芦山地震发生之后，震区及其周边逐渐成为构造地质、地震地质等领域研究的热点区域。地震破裂过程的研究显示芦山地震是一次以逆冲方式为主的地震^[1~6]，余震主要分布于龙门山断裂带南段前山断裂(双石-大川断裂)与山前断裂之间^[7~15]。然而，基于遥感解译、野外调查等手段^[16~21]并未发现地震地表破裂带，尚无直接证据能够揭示引发该次地震的活动断层的具体空间位置和展布方式，也就是说芦山地震的发震断层或构造仍是未知的。滑脱带^{[17, 21]}、山前盲逆断层^[19~20]与隐伏断裂^{[9, 11, 15]}等均被认为是可能的发震构造。

逆冲断层引发的主震及其余震大都位于发生逆冲运动的逆断层上盘，发震断层的展布位置至少应该位于余震包络线的前缘区域，而芦山地震的余震包络线的前缘区域已经显著脱离了前山主断裂(双石-大川断裂)进一步向前进入了芦山盆地之内，这说明芦山地震的发震断层可能属于山前逆冲断层体系，然而目前想要进一步证明这点尚需要更多的证据。主逆冲断层在前展式逆冲过程中会形成山前逆冲断层，山前断层既然是逆冲断层，那么它的长期活动势必会伴随着褶皱、拱曲、隆升等一系列构造运动，相关的水系、层状地貌面(包括各种阶地、台地、夷平面等)也会对此响应并发生构造变形，因此可以利用水系、层状地貌面来反演山前逆冲断层的构造运动，实际上类似的方法早已被许多学者所广泛采用^[22~28]。主要是因为水系、层状地貌面能够记录第四纪以来较长时间尺度内的构造变动情况，可以把控制其变形的活动构造所累积的变形量以及相应的运动方式、特征等直接地反映出来。

该区域已有的关于层状地貌面方面研究工作大都集中在灵关河的阶地上^[29~31]。我们进一步拓展了前人的研究尺度，基于芦山盆地之内的包含灵关河在内的5条横穿震区河流的水系、层状地貌面的构造响应，反演芦山盆地内山前逆冲断层的构造运动，试图从中找到与芦山地震余震分布相匹配的活动构造或断层，以此来探索芦山地震的发震构造。

芦山盆地又叫做芦山向斜，是一个第三系盆地，芦山县城位于该盆地之内，也是遭受地震破坏、灾害最为严重的几个乡镇之一。芦山盆地总体上为一平缓开阔两翼基本对称的向斜，轴向约为NNE25°方向，长约87 km(图 1b)。两翼分别倾向NW和SE，倾角一般13°~21°，主要由中生界地层构成，轴部出露古近系地层^[32]。盆地两侧分别发育有双石-大川断裂(F₁)和新开店断裂(F₃)，盆地内部则发育有始阳断裂(F₂)(图 1b)。

图 1(Fig. 1)

图 1 研究区主要断裂、水系分布图 (a)研究区构造位置；(b)研究区内主要断裂、水系分布图 断层名称：F1——双石-大川断裂(Shuangshi-Dachuan Fault)，F2——始阳断裂(Shiyang Fault)，F3——新开店断裂(Xinkaidian Fault)；水系名称：R1——天全河(Tianquan River)，R2——老场河(Laochang River)，R3——灵关河(Lingguan River)，R4——西川河(Xichuan River)，R5——沫河(Mohe River) 黑色双箭头线表示芦山向斜轴部的整体走向，指向相反的两个黑色箭头表示向斜两翼的延伸方向；中国地震局地震预测研究所的周连庆、陈翰林提供芦山地震余震精定位资料；断层资料来源于中华人民共和国区域地质调查报告(比例尺1︰200000)-宝兴幅[32](H-48-13) Fig. 1 Distribution of the main faults and the rivers. (a)The tectonic location of the study area; (b)The main faults and rivers in the study area. The black double arrow line indicates the total trend of the axis of the Lushan syncline, and the two black arrows with opposite direction indicate the extending direction of the two limb of the syncline. The precise location data of the Lushan earthquake aftershocks are provided by Zhou Lianqing and Chen Hanlin of Institute of Earthquake Science, China Earthquake Administration. The fault data comes from the report on regional geological survey of People's Republic of China(Scale 1︰200000):Baoxing Sheet(H-48-13)[32]

双石-大川断裂(F₁)位于芦山向斜西北侧，又称前山断裂，为龙门山南段一条规模很大的区域性断裂，为北段彭县-灌县断裂的南延，从大邑西部向南经过西岭、大川、太平、双石、天全等地。该断裂晚更新世以来发生过活动，断错了晚更新世地层^[33]，而且具有右旋走滑断裂的活动特征，在全新世的构造活动性较弱^{[16, 34~36]}。

始阳断裂(F₂)在芦山向斜东南部始阳镇附近出露地表(图 1b)，断层走向约NE25°，沿着断层走向延伸约12 km，向北消失于第四系之下，断面倾向NW，倾角约70°，切割芦山向斜白垩系与第三系地层^[32]，为一上盘仰冲的冲断层。

