我国南北地震带与中央造山带的相交地区包括宁夏南部,甘肃东南部和四川北部,在第三代地震区划图(国家地震局,1990)上,该区位于鄂尔多斯6度区、华南6度区以及青藏7、8度区的交接部位,是我国地震最频发的地区之一,也是目前我国的研究热点地区。有记录的历史地震108次,其中7级以上6次,70年代有地震仪器记录以来4级以上地震141次,其中7级以上2次(国家台网中心及历史地震数据)。因此,该地区地震与断裂的关系是地震地质领域内最重要的研究内容之一。研究区地质构造情况复杂,且多高山峻岭,深壑陡谷,地表植被覆盖率高,常规地质调查手段较难开展,而地理信息系统(GIS, Geographical Information System)分析方法为定量的研究断层活动性与地震之间的关系提供了一种便捷方法。本文以目前国内外的主流GIS软件为平台,开展该地区单一断层和破裂密集带的地震性分析及断层的地震剖面分析。首先建立南北地震带与中央造山带相交地区的空间数据库,包括断层数据库、地震数据库、地形地貌遥感数据库等。其中断层数据库以研究区1：20万数字化断裂图为基础,补充1：50万数字断裂图、1：25万数字断裂图、1：250万数字地质图、1：500万数字地质图,以及我国1：400万主要简略活动断裂图；地震数据库包括国家台网中心实时发布的1970年1月1日至2009年12月31日之间的地震目录、1990年1月1日至2008年12月31日之间的省级台站地震记录、公元前1831年至公元1969年之间的历史地震等；地形地貌遥感数据库包括9幅研究区范围的TM/ETM合成图像,4幅SRTM的90米分辨率DEM图像,30幅GDEM的30米分辨率DEM图像。在以上数据库的基础上,分别利用现有GIS软件的叠加分析模块进行叠加显示与统计分析,利用缓冲区分析模块进行断层与地震相关性分析,利用GIS软件的二次开发模块进行研究区地表破裂密度分析和断层地震剖面分析,比较研究区内断裂地震性大小,二维地表破裂密度以及南北地震带与地表断裂的空间对应关系,研究区内的断层地震剖面结构,为进一步研究南北地震带与中央造山带相交地区断裂的地震活动性提供帮助。论文工作的主要技术手段包括：1.利用GIS方法建立研究区数据库：从原始数据的预处理(坐标投影、几何纠正、误差分析等)到中间结果处理(断层线拼合、地震符号化、研究区经纬网建立等),直至最终数据库建立(拼合完成的断层数据其属性参数如长度等统计,投影及符号化后地震数据按震级划分、遥感影像数据、DEM数据等)。2.对所研究数据的参数进行量化：如断层长度自动计算,断层缓冲区(影响带)自动计算、地震按年代和震级进行划分、地震个数统计、自然分类法对断层地震性级别进行划分等。3.GIS缓冲区叠加分析手段：基于俄罗斯科学院舍尔曼院士对贝加尔裂谷带、东非裂谷带、阿尔泰-萨彦褶皱区以及欧洲地区断裂的研究所得到的断裂长度(L)与其影响宽度(m)之间的关系式：m≤0.5*K*L^C,结合研究区特点,设定了参数K、C的取值范围。在此基础上对研究区1：20万数字化断裂数据库中长度大于等于20km的断层缓冲区宽度、断层长度、地震个数、地震性大小等进行了统计分析。用同样方法对研究区内前人所作的活动断裂进行了分析和比较。4.对研究区1：20万数字化断裂数据进行断裂密度统计分析,划分地表破裂的高中低值区,并与不同震级地震叠加分析,研究地震带南北向分布与断裂分布的关系。5.采用GIS的二次开发方法,对研究区的断层重要活动段进行地震剖面投影,尝试解释断层的地震剖面结构和不同表现的地震活动与地表断层的关系。论文的主要认识和讨论如下：1.GIS方法在建立项目研究区的空间数据库方面有天然的优势,可将包括断层数据、地震数据、地形地貌数据、遥感图像数据等统一建库,更可将本文研究以外的数据如地电地磁数据、重力异常数据、测年数据等等进行严格的地理坐标投影的图像化表示,与相应区域的地理或地质底图叠加显示,并且与具体的属性表格一一对应,建立起研究区的空间数据库,对于地理数据的存储、查询分析、二次开发处理、制图表达等工作有很大帮助。2.以1：20万断层数据为统计对象,区内共有2555条断裂,其中参与统计分析的(长度≥20km)的共有309条,最长断层为姚家坪-皂角湾断层,长度约140km,最短为班佐断层,长度约20km,利用GIS缓冲区分析方法计算断层单位长度内地震个数,得出特强地震性断层4条(虎牙关-雪山断裂、竹根卡-松潘沟断层、竹根卡-梭子沟断层与色纳路-白河沟断层),其单位长度内地震个数在25-38之间,明显高于其他断裂；强地震性断层5条(高峰坝-明镜寺断层、坪定-化马断层、石阏子-普光寺断层、白马-贾昌断层和映秀断层),其单位长度内地震个数在6-10之间；中强地震性52条(卡坝-羊布断层、扎列括-桑坝沟脑断层、南核桃坝断层、茂汶断层等),弱地震性216条,研究区内大多数断裂属于弱地震性断层,其单位长度内地震个数在0-1.3之间；断层缓冲区内无地震发生的32条。前三类断层突显沿南北地震带分布的特征,具有重要的构造意义。活动断层的地震性分析结果表明,其地震性强度分布趋势接近1：20万断层的地震性分布。3.基于研究区的1：20万数字化断裂图进行断裂密度统计,得出南北地震带分布与断裂密度的空间关系,在研究区内断裂密度值较高的区域与南北地震带十分吻合,较好的解释了南北地震带在空间上与研究区内断层的关系。并且发现4级以上破坏性地震多分布在断层密度低值区,从构造地震发生的机制上说,因为断层高密度区其小破裂数量多、长度较大,应力多随着小断层破裂释放出来,导致4级以下小震多分布在断层高密度区,而难以积累达到大震发生的应变；而断层低密度区一般是多条断层交切围限的空区,小断裂少,应力不易短时释放,更容易发生强震。4.通过对研究区的断层重要活动段进行地震剖面投影,共得到约25幅地震剖面。研究区不同类型的地表活动构造在地震活动性上主要表现为：(1)走滑断层：地表平面上表现为沿断层线性分布,地震剖面上表现为下部陡立,上部发散的“花状构造”,(2)逆冲断层：地表平面上表现为多数分布于断层面的上盘一面且沿断层分段分布,地震剖面上表现为沿断层上盘的均匀分布,并且在某些断层的地震剖面上也有沿断层上盘的分段分布,表明断层逆冲过程中并不是均匀破裂。