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地震研究中的断层流体动力学问题 总被引：4，自引：1，他引：3
流体在断裂带地震周期中具有重要作用。 在地震流体研究中, 该文建议在如下几个方面加强研究力度: ① 断层渗透结构和断裂带古水文地质旋回的研究; ② 断裂带流体循环的尺度效应; ③ 流体分布、 循环与构造展布关系; ④ 断裂带深浅部流体关系研究。 在断层流体动力学研究中, 建议就某一发震断裂带开展系统研究, 并优先解决以下问题: ① 断裂带流体的起源和成分; ② 产生和维持高孔隙压力的构造环境和水文地质条件; ③ 断裂带及邻近岩体流体运移及重新分布的机制; ④ 取得断裂带孔隙压力变化的数量知识; ⑤ 垂直方向和水平方向流体孔隙压力变化范围; ⑥ 地震周期中流体迁移与孔隙压变化规律。 相似文献
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本研究通过反演241,561条纵波和209,363条横波高质量的地震走时数据,获得了鲜水河、安宁河断裂带的P波、S波以及泊松比的三维结构模型,并结合相位分析与Schuster测试讨论了该断裂带上地震事件的触发与其深部构造以及固体潮所产生的应力变化三者之间的关系.结果表明,鲜水河—安宁河断裂带26.5°N、28°N、29.5°N以及31.5°N四个位置附近存在低速、高泊松比异常,可能暗示着深部流体(包括部分熔融物质)的上涌.这些大范围分布的流体提高了孕震层的孔隙流体压力,削弱了断层面之间摩擦力,在鲜水河—安宁河断裂带形成了一些具有高度地震活动性的区域.此外,相位分析与Schuster测试的结果表明,鲜水河—安宁河断裂带附近的地震触发与固体潮剪切应力的变化密切相关.综合分析的结果表明,固体潮与构造应力对地震触发可能存在某种“合”的关系.在分布着大量流体的区域,地震事件可能对固体潮更加敏感. 相似文献
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利用2001年1月至2008年6月四川固定地震台网和临时地震台站记录到的大量P波到时资料,反演了龙门山断裂带及周边地区的地壳精细三维P波速度模型. 结果表明,汶川主震以北和以南地区的结构存在较大差异,以北地区的龙门山断裂带具有很强地壳不均匀性,这与该区发生了大量汶川地震的余震相一致. 这些结果有意义地改进了前人对龙门山断裂带仅为不同块体过渡带的认识. 汶川主震震源区下方存在有明显低波速异常体,表明流体可能存在于龙门山断裂带内. 这些流体可能直接影响汶川大震的形成. 本文的成像结果为下地壳流沿龙门山断裂带上浸提供了可靠的地震学证据. 相似文献
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通过反演大量的纵、横波地震数据,获得了沿龙门山断裂带及周边区域的深部三维精细结构,结合前人二维大地电磁探测研究成果,提出龙门山断裂带地壳形变与深部速度结构和导电率不均匀性有关,探讨了2008年汶川和2013年芦山地震的诱发和产生与流体侵入及地壳形变的密切关系.本研究发现,2008年汶川地震发生在高速度、高泊松比和低电导率的区域,2013年芦山地震则位于高速度、低泊松比和低电导率的发震层.在上地壳中,四川前陆盆地的低速、低泊松比和低阻异常与松潘一甘孜地块的高速、高泊松比和高阻异常形成了鲜明的对比.在龙门山断裂带下方的两个低速和低阻块体,将龙门山断裂带分成南、中和北三段.我们的研究认为,这两个异常体与来自松潘甘孜地块的下地壳和(或)上地幔的局部熔融或流体侵入到龙门山断裂带的脆弱区有关.基于对汶川和芦山地震的余震分布特征及震源区的地震波速度、泊松比及电阻率参数分析,揭示了龙门山断裂带深部剧烈的地壳形变与流体应力积累对2008年汶川和2013年芦山地震的触发及其地震破裂过程具有重要的控制作用. 相似文献
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2008年5月12日汶川大地震之后,在青藏高原东缘龙门山地区实施了汶川地震断裂带科学钻探,这是目前世界上最快回应大地震的科学钻探,为地学家探索地震成因机制提供了极好的机遇.汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）沿产生同震地表破裂的两条断裂带——龙门山的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂共实施了6口科学群钻.其目标在于对钻孔的岩心、岩屑和流体样品进行多学科观察、测试和研究,揭示汶川地震断裂带的深部物质组成、结构、产出以及构造属性;探索地震过程中的岩石物理和化学行为、能量状态与破裂演化过程;认识汶川地震发生的应力环境、巨大的地震破裂产生及传播原因、地下流体在地震的孕育、发生、停止过程中的作用,从而检验和深入理解地震断裂发震机理.目前,汶川科钻项目已取得的部分重要成果如下：（1）查明了汶川地震断裂带结构、组成;（2）揭示了汶川地震过程中"热增压"为重要断裂弱化机制,提出断裂带内石墨可作为判断大地震发生的标志;（3）发现目前世界上最低的断层摩擦系数,并首次记录到大震后断裂带快速愈合信息;（4）重建龙门山的构造格架,提出汶川大地震发生的新的成因模式;（5）通过对汶川地震余震的精确定位、钻孔附近的地震台阵观测,确定了地震活动与龙门山断裂带不同区段的空间关系;揭示断裂带深部流体特征与地震活动的关系,为确定大震孕育过程提供深部流体活动行为的科学依据. 相似文献
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《高原地震》2017,(2)
针对鲁甸6.5级地震、唐山4.0级地震前地下流体异常现象,结合异常时段地下流体观测数据,对震前地下流体异常现象及指标进行总结分析。研究表明,鲁甸地震前及唐山地震前地下流体长期与中期异常特征均主要出现在距离震中心500 km范围内。地下流体震前异常特征现象观测的目的是判断地震危险区高密度观测特征,对地震高发区的中短期异常指标仅进行中短期分析。地震区域应力叠加导致地震前兆现象的开启,引起断裂带裂隙,地下水温度和地下深部气体异常变化,水岩变化使得地下流体混合前兆增强。在地震前兆观测范围内,获取地下流体异常指标变化可以为震前预测提供数据支持,推动地震预测理论的发展。 相似文献
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叙述了鲜水河断裂带的地震地质基本特征,指出鲜水河断裂带是中国大陆内部少有的一条地震活动带,具有频度高、强度大的特点;文章着重介绍了对鲜水河断裂带的研究现状,包括地震地质基础研究、活动断层的研究、古地震的研究、地下流体的观测研究、地震台网和强震观测,以及其它前兆观测手段等。 相似文献
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十六、断裂深部流体的弱化作用与地震活动特征的关系研究在构造活动区的上部地壳，存在着大规模的地下流体（包括水和气体组分）活动。断裂带中的流体与地震的关系有两个方面。其一是流体对地震的被动效应，即地震的孕育和发生过程引起流体成分和动态的变化，从而表现为流... 相似文献
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TWO DIMENSIONAL MODEL ON RELATION BETWEEN THERMAL ANOMALY BEFORE WENCHUAN EARTHQUAKE AND TECTONIC STRESS 