新开店断裂(F₃)切割了芦山向斜的南东翼，断层走向约NE18°，断面倾向NW，倾角60°以上。断层上盘地层倾向NW，主要为侏罗系上统^[32]，下盘地层倾向SE，主要为下白垩统^[32]。该断裂为压扭性断裂，全长约30 km。

芦山地震震区所处的构造位置大体上位于龙门山断裂带南段的前山-山前体系内。从水系的分布来看，有多条规模较大的河流(图 1b中R1~R5)穿过芦山地震震区及其周缘区域，同时横切前山、山前逆冲断层体系内的各条主要断裂带，各条河流两侧都发育有多级层状地貌面。

本文首先基于遥感影像解译并结合野外调查验证提取出R1~R5的水系形态以及河流两侧发育的各级层状地貌面，然后借助ArcGIS平台，利用构建多重缓冲区、矢量编辑等功能将水系、层状地貌面的提取结果通过采样转化为点集，并进一步利用坐标获取功能得到点集之内各个点的平面位置坐标(x，y)，再基于地形数据获取点集之内各个点的高程值z，这样就得到了各个点的3D坐标(x，y，z)，之后取定一个走向与河流总体流向相一致的直立的坐标平面作为投影面，并基于投影功能将水系、层状地貌面所对应的3D空间内的点(x，y，z)一并垂直投影到该投影面上(图 2)，那么该投影面上的点集投影叠加结果即为以垂直于投影面视角看到的能够同步反映出水系河床地形形态、各级层状地貌面地形形态顺河展布特征的综合高程剖面图，之后通过野外差分GPS实测验证了其准确性。在得到各条河流的综合高程剖面图的基础之上，结合已有的地质资料，从中探寻水系、层状地貌面可能存在的构造响应，分析构造响应的具体形式和特征规律，据此来进一步研究和揭示其构造成因。

图 2(Fig. 2)

图 2 3D空间点投影方式的简要示意图 Fig. 2 Sketch map of the projection of the point in 3D space

本文进行水系、层状地貌面解译、提取所使用的遥感影像包括国产高分二号遥感影像(GF2)以及Google Earth平台的在线高分辨率影像，其中GF2影像由国产高分二号卫星获取，该卫星是中国地面像元分辨率最高的光学对地观测卫星，获取到的GF2影像的全色分辨率为1 m、多光谱分辨率为4 m，于2014年8月19日发射成功。GF2影像对研究区内水系的形态以及各级层状地貌面的展布位置、几何形态都有着清晰的显示。

本文进行高程提取、地形分析所使用的地形数据是航天飞机雷达地形测绘任务(Shuttle Radar Topography Mission，简称SRTM)得到的数字地形高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)。SRTM是美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)以及德国与意大利航天机构共同合作完成的联合测量，由美国发射的“奋进”号航天飞机上搭载SRTM系统完成，获取了北纬60度至南纬60度之间总面积超过1.19×10⁸ km²的覆盖地球80%以上陆地表面的雷达影像数据，经过多年的数据处理，制成了DEM数据，主要包括90 m、30 m两种分辨率，2003年开始公开发布90 m分辨率的DEM，直到2014年底开始逐步开放30 m分辨率的DEM。自从免费分发以来，SRTM数据已经在活动构造领域中得到了广泛的应用^[37~39]。

水系与层状地貌面的提取采取室内遥感解译与野外调查验证相结合的方法。

我们的目标河流包括天全河(R1)、老场河(R2)、灵关河(R3)、西川河(R4)和沫河(R5)共计5条河流，基于Google Earth平台以及1 m全色/4 m多光谱的国产高分二号遥感影像(GF2)对各条河流的水系形态以及河流两侧发育的各级层状地貌面进行了详细、系统的遥感解译，解译结果如图 3所示。

图 3(Fig. 3)

图 3 R1~R5水系、层状地貌面解译结果 Fig. 3 Interpretation result of the layered landform surfaces and rivers along R1~R5

根据层状地貌面的空间分布位置、形态与尺度特征、成因类型，并结合中华人民共和国1︰200000区域地质调查报告宝兴幅(H-48-13)中相关的地层年代信息^[32]，可以将解译结果由低到高依次划分为5级。

Ⅰ级阶地(T1)以相对较年轻的全新统冲积层为主(Q_h^2al)，紧邻R1~R5主河道两侧零散分布(图 3a~3e)，是河流的冲积作用形成的，该级阶地阶宽较小，单块阶地的尺度较小，局限在R1~R5主河道两侧有限宽度的条带状区域内，河流局部曲流段落对该级阶地形态具有明显的控制作用，使得阶地靠近曲流一侧呈现凸出的弧形。

Ⅱ级阶地(T2)以相对较老的全新统冲积层为主(Q_h^1al)，遍布R1~R5两侧T1之外的整个冲积平原(图 3a~3e)，也是河流的冲积作用形成的，该级阶地阶宽较大，占据了整个冲积平原的大部分面积，往往呈现大片的、连续的长条带状形态，其中尤以R3的规模最大且条带状形态较为显著(图 3c)。

