基于扩散方程的陡坎形貌测年方法进展

作     者：许建红 陈杰 魏占玉 李涛 XU Jian-hong;CHEN Jie;WEI Zhan-yu;LI Tao

作者机构：中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室新疆帕米尔陆内俯冲国家野外科学观测研究站北京100029 中国地震局第二监测中心西安710054 

出 版 物：《地震地质》 (Seismology and Geology)

年 卷 期：2023年第45卷第4期

页      面：811-832页

核心收录：

学科分类：070904[理学-构造地质学] 070801[理学-固体地球物理学] 0709[理学-地质学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(SQ2022YFC3000066) 国家自然科学基金(41802229,41772221) 第2次青藏高原综合科学考察研究项目(2019QZKK0901)共同资助 

主　　题：陡坎 陡坎退化 扩散模型 形貌测年 断层陡坎 

摘      要：陡坎是一种自然界常见的台阶状地貌,但其形成年龄通常很难直接测定。发育在松散堆积物中的陡坎经过初期短暂的重力垮塌之后,将经历漫长的低能退化过程。如果陡坎剖面形态的演化可基于扩散方程来模拟,且扩散系数可独立标定,即可利用陡坎地形剖面估算其年龄,这种方法被称为形貌测年。文中简要回顾了陡坎形貌测年的研究历史,介绍并讨论了陡坎退化的概念模型与扩散模型,特别是非线性扩散模型的建立及求解、参数在扩散模型中所起的作用、最佳陡坎形貌年龄的确定流程等,分析了陡坎上、下地貌面坡度对陡坎退化的影响,编制了非线性扩散模型的年龄图版,给出了图版的应用实例,验证了形貌测年方法的有效性。线性扩散模型和非线性扩散模型均可用于单次事件陡坎的退化分析,但对于年轻的单次事件陡坎推荐使用非线性扩散模型。断层重复活动形成的陡坎的退化分析则需要谨慎对待,恒定滑动速率陡坎的非线性扩散模型适用于模拟年龄10ka、活动速率高的断层陡坎的演化;多次事件陡坎模型(包括线性扩散和非线性扩散)需要仔细评估每次事件在陡坎剖面上的断错位置及其位移量。尽管陡坎形貌测年方法存在很多假设条件,但目前快速获取一定范围内的高分辨率地形数据已成为现实,从这些数据中可以沿着同一陡坎提取大量剖面进行分析,继而得到具有统计意义的结果,这为陡坎退化分析和形貌测年方法提供了广阔的应用前景。