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下载免费PDF全文 ZHU Chuan-hua SHAN Xin-jian ZHANG Guo-hong JIAO Zhong-hu ZHANG Ying-feng LI Yan-chuan QIAO Xin 《地震地质》2019,41(6):1497-1510
It has been reported that there is thermal anomaly within a certain time and space preceding an earthquake, and previous research has indicated potential associations between the thermal anomaly and earthquake faults, but it is still controversial whether physical processes associated with seismic faults can produce observable heat.Based on rock experiments, some scholars believe that the convective and stress-induced heat associated with fault stress changes may be the cause of those anomalies. Then, did the thermal anomaly before the Wenchuan earthquake induced by the fault stress change?It remains to be tested by numerical simulations on the distribution and intensity of thermal anomalies. For example, is the area of thermal anomaly caused by the fault stress changes before the earthquake the same as the observation?Is the intensity the same?To clarify the above questions, a two-dimensional thermo-hydro-mechanical(THM)finite element model was conducted in this study to simulate the spatial and temporal variations of thermal anomalies caused by the underground fluid convection and rock stress change due to the tectonic stress release on fault before earthquake. Results showed that the simulated thermal anomalies could be consistent with the observed in magnitude and spatio-temporal distribution. Before the Wenchuan earthquake, deformation-related thermal anomalies occurred mainly in the fault zone and its adjacent hanging wall, which are usually abnormal temperature rise, and occasionally abnormal cooling, occurring in the fault zone after the peak temperature rise. In the fault zone, the thermal anomaly is usually greater than the order of 1K of the equivalent air temperature and is controlled by the combined effect of fluid convection and stress change. The temperature increases first and then decreases before the earthquake. In the hanging wall, it's weaker than that of the fault zone, mainly depending on the convection of the fluid. The temperature gradually increases before the earthquake and is dramatically affected by the permeability. Usually, only when the permeability is larger than 10-13m2, can the air temperature rise higher than 1K occur. The results of this study support the view that fluid convection and stress change caused by fault slip before the earthquake can produce observable air temperature anomalies. 相似文献
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为了解决我国地震地下流体流动监测网络布设中目前存在的一些问题,以“坚固体孕震模式”为理论基础,以西秦岭北缘断裂带为研究对象,通过高密度地下流体背景值探测,结合地壳垂直形变特征以及地震活动性特征,寻找区域活动断裂带流体与形变以及地震活动的耦合段及断层气响应的灵敏点,综合判断断裂带活动分段性。断层形变、地震活动与地下流体活动有着良好的对应性与耦合关系,震源区均表现为“断层闭锁区”特性,发震地点都显示出一种相对平静的状态。基于以上研究,形成从活动断裂带—“坚固体”闭锁段—近震区前兆场地的追踪思路,规划具有一定物理预报思想的标准化断层气流动观测方案,并建立研究区域观测网络的雏形。这对今后全国地震重点危险区流体流动监测台网布设提供技术思路,并为我国地震预报、震情跟踪及防震减灾工作提供重要依据。 相似文献