Ⅲ级台地(S3)以上更新统洪积层为主(Q_p^3pl)，介于T2后缘与基岩山地之间的地带发育，是由基岩山地出山口附近的洪积作用形成的。该级台地阶宽不稳定，变化范围较大，其中在R5上游左岸阶宽相对较大而且顺着整个R5河段两侧都有不同程度的发育(图 3e)，在R1下游左岸也发育显著(图 3a)，在R2两侧发育程度次之，仅在局部河段有所发育且规模不大(图 3b)，在R3、R4上发育程度最低，仅在R4上游右岸局部地点零星发育(图 3d)，甚至在R3两侧几乎没有明显发育的迹象(图 3c)。该级台地整体上呈现不规则的条带状形态，并非严格意义上的河流阶地，不具备区域对比意义。

Ⅳ级台地(S4)以中更新统的冰水沉积为主(Q_p^2gfl)，分布较少，是冰川时期的冰水沉积作用形成的，可进一步分为两期S4-1(Q_p^2-2gfl)和S4-2(Q_p^2-1gfl)。总体来说该级台地顺着R1、R2、R3河段发育程度相对较高(图 3a~3c)，在R4左岸上游、中游仅在局部地点零星发育(图 3d)，而在R5两侧没有明显发育的迹象(图 3e)。其中在R1中游河段左岸始阳镇北侧附近明显可见S4-1、S4-2相邻发育，R1下游河段右岸也可见S4-2呈斑块状发育(图 3a)；在R2上游河段右岸老场乡南侧附近也明显可见S4-1、S4-2相邻发育(图 3b)；在R3大拐弯两侧的上游和中游河段的右岸分别可见S4-1、S4-2发育显著(图 3c)，该处也是几条河流中S4最为发育、规模最大的区域。

Ⅴ级台地(S5)以下更新统的冰水沉积为主(Q_p^1gfl)，分布最少，是冰川时期的冰川湖泊沉积作用形成的，是研究区内最高一级的地貌面，孤立残存于R3上游右岸的最高处(图 3c)。

在室内遥感解译的基础之上，在每一条河流上都选取了适当地点进行了野外抽样实地考察验证，见图 4。

图 4(Fig. 4)

图 4 解译结果的野外抽样验证 Fig. 4 Field sampling verification of the interpretation result

在天全河(R1)上游河段(图 4a和4b)、老场河(R2)上游河段(图 4c和4d)、芦山河(R4)上游河段(图 4e和4f)等解译为阶地、台地的地方实际上都发育着阶地面、台地面的地貌形态。在天全河(R1)局部出露的T2地层剖面上发现了分选性、磨圆性中等的砾径5~10 cm左右的砾石层(图 4g)，在老场河(R2)局部出露的T1地层剖面上发现了分选性、磨圆性较好的砾径5~20 cm左右的砾石层(图 4h)，在沫河(R5)局部出露的T1地层剖面上发现了分选性、磨圆性较好的砾径10~20 cm左右的砾石层(图 4i)。此外，在沫河(R5)局部出露的S3地层剖面上同样发现了冲洪积层(图 4j)，具有一定的层理结构(图 4k)，其中的各层由上而下依次为：①浅黄色粉砂质土层；②黄土与冲洪积物混杂堆积；③冲洪积层，中砾-粗砾砾石层，分选度、磨圆度较差。

上述的野外抽样验证在一定程度上验证了遥感解译结果的准确性。

基于前文解译出来的水系、层状地貌面结果(图 3)，利用ArcGIS平台与技术，首先以各条河流的水系为中心线生成多重缓冲区(图 5a~5e)，各个缓冲区半径从小到大等间隔增加，递增间隔为100 m，直到最大半径的缓冲区能够包含所有层状地貌面为止。然后对每个缓冲区的边界线进行等间距采点(图 5a~5e中缓冲区边界线上的白点所示)，采点间距设为100 m，这样可以将多重缓冲区离散化生成密度约为1个/100×100 m的点集，然后进一步筛选出落在各级层状地貌面范围内的子点集，接着基于SRTM-30 m DEM数据获取地貌面子点集内各点所在位置的高程值，最后将R1~R5的层状地貌面子点集分别投影到平行于各条河流流向的投影面上(图 5a~5e中P1~P5所示位置)。此外，对于R1~R5上尺度较小的T1阶地，上述100 m的多重缓冲区递增间隔与采点间距未必能够保证有足够的点落在T1范围内，为了保证T1阶地具有足够的点集密度以及显著的投影效果，额外对T1单独生成了递增间隔为10 m的多重缓冲区并将采点间距设为10 m，这样T1点集的密度能达到1个/10×10 m，然后采用与上述类似的方法并将R1~R5上的这种较高密度T1点集同样投影到P1~P5之上，这样最终就可以得到能够反映出R1~R5各级层状地貌面地形变化的高程剖面图(图 6a~6e)。

图 5(Fig. 5)

