīng)F2區(qū)域時(shí)，由于斷層的原因使F2周圍的巖石破碎土壤較疏松，易于受河流侵蝕，所以在河流與斷層交匯處便形成了如此奇異的地貌形態(tài)。圖15、16為實(shí)地照片，可以明顯看到?jīng)_刷處。 圖 15河流拐彎處實(shí)地照片 圖16河流沖刷處實(shí)地照片5 從地貌特征判定斷層的存在及影響由于市區(qū)斷層地貌人為破壞嚴(yán)重，所以我們著重對(duì)郊區(qū)的斷層區(qū)進(jìn)行了考察，并做了詳細(xì)測(cè)量，充分論證了斷層的存在。具體衛(wèi)星圖及照片如下：考察地點(diǎn)：小屯村東，經(jīng)緯度

16、：北緯330200330201，東經(jīng)11235131123521；視點(diǎn)高度775米，海拔高度126128米。如圖17所示。 圖17關(guān)于地貌特征的部分遙感圖 圖18地貌實(shí)地照片及部分?jǐn)?shù)據(jù) 圖17為斷層F4部分，從照片中可以明顯看出斷層在地表形成的溝壑狀，還可以清楚地看清斷層面。斷層?xùn)|面高，西面低，從圖中數(shù)據(jù)表明兩者高度差0.3米左右，溝壑底部寬度2.5米。在斷層接近村莊的部分有積水，形成水溝，遠(yuǎn)離村莊的部分形成了如圖所示的一條小路。6 結(jié)論 本文以Google Earth提供的高分辨率影像作為數(shù)據(jù)源，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，對(duì)南陽市區(qū)的斷層分布做了研究，得出了以下結(jié)論：（一）0.6m的高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)能夠

17、目視解譯出小斷層的存在，而TM數(shù)據(jù)則完全做不到。通過對(duì)河流走向、建筑特征、地貌特征的研究，確認(rèn)南陽市區(qū)確實(shí)存在斷層，有較大影響的斷層有3條，還有2條影響很小。斷層F1、F2處于張衡路與光武路間的小區(qū)域范圍內(nèi)，位于南陽市區(qū)中北部，長度在0.75千米到1.21千米范圍間；斷層F3、F4、F5基本都開始于汽車東站周圍1千米范圍內(nèi)，并且向東北方向延伸到獨(dú)山風(fēng)景區(qū)與白河之間的區(qū)域，長度8千米左右5。（二）南陽市區(qū)斷層結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，近年來沒有發(fā)生大的地質(zhì)災(zāi)害，只是影響了南陽市部分河流走向，建筑特征及郊區(qū)地貌。其中河流走向變化、地貌變化對(duì)人們生產(chǎn)生活影響較小，但是斷層對(duì)工程建筑物影響很大，這需要引起有關(guān)部門

18、及建筑公司的注意。斷層對(duì)工程建筑物的損害主要表現(xiàn)在兩方面：第一，斷層的地面錯(cuò)動(dòng)直接損害跨越該斷層修建的建筑物，造成該建筑物地基出現(xiàn)不穩(wěn)現(xiàn)象，從而對(duì)整個(gè)建筑的安全性和使用壽命造成影響，易出現(xiàn)建筑坍塌的危險(xiǎn)。有些斷層錯(cuò)動(dòng)時(shí)附近有伴生的地面變形，則也會(huì)影響到鄰近的建筑物，而且這種變形造成的危害更大。第二,斷層的存在已經(jīng)改變了地層結(jié)構(gòu)，地質(zhì)狀況呈現(xiàn)復(fù)雜及不穩(wěn)定現(xiàn)象，對(duì)建筑地基造成很大影響。因此，我們?cè)谝?guī)劃建筑工程時(shí)，應(yīng)了解斷層所處位置，斷層區(qū)一定范圍內(nèi)不準(zhǔn)有較大建筑或者盡量不要建設(shè)重大工程，對(duì)于無法避免的斷裂地帶，應(yīng)充分探明地質(zhì)狀況之后采取適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法，用科學(xué)的理論來設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，盡量避免斷層所造成

19、的損失，用科學(xué)的方法來更好地規(guī)劃和建設(shè)我們的城市5。參 考 文 獻(xiàn)1 張志，曾克峰，曾估勛. 河南信陽地區(qū)活動(dòng)斷裂帶的遙感圖像識(shí)別模式J. 地質(zhì)科技情報(bào)， 2004(1):103-106.2 朱金芳，徐錫偉，黃宗林，等. 福州市活斷層探測(cè)與地震危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)M. 北京：科學(xué)出版社，2005. 3 張微，陳漢林，李啟敏，等. 高分辨率遙感在杭州活斷層探測(cè)中的應(yīng)用J. 煤田地質(zhì)與勘探，2007(3): 10-14.4 南陽市土地局. 南陽地區(qū)土地志M. 鄭州：中州古籍出版社.1998.5 宋青春，邱維理，張振青. 地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)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