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2020年2月3日四川省成都市青白江区发生MS5.1地震,震中烈度为Ⅵ度。该地震事件震中位于龙泉山断裂带上,距离成都市中心38 km,是龙泉山断裂带历史上非常罕见的5.0级以上地震事件。针对该事件成因进行了综合分析与研究,具体内容包括:(1)通过收集历史地震资料讨论龙泉山断裂带的地震活动性;(2)利用高质量的波形数据对主震位置进行重定位;(3)根据地震层析成像获得的三维vP、vS以及泊松比(σ)模型分析了孕震构造和流体影响,以及(4)利用固体潮理论模型分析了固体潮与地震触发的相关性。结果表明,本次MS5.1地震发生在龙泉山断裂带北段,震中坐标为(30.732°N,104.529°E),震源深度为15.12 km;震源位于高-低泊松比过渡带附近,并伴随着大范围的低速异常,初步推断与深部流体有关;同时,固体潮在断层面上产生的剪切应力变化,也可能与本次地震的触发密切相关,暗示着在地震发生前龙泉山北段的地震危险性已经达到了较高水平。因此深部流体侵入作用、强震同震效应以及特定孕震构造环境的综合影响可能是导致本次地震触发的主要因素。 相似文献
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为提高华南地区流体地震预测水平和实效,在中国震例及日常工作经验积累的基础上建立华南地区流体地震预测指标体系,并在日常震情跟踪工作中进行检验,以2019年广西北流5.2级地震为例,对该指标体系的异常与干扰及会商机制等进行反思。结果表明:①指标体系中的空间指标、地球化学指标存在应用的局限性;基于M_L4.5震例基础上建立的震级强度指标在震级的判定上存在一定的偏差;②任何单一的预测指标用于地震预测时,都应根据不同区域特点,并结合多测项及其它学科资料进行综合判定,才能得到更为准确的判定结果;③空间分析不能只关注一条断裂带,应从更大的区域范围对成组断裂带进行分析;④地震异常和干扰有时是共生或伴生关系,不能因周围有干扰就直接否定其构造成因;异常分析不能仅局限在省域范围,应加强片区内各省学科间的交流协作,搭建一个可以充分勾通、交流的平台。 相似文献
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T. Yamashita 《Pure and Applied Geophysics》1999,155(2-4):625-647
—Spatio-temporal variation of rupture activity is modeled assuming fluid migration in a narrow porous fault zone formed along a vertical strike-slip fault in a semi-infinite elastic medium. Pores are assumed to be created in the fault zone by fault slip. The effective stress principle coupled to the Coulomb failure criterion introduces mechanical coupling between fault slip and pore fluid. The fluid is assumed to flow out of a localized high-pressure fluid compartment in the fault with the onset of earthquake rupture. The duration of the earthquake sequence is assumed to be considerably shorter than the recurrence period of characteristic events on the fault. The rupture process is shown to be significantly dependent on the rate of pore creation. If the rate is large enough, a foreshock–mainshock sequence is never observed. When an inhomogeneity is introduced in the spatial distribution of permeability, high complexity is observed in the spatio-temporal variation of rupture activity. For example, frequency-magnitude statistics of intermediate-size events are shown to obey the Gutenberg–Richter relation. Rupture sequences with features of earthquake swarms can be simulated when the rate of pore creation is relatively large. Such sequences generally start and end gradually with no single event dominating in the sequence. In addition, the b values are shown to be unusually large. These are consistent with seismological observations on earthquake swarms. 相似文献
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采用双差层析成像方法,对2014年3月27日M4.7和3月30日M4.5秭归震群重定位显示:0～5 km深度层P波高速区分布在仙女山断裂北中段和九畹溪断裂北段,天阳坪断裂一带为低速区;8 km深度层高速区分布在九畹溪断裂东侧,仙女山断裂较低;11 km层高速区仅分布在高桥断裂和周家山—牛口断裂之间地带。在地震集中区的下方(即8～12 km处)存在分布较为稳定的低速区,较大地震事件主要分布在高速区或高低速区交界地带,低速区内则很少有地震分布。局部高速体的存在为岩石发生瞬间破裂提供了物质基础,其与低速体间的梯度带是发震构造常发育的区域。研究区内的仙女山断裂北段、九畹溪断裂正是在该梯度带内发育的两条活动断裂。本地震序列的自地表至5 km和5～10 km深度范围内均有大量破裂存在表明,浅层地震仍在水库渗透范围内,而深部地震则与流体渗透无关。此次地震活动同时存在水库诱发地震和构造地震存在。 相似文献
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Kenta Kobayashi Satoshi Hirano Takashi Arai Ryuji Ikeda Kentaro Omura Hiroyuki Sano Takashi Sawaguchi Hidemi Tanaka Tomoaki Tomita Naoto Tomida Tatsuo Matsuda Akiko Yamazaki 《Island Arc》2001,10(3-4):411-421