图 5 多重缓冲区以及水系、层状地貌面离散化点集的生成 其中白线及其上的白点表示多重缓冲区及其离散化点集，彩色点表示各级层状地貌面范围内的离散化点集；P1~P5以及P1′~P5′表示投影面的位置 Fig. 5 Generation of the multiple buffer rings and the discrete point sets of the river and the layered landform surface. The white line and the white points on it indicate the multiple buffer zones and its discrete point set, and the colored points indicate the discrete point set within every level of layered landform surface. P1~P5 and P1′~P5′ indicate the location of the projection plane

图 6(Fig. 6)

图 6 水系与层状地貌面的综合地形剖面图 其中(a)、(b)、(c)、(d)和(e)分别对应于每一条河流的投影面P1、P2、P3、P4和P5；位于河床上的黑色圆点a1、a2、a3、a4-1~2、a5-1~2以及b1、b2、b3表示各条河流河床剖面上裂点的位置；红色、橙色、黄色、浅绿色、中绿色、深绿色的点分别表示T1、T2、S3、S4-1、S4-2、S5对应点集的投影结果；贯穿点集的黑色点划线表示各个点集的整体展布趋势，黑色箭头及其延伸线表示量取各级层状地貌面拔河高度的位置 Fig. 6 Integrated topographic map of the river and the layered landform surface. (a), (b), (c), (d) and (e) correspond to P1, P2, P3, P4, and P5, respectively. The black dot at a1, a2, a3, a4-1~2, a5-1~2 and b1, b2, b3 on the riverbed indicate the location of the knick point on R1~R5. The red dot, orange dot, yellow dot, shallow green dot, middle green dot and deep green dot show the projection result of the point set of T1, T2, S3, S4-1, S4-2 and S5 respectively. The black dot dash line running through the point sets shows the overall distribution trend of every point set. The black arrow and its outstretched line indicate the location where we measure the height above the riverbed of every level of layered landform surface

进一步地，将各条河流的水系也进行等间距采样，将水系离散化为点集，然后获取该点集内各点所在位置的高程值，最后将水系点集投影到与地貌面子点集相同的投影面上(图 5a~5e中P1~P5所示位置)，并用光滑曲线来尽可能准确地拟合出河床形态，就可以得到能够同时反映出各级层状地貌面地形与水系河床地形顺河同步变化的综合高程剖面图(图 6a~6e)。

图 6a~6e剖面图中的红色、橙色、黄色、浅绿色、中绿色、深绿色点分别表示R1~R5上T1、T2、S3、S4-1、S4-2和S5对应点集的投影结果。

T1点集在R2上游(图 6b)、R3(图 6c)和R5(图 6e)上，整体上表现出了比较明显的顺河展布趋势(见图 6b，6c，6e中贯穿红色T1点集的黑色点划线所示)，而在R1(图 6a)和R4(图 6d)上则呈现出断续的、较短的条带状、斑块状特征。

T2点集在R1~R5的T1点集上方广泛分布(图 6a~6e)，由前面图 3a~3e可知R1~R5上T2主体面积较大且相对平坦，因此在图 6a~6e中都表现为连续的、较长的条带状点集，整体的顺河展布趋势要优于T1(见图 6a~6e中贯穿橙色T2点集的黑色点划线所示)，点集线性显著、密度较高，易于识别。需要指出的是，在R1(图 6a)下游区域，在线性特征显著的T2点集之上还散布着成片的低密度点集区域，这些点对应于T2后缘地形陡变、坡度陡增的区域，部分地方还可能夹杂着相当于S3的成分，只不过由于所含S3尺度过小而难以被区分开来。

S3点集在R1下游(图 6a)、R5上游(图 6e)最为显著，在R2上下游河段(图 6b)分布程度次之，在R4(图 6d)上局部零星分布，在R3(图 6c)上并无显著分布，这种特征是与图 3讨论过的S3的平面分布特征对应一致的。S3点集的总体线性特征不如T2点集显著。在S3后缘靠近冲洪积物出山口附近的区域地形也会有所升高，如果进入出山口继续向上游延伸则地形高度会进一步增加，如果解译结果包含了这些区域那么相应的点集便会分布在高于主面的位置，呈现向上凸起的形态特征，在R1下游(图 6a)与R5上、下游(图 6e)的S3点集形态都在一定程度上表现出了类似的特征。

S4点集包含了S4-1和S4-2两部分，在R1(图 6a)、R2上游(图 6b)和R3(图 6c)都分布显著，在R4(图 6d)上仅局部零星分布，在R5(图 6e)上则没有显著分布。需要指出的是，S4点集在多数地方整体的线性特征较好，比如R1中游(图 6a)、R2上游(图 6b)和R3(图 6c)，这表明这些地方对应地貌面的整体形态比较平整，而S4点集在少数地方的整体线性特征较差，比如R1上下游两端的河段(图 6a)，这些地方的点集高程跨度较大而且形态也不甚规则，都显著地向主地貌面的上下两方偏离，这表明这些地方对应地貌面的平整程度较差，平整度差的一方面原因是由于堆积作用对地貌面后缘长时间的物质加积使得地形升高，这样会造成点集偏离于主地貌面的上方，而另一方面是由于侵蚀作用对阶地前缘长时间的剥蚀破坏使得地形亏损，这样会造成点集偏离于主地貌面的下方，这两种情形都会使得主地貌面的面状形态遭受的严重地破坏，会使得同一级地貌面的点集难以集中在同一条带。

