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1.
为了解水库蓄水过程中,水库诱发地震活动的动态响应机制,本文建立了针对水库诱发地震(Reservoir-induced seismicity,RIS)定量化研究的数理模型,并以紫坪铺水库为例,对库区地质构造及水文地质结构条件、水库蓄水后库区小震活动时空演化特征进行了详细的研究.在此基础上,利用有限元方法计算了水库蓄水过程中弹性附加应力场、有效附加应力场、孔隙压力和断层稳定性的动态变化,讨论了RIS时空演化与库水加卸载及渗透过程的动态响应关系.结果表明:(1) RIS诱发机制的定量化模型可分为2个层次:一是以孔隙介质为载体的流体渗流对岩体变形和稳定性的影响,由流-固耦合形式的岩体变形与孔隙渗流模型进行描述;二是对断层相关的RIS定量研究可将水库附加水头压力沿断层面(区)的扩散与断层库仑应力变化联系起来.两种形式模型方法的结合能为RIS定量研究提供一个相对宏观的力学框架;(2) 断裂渗透结构对孔隙压力变化下断裂的力学响应具有重要的影响,研究区主干断裂可能属于一种上盘破碎带导水、下盘地层及断层核阻水的"下阻上导型"的渗透结构类型,不同程度的具有使地表水体向深部渗流的通道性.库区深部岩体渗透稳定性的差异在很大程度上导致了诱发地震活动对岩性条件的依赖.(3) 紫坪铺水库蓄水后,小震活动在空间分布上呈现出条带状分布、丛集分布和地震迁移的特点,小震震源深度优势分布在地下4~10 km范围内,在通济场断裂与安县-灌县断裂的深部汇聚区域震源分布最为密集.同时,小震活动主要集中发生在脆性程度高、渗透稳定性低的碳酸盐岩地层中,而在岩性较软弱、渗透稳定性高的三叠系须家河组砂泥岩和煤系地层中很少有地震发生.在水库蓄水后地震活动的时间响应特征上,水库西南侧和东北侧两个丛集区的小震活动可能属于"快速响应型"RIS,而都江堰小震群活动可能属于"滞后响应型"诱发地震活动;(4) RIS的发生与库水加卸载及渗透过程中库底岩体有效应力的变化密切相关.在以挤压为主的构造应力环境中,库体荷载作用的结果一般会使库底断层更趋向稳定,而水库附加水头压力扩散的效应则是促使断层趋向失稳,正是这个矛盾双方相互制约与平衡的动态过程,控制了断层库仑应力变化的取向,从而决定了RIS时空演化的规律.  相似文献
2.
基于同震库仑应力变化的汶川地震余震频次研究   总被引:2,自引:2,他引:0  
贾若  蒋海昆 《中国地震》2014,30(1):74-90
在计算同震静态库仑应力变化的基础上,基于速率-状态摩擦定律及与同震静态库仑应力变化相关的余震频次估计方法,研究了汶川地震余震区及附近不同区域内与汶川地震同震静态库仑应力触发相关的"直接"余震频次。结果显示,主震破裂带尤其是主震破裂带南段的"直接"余震频次明显低于实际情况,其原因在于同震库仑应力变化导致的主震破裂面上应力水平的降低。研究结果还显示,汶川地震同震库仑应力变化对余震活动持续时间的影响与震级下限有关。对ML4.0以上余震,持续时间约为震后15~16个月;对ML3.5以上余震,接近60个月。在上述时段内,与同震库仑应力变化相关的"直接"余震占全部余震的比例为44.7%~48.6%。这表明,即使在同震库仑应力变化的"有效"作用时段内,主震破裂面上也大约有50%的余震活动不是缘于同震库仑应力变化的影响,这可能与震后余滑及粘弹松弛等时间相关因素的影响有关。  相似文献
3.
不同围压条件下花岗岩变形破坏过程中的声发射时序特征   总被引:2,自引:2,他引:20  
在室温、围压 50— 60 0MPa范围内 ,采用以Pb为围压介质的三轴实验装置 ,对花岗岩变形破坏过程中的声发射序列特征进行的研究表明 ,花岗岩强度随围压增加而增大 .低围压下 ,样品破坏时系统不失稳 ,破裂前后声发射稀少且时间分布较为随机 .随围压的增高 ,样品破坏时系统失稳 ,随后出现粘滑 ;声发射出现时间随围压增加而提前 .以破坏时应力降发生时间为界 ,一个显著的特征是破前声发射累积数随时间指数增长 ,增长速率随围压增加而加快 ;而破后各粘滑段的声发射累积数随时间却呈线性增长 .声发射b值随围压增加有减小的趋势 .声发射序列时间结构的 f(α) α谱研究表明 ,其多分形性质主要决定于时间密集特征 ,标度指数α的分布范围随围压增加有减小的趋势 .粘滑过程中 ,应力降幅度、应力降释放率及粘滑事件时间间隔均随围压增加而增大。  相似文献
4.