Abstract Characteristics of deformation and alteration of the 1140 m deep fracture zone of the Nojima Fault are described based on mesoscopic (to the naked eye) and microscopic (by both optical and scanning electron microscopes) observations of the Hirabayashi National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED) drill core. Three types of fault rocks; that is, fault breccia, fault gouge and cataclasite, appear in the central part of the fault zone and two types of weakly deformed and/or altered rocks; that is, weakly deformed and altered granodiorite and altered granodiorite, are located in the outside of the central part of the fault zone (damaged zone). Cataclasite appears occasionally in the damaged zone. Six distinct, thin foliated fault gouge zones, which dip to the south-east, appear clearly in the very central part of the fracture zone. Slickenlines plunging to the north-east are observed on the surface of the newest gouge. Based on the observations of XZ thin sections, these slickenlines and the newest gouge have the same kinematics as the 1995 Hyogo-ken Nanbu earthquake (Kobe earthquake), which was dextral-reverse slip. Scanning electron microscopy observations of the freeze-dried fault gouge show that a large amount of void space is maintained locally, which might play an important role as a path for fluid migration and the existence of either heterogeneity of pore fluid pressure or strain localization. 相似文献
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2003年呼和浩特城区流体异常特征及其地震地质意义 总被引：1，自引：1，他引：0
通过对2003年3月呼和浩特城区出现流体异常的落实和跟踪监测, 讨论了水温和水汞异常的成因, 并分析了大青山地震带的地震动态。 地下流体和地震地质资料表明, 呼和浩特城区3月中旬出现的地下流体异常是区域地壳活动的结果, 是呼-包盆地地壳活动引起新华广场断裂的活动, 断裂活动破坏了地下浅层的隔水层, 深层热水上涌形成了流体异常。 呼和浩特城区流体异常与6月10日托克托县MS4.2地震都是岩石圈深部活动在地壳内的反映, 2003年3月以来呼和浩特城区出现的流体异常应该是地震的前兆。 西龙王庙的流体异常还未完全结束。 相似文献
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A simple cyclic process is proposed to explain why major strike-slip fault zones, including the San Andreas, are weak. Field and laboratory studies suggest that the fluid within fault zones is often mostly sealed from that in the surrounding country rock. Ductile creep driven by the difference between fluid pressure and lithostatic pressure within a fault zone leads to compaction that increases fluid pressure. The increased fluid pressure allows frictional failure in earthquakes at shear tractions far below those required when fluid pressure is hydrostatic. The frictional slip associated with earthquakes creates porosity in the fault zone. The cycle adjusts so that no net porosity is created (if the fault zone remains constant width). The fluid pressure within the fault zone reaches long-term dynamic equilibrium with the (hydrostatic) pressure in the country rock. One-dimensional models of this process lead to repeatable and predictable earthquake cycles. However, even modest complexity, such as two parallel fault splays with different pressure histories, will lead to complicated earthquake cycles. Two-dimensional calculations allowed computation of stress and fluid pressure as a function of depth but had complicated behavior with the unacceptable feature that numerical nodes failed one at a time rather than in large earthquakes. A possible way to remove this unphysical feature from the models would be to include a failure law in which the coefficient of friction increases at first with frictional slip, stabilizing the fault, and then decreases with further slip, destabilizing it. 相似文献