S5点集仅在R3(图 6c)上显著分布，点集的整体线性特征较差，同样是遭受到了上述与S4类似的后缘物质加积、前缘侵蚀破坏等作用，从而造成了地貌面整体面状形态的破坏。

此外，遥感解译也可能存在一定的误差，把相邻两级地貌面的过渡地带算做了其中的某一级地貌面，更甚者则可能会把区分度不显著的两级地貌面划为一级，这样都会使同一级地貌面的点集难以保持显著的线性条带状形态。

不过总的来看，去除上述的少数的一些误差，利用这种剖面图还是能够直观、显著地展示出各级层状地貌面顺河高程展布的总体情况，通过在剖面图 6a~6e之上进行实际量取，可以得到R1~R5上各级层状地貌面的拔河高度(见图 6a~6e中的黑色箭头及其延伸线表示了量取的位置)，并进一步统计出各级层状地貌面的拔河高度范围，其中T1拔河6.89~17.12 m，T2拔河16.54~33.44 m，S3拔河31.24~45.93 m，S4-1、S4-2拔河分别为45.40~89.05 m、96.06~137.97 m，S5拔河162.10~171.10 m。除此之外从剖面图中还可以明显地看出在R1~R5河床不同位置上发育有不同形态、规模的裂点，关于这些裂点将在后面的论述中详细讨论。

为了能够在一定程度上检验这种剖面图做法的准确性、有效性，在每一条河流的综合剖面上都选取了适当地点进行了野外高精度差分GPS抽样实地测量验证，并将测量结果与剖面图结果进行比较，比较的方法同样是将两者同时投影到相同的投影面上。测线位置如图 5a~5e中不规则黑色实线所示，投影面位置如图 5a~5e中P1′、P2′、P3′-1~5、P4′和P5′所示位置，比较的结果如图 7所示。

图 7(Fig. 7)

图 7 差分GPS地形实测与剖面图结果比较 黑色不规则实线表示差分GPS实测测线位置，黑色点划线表示差分GPS实测结果与点集投影结果相互吻合的部位；其中(a)、(b)、(c~g)、(h)和(i)分别对应于投影面P1′、P2′、P3′-1~5、P4′和P5′ Fig. 7 Compare of results of the differential GPS topographic survey and integrated topographic map. The black irregular lines show the position of the differential GPS measurement in the field. The black dot dash lines indicate the location where the differential GPS measurement result and the point set projection result match each other. Figures (a), (b), (c~g), (h) and (i) correspond to P1′, P2′, P3′-1~5, P4′and P5′respectively

T1点集在图 7a、7b、7d、7e、7f和7h中均进行了差分GPS实测验证。图 7b中的测线虽然显得有些杂乱，但是实测得到的T1的整体位置、形态和趋势还是与T1点集相一致的。图 7a、7d、7e、7f和7h中T1实测测线结果与T1点集也相互吻合得较好。其中在图 7d、7e、7f和7h中，差分GPS实测到了比解译结果中的T1更低一级的阶地T1′，其中T1′阶地尺度很小，超出了遥感解译所能达到的最高精度而难以被准确地解译出来，因此解译的时候难以把T1′从T1里面区分开来，这就会容易把这两级阶地统一地视为同一级阶地T1而解译出来，使得剖面图中T1阶地点集同时包括了T1与T1′这两级阶地。实际上图 7d、7e和7f都是对R3结果的验证(见图 6c)，也就是说R3整体上也存在着类似的问题，也就是说现在的T1点集厚度是偏大的，其中就包含了未被识别出的T1′点集。

T2点集在图 7a、7b和7d~ 7i中均进行了差分GPS实测验证。同样地，图 7a和7b中的测线虽然显得有些杂乱，但是实测得到的T2的整体位置、形态和趋势还是与T2点集相一致的，而在图 7a、7d和7d~ 7i中T2实测测线结果与T2点集相互吻合得较好。

S3点集在图 7a、7i中均进行了差分GPS实测验证，S3实测结果与S3点集也相互吻合得较好。

S4点集包括S4-1、S4-2两部分。S4-1点集在图 7b~7e和7h中均进行了差分GPS实测验证，其中图 7c、7d中实测结果与点集结果相互吻合得较好，而在图 7b、7e和7h中，S4-1由于经过长时间的演化使得它们的初始面状形态遭受了较为严重的破坏，野外差分GPS测量的时候对该级地貌面的这种复杂形态把控不好，仅仅实测了其中的部分形态，测线所反映的形态特征不如剖面图展示的全面、准确和完整，但是所测部分仍然与相应部位的点集能够较好地吻合。S4-2点集在图 7a、7b、7d中均进行了差分GPS实测验证，其中图 7d中实测结果与点集结果相互吻合得较好，而在图 7a和7b中S4-1同样地由于经过长时间的演化使得其初始面状形态遭到破坏，仅仅实测了其中的部分形态，但是所测部分仍然与相应部位的点集能够大体上较好地吻合。

S5点集在图 7c、7d中均进行了差分GPS实测验证，与上述S4的情况类似，S5由于经过了更长时间的演化使得它们的初始面状形态遭受了更为严重的破坏，其中在图 7c中对该级地貌面的这种复杂形态进行了较为完整的实测，而实测结果中无论是面状特征保存较好的地形相对平整的部分还是面状特征遭到破坏的斜坡地形的部分都能够与点集结果相互吻合得较好，而在图 7d中仅仅实测了其中的部分形态，所测部分仍然与相应部位的点集能够较好地吻合。

总的来说，通过与野外高精度差分GPS抽样实测验证和结果比较，认为剖面图方法基本上能够准确地反映出各级层状地貌面整体的形态特征、展布位置和趋势，虽然精准度、细腻程度上不如差分GPS，但是考虑到如果对所有的层状地貌面都进行野外详细调查、差分GPS实测那将具有巨大的工作量和工作难度，相比较之下这种剖面图方法不失为一种简洁高效的进行区域性地貌面分析和研究的手段。

从剖面图 6a~6e中可以看出每条河流的河床剖面上都存在着若干裂点，裂点位置附近的河床都呈现出拱起的、陡坎状的形态特征。我们进一步地将水系、层状地貌面以及相应的裂点位置同时显示在DEM地形底图上(图 8b)，那么可以按照裂点的空间分布位置初步地将其分为a、b两类，a类主要沿着芦山向斜西北翼边缘的走向分布，与图 6a~6e中的a1、a2、a3以及a4-1~2与a5-1~2相对应，而b类主要在芦山向斜内部分布，与图 6a~6c中的b1、b2、b3相对应，这些裂点附近在地貌上都以V型深切河谷为主(图 8b)。

结合研究区的1︰200000区域地质图^[32](图 8c)及地质剖面(图 8d和8e)来看，a类裂点应该与芦山向斜西北翼相对于向斜核部的整体抬升有关，b类裂点应该与芦山向斜内次级活动褶皱的逆冲运动有关。双石-大川断裂(F₁)为全新世弱活动的逆冲断裂系，随着F₁不断地向着芦山盆地方向逆冲，使得与F₁紧邻的芦山向斜西北翼因受到侧向推挤而发生整体性的构造抬升，这样就促使了a类裂点在芦山向斜西北翼边缘的形成。

图 8(Fig. 8)

图 8 裂点对应的上游汇水流域(a)、裂点的地形地貌特征(b)以及研究区的1︰200000区域地质图[32](c)及其中的两条地质剖面图(d，e) (a)中A1~A5分别表示与R1~R5裂点对应的上游汇水流域的面积；(b)、(c)中的a1、a2、a3、a4-1~2与a5-1~2以及b1、b2、b3分别表示R1~R5上的裂点位置；(c)、(d)中①、②、③与④分别表示芦山向斜之内的次级向斜与次级背斜，F1、F2、F′分别表示双石-大川断裂、始阳断裂和可能存在的一条山前盲逆断层；图(d)、(e)中向上的黑色尖头表示裂点位置的构造抬升(c~e)中各个地层符号由老到新的意义依次为：Zb——震旦系上统(Upper Sinian)，S——志留系(Silurian)，D——泥盆系(Devonian)，P——二叠系(Permian)，T1f——三叠系下统飞仙关组(Lower Triassic Feixianguan Formation)，T1j——三叠系下统嘉陵江组(Lower Triassic Jialingjiang Formation)，T3x1——三叠系上统须家河下组(Upper Triassic Lower Xujiahe Formation)，T3x2——三叠系上统须家河上组(Upper Triassic Upper Xujiahe Formation)，J1-2zl——侏罗系中下统自流井群(Middle-Lower Jurassic Ziliujing Group)，J2s——侏罗系中统沙溪庙组(Middle Jurassic Shaximiao Formation)，J2sn——侏罗系中统遂宁组(Middle Jurassic Suining Formation)，J3p——侏罗系上统蓬莱镇组(Upper Jurassic Penglaizhen Formation)，K1l——白垩系下统天马山组(Lower Cretaceous Tianmashan Formation)，K2j——白垩系中统夹关组(Middle Cretaceous Jiaguan Formation)，K2g——白垩系中统灌口组(Middle Cretaceous Guankou Formation)，E1-2mn——古近系中下统名山群(Middle-Lower Paleogene Mingshan Group)，E3l——古近系上统芦山组(Upper Paleogene Lushan Formation)，Q——第四系(Quaternary)，δ——闪长岩(Diorite) Fig. 8 The upstream catchment basin corresponding to the knick point (a), the topographic feature around the knock point (b) and 1︰200000 Regional Geological Map[32] with two geological profile(d, e). In (a), A1~A5 indicate the upstream catchment basin area corresponding to the knick point on R1~R5 respectively. In (b) and (c), the black dot with the name of a1, a2, a3, a4-1~2, a5-1~2 and b1, b2, b3 indicate the location of the knick point on R1~R5 respectively. In (c) and (d), ①, ②, ③and ④indicate the secondary syncline and anticline in the Lushan syncline respectively, and F1, F2 and F′ indicate Shuangshi-Dachuan Fault, Shiyang Fault and a possible piedmont blind thrust fault. The black arrow upwards in (d) and (e) show the tectonic uplifting at the knick point

芦山向斜在整体上遭受F₁侧向推挤并发生构造变形的同时，在芦山向斜内部也逐渐演化并发育了一系列次级活动褶皱，而随着F₁推挤作用的逐渐增强，这些次级褶皱也表现出了不同的演化方式。在芦山盆地西南部(图 8d)，F₁位于芦山盆地西北翼尚有一定距离，F₁对西北翼存在着较弱的推挤作用，西北翼发生了较弱的垂向抬升而形成了裂点a1、a2，此时芦山盆地表现为一个宽缓的复式向斜，向斜内次级向斜①、次级背斜②、次级向斜③以相近的走向依次相间发育，始阳断裂(F₂)也已经断错到了地表，②沿着F₂向上逆冲并造成了其核部顶端的构造隆升，这样就促使了b类裂点在②核部顶端的形成。

到了芦山盆地东北部(图 8e)，F₁紧邻芦山盆地西北翼边缘并向着芦山向斜上方更加强烈地逆冲，F₁对西北翼的推挤作用进一步增强，相比西南部已经遭受到了更强的压迫，西北翼发生了幅度更大的垂向抬升而形成了规模更大的裂点a3、a4和a5，受此影响①和②在该区域逐渐尖灭和消亡，原来东南部的③也在此发生转向成为④，芦山向斜的整体宽度也已经随之缩小了近一半，受到压迫之后芦山向斜已经从复式向斜转变为单式向斜，整体上也向着东北端逐渐尖灭，其内部不再发育次级活动褶皱。随着①和②在该区域的逐渐尖灭和消亡，b类裂点也随之在此消亡。

从a类裂点的规模来看，一方面，由于R1、R3这两条河流上游流域汇水面积A1、A3很大(图 8a)，主干河流的流量也很大，河流的侵蚀能力也随之增强，而R2上游流域汇水面积A2最小，主干河流的流量、侵蚀能力也相对最小，因此河流侵蚀能力较强的R1、R3上的裂点a1、a3已经被侵蚀殆尽，而河流侵蚀能力最弱的R2上的裂点a2被侵蚀最少、保留情况最好；另一方面，由于R4、R5的侵蚀能力要强于R2(A4＞A5＞A2)(图 8)，因此如果把多侵蚀掉的那部分算进去的话，那么R4、R5的裂点规模与R2裂点规模的差距会比现在更大，也就是说在F₁对芦山向斜西北翼推挤作用较强段落的裂点a4-1、a4-2与a5-1、a5-2的整体规模要大于推挤作用较弱段落的裂点a2的规模(图 6b、6d和6e)。此外，a类裂点附近的地层上都发育有显著的Ⅴ型深切河谷(图 8b)，说明隆升较强而且地表仍然以垂向侵蚀为主。

从b类裂点的空间分布规律来看，b1、b2和b3基本上位于同一条直线之上，而且R1、R2和R3这3条河流的层状地貌面都显著地被这条直线分割为两部分(图 8b)，而且被裂点分割开来的每个河段部分都看似一个小型的宽谷洼地，河流冲积物、洪积物、冰水沉积物等物质都在这一局部沉积环境相对稳定、地势相对低洼的区域发育、分布，逐渐形成了各级层状地貌面，而裂点附近河段则因隆升较强而以陡立的深切河谷地貌为主。前面已经讨论过，在b1、b2和b3这3点连一线的前方存在着出露地表的始阳断裂(F₂)，而b1、b2、b3三点连一线的位置即位于活动背斜A1的核部顶端(图 8c和8d)，A1沿着F₂长期以来向上的逆冲运动造成了核部顶端的构造隆升，促使了裂点b1、b2和b3的形成，地形的隆升使得这三处裂点附近形成了深切河谷，河谷两侧拱曲的地形相对较高，相比其两侧的宽谷洼地更加不利于物质的沉积，难以保留物质并形成具备一定规模的层状地貌面，因此才有了这种裂点“割裂”地貌面的展布格局。

基于前面已有的资料及分析，概括出了芦山盆地西南部和东北部两种可能不同的构造模式(图 9)，随着F₁对芦山向斜推挤作用的增强，芦山向斜已经从西南部的复式向斜(图 9a)转变为东北部的单式向斜(图 9b)，其规模已经不具备发育次级活动褶皱的条件，原有出露地表的断裂F₂也随着次级褶皱的消亡而不再出露地表，断裂的上断点也随之停留在次级褶皱消亡的地层层位，并逐渐演化成为了一条盲逆断层F′，而从芦山地震的主震及余震的分布位置与包络形态来看(图 8c)，如果该条盲逆断层F′真实存在的话，那么芦山地震的发震构造应该之密切相关。

图 9(Fig. 9)

图 9 芦山盆地西南部和东北部的构造模型简要示意图 其中①、②、③和④分别表示芦山向斜之内的次级向斜与次级背斜，F1、F2、F′分别表示双石-大川断裂、始阳断裂和可能存在的一条山前盲逆断层，向上的黑色尖头表示裂点位置的构造抬升；(b)中黑色虚线指示了次级向斜①、次级背斜②以及b类裂点消亡的位置，红色五星表示芦山地震的大致位置；图例中由老到新地给出了各个地层的符号和名称，符号的意义与图 8c~8e中同名地层对应相同 Sketch map of the possible tectonic model of the Southwest and Northeast of the Lushan syncline. ①, ②, ③ and ④ indicate the secondary syncline and anticline in the Lushan syncline respectively, and F1, F2 and F′ indicate Shuangshi-Dachuan Fault, Shiyang Fault and a possible piedmont blind thrust fault. The black arrow upwards show the tectonic uplifting at the knick point. In (b), the black dashed line indicate the location where the secondary syncline①, sedondary anticline② and the type b knick point die out, and the red five star indicates the approximate location of the Lushan earthquake. The legend represents the symbol and name of each stratum from old to new, and the stratum whose name is the same with the stratum in figures 8c~8e also has the same meaning of the symbol

芦山盆地之内发育了5条主要的河流，首先，本文通过室内遥感解译与野外调查验证相结合的方法较为详细、准确地解译出了各条河流的水系形态以及河流两侧发育的各级层状地貌面，层状地貌面可以划分为5级，由低到高依次为Ⅰ级河流阶地(T1)、Ⅱ级河流阶地(T2)、Ⅲ级冲洪积台地(S3)、Ⅳ级冰水沉积台地(S4)、Ⅴ级冰水沉积台地(S5)。然后，基于地形数据与GIS平台丰富而强大的功能，得到了顺着各条河流总体流向的能够同步反映出河床地形、各级层状地貌面地形顺河变化情况的综合高程剖面图，并进一步通过野外差分GPS实地测量验证了其准确性。这种综合高程剖面图一方面更加清晰地揭示了上述5级层状地貌面的顺河地形展布，另一方面直观地、有效地揭示出了水系与层状地貌面各种具体形式的构造响应，不失为一种简洁高效的进行区域性地貌面分析和研究的手段。

通过分析综合高程剖面图，发现各条河流的河床上主要发育着两种类型的裂点，都属于构造成因。第一类裂点主要沿着芦山向斜西北翼边缘的走向分布，其形成与芦山向斜西北翼相对于向斜核部的整体抬升有关，具体来说是由于双石-大川断裂为全新世弱活动的逆冲断裂系，随着该断裂不断地向着芦山盆地方向逆冲，使得与之相邻的芦山向斜西北翼因受到侧向推挤而发生整体性的构造抬升，促使了第一类裂点在芦山向斜西北翼边缘的形成。第二类裂点主要在芦山向斜内部分布，其形成与芦山向斜内次级活动褶皱的逆冲运动有关，具体来说是由于芦山向斜之内的一个次级背斜沿着已经断错到地表的始阳断裂的断层面向上发生逆冲运动，造成了其核部顶端的构造隆升，促使了第二类裂点在核部顶端的形成。

第二类裂点对各级层状地貌面的空间分布具有“割裂”效应，使得河流总体上呈现出深切峡谷、宽谷洼地相间分布的展布格局。同一条河流的各级层状地貌面都明显地被第二类裂点分割为相互独立的两个部分，被裂点分割开来的每个河段部分都看似一个小型的宽谷洼地，河流冲积物、洪积物、冰水沉积物等物质都在这一局部沉积环境相对稳定、地势相对低洼的区域发育、分布，逐渐形成了各级层状地貌面，而裂点附近河段则因构造隆升较强而以陡立的深切河谷地貌为主，而且不利于物质的沉积，难以保留物质并形成具备一定规模的层状地貌面。

芦山向斜在整体上遭受双石-大川断裂侧向推挤并发生构造变形的同时，在其内部也相应地发育了一系列次级活动褶皱，而且随着所受推挤作用的强弱差异，这些次级褶皱也相应地发生了不同方式的演化。在芦山盆地西南部推挤作用较弱，在宽缓的芦山复式向斜内发育了若干次级活动褶皱以及出露地表的活动断层，而到了芦山盆地东北部推挤作用进一步增强，芦山向斜已经从复式向斜转变为单式向斜，整体上也向着东北端逐渐尖灭，其内部不再发育次级活动褶皱，原有出露地表的断裂也随之不再出露地表，并可能最终演化成了一条与芦山地震发震构造密切相关的盲逆断层F′。

致谢 感谢匿名审稿专家以及编辑部杨美芳老师给予本文的宝贵意见！