蒋海昆  张流  周永胜 《地震学报》2000,22(4):395-403
不同深度温压条件下的三轴压缩实验结果表明, 花岗岩强度随深度持续增加直至30 km左右. 在地壳浅表部位, 岩石破坏表现为低压突发或准突发失稳, 破坏前后有分布大体均匀的声发射(acoustic emission, 以下简称AE)事件发生; 向下进入以渐进式破坏为特征的深度范围时, 破坏前基本没有或仅有很少的、随时间逐渐稀疏的AE分布, 破坏后也仅有极少的AE被记录到; 在更深的以高压准突发失稳为特征的深度范围, 破坏前依然AE极少, 但破坏后伴随不等周期粘滑应力降的产生而有较多的AE被记录到; 在更高的温压条件下(约26 km), 破坏形式为高压突发失稳, 破坏前即有逐渐密集、累积频次呈指数增加的AE活动; 在35 km深度附近, 岩石强度急剧降低, 样品表现为半延性、延性渐进式破坏, 无AE记录. 声发射b值随深度增加似有减小的趋势, 并且b值在岩石破坏前略小于破坏后. 声发射时间序列奇异性强度因子α的数值分布范围在18 km左右深度的温压条件下最宽, 表明其标度类型最多, 结构最为复杂、无序; 在浅部及更深部位的温压条件下均变窄. 因而, 当温压条件模拟真实的地壳深度向下改变时, 微破裂时间序列奇异性强度因子α的分布范围可能会经历"由窄变宽、再由宽变窄"的变化过程.  相似文献
5.
设计了含圆柱形障碍体的平直断层物理模型,在概念上可模拟断层面上与地震孕育相关的障碍体等强固区域。开展了中等尺度岩石标本的双轴压缩实验,研究标本在变形过程中群体微破裂事件的时空演化。结果表明:(1)由于标本预置断层两盘与障碍体这间、以及断层两盘彼此之间复杂的相互作用,使得交替活动成为含障碍体平直断层标本变形过程中最为显著的特征;(2)含障碍体平直断层标本能够发生动力学失稳的前提条件是障碍体在外加载荷作用下首先发生破坏,微破裂群体在障碍体破坏前后显示不同的时空演化特征;(3)含障碍体平直断层标本失稳前的总变形量较大,弹性变形阶段微破裂累积频次呈指数增长。而在其后的位移弱化阶段,在障碍体及围绕障碍体的围岩区域内微破裂事件稀少,突发失稳发生在相对平静的背景之上;(4)不同构造组合变形过程中的微破裂群体具有明显不同的b值,b值与构造相关的区域性差异是明显的。  相似文献
6.
中国大陆中强地震序列类型的空间分布特征   总被引:2,自引:2,他引:14  
利用中国大陆1970年以来记录相对完备的294次5.0级以上的地震序列,研究地震序列类型的空间分布特征.结果表明在西南地区,川滇菱形地块及其所控制的鲜水河-安宁河-小江地震带及金沙江-红河地震带以主余型序列活动为主,滇西和怒江-澜沧江断裂带以西腾冲-保山块体的龙陵、澜沧等地分布着较多的多震型地震,极少数孤立型地震主要分布于川西北地区,云南地区无孤立型地震.在西北地区,新疆南天山西段以主余型为主,其中柯坪块体与普昌断裂交汇区发生过多震型地震,天山中段则以孤立型地震居多;祁连山地震带以主余型序列活动为主;青海地区以主余型地震居多,但序列类型的区域特征不明显.在华北地区,阴山-燕山-渤海地震带、河北平原地震带及下扬子断块以主余型地震为主,山西地震带北段与NW向阴山-燕山地震带的交汇部位发生过5~6级多震型地震,华北地区南部北纬35°线附近以孤立型地震居多.序列类型空间分布与区域构造运动形式有关,断层内部闭锁单元或障碍体的破裂以及新生的、彼此分离的断裂段的破裂,大多产生主余型序列;多震型地震往往与共轭构造或多组构造交汇相联系;简单断层端部的进一步扩展一般产生孤立型地震.序列类型空间分布与区域深部介质环境也有一定关系,主余型地震大多发生在上地壳高速区或高、低速过渡带内,而多震型地震则较多地发生在上地壳低速区内.  相似文献
7.
在前期严重干旱的背景下,2010年6月27~30日广西西北部出现大暴雨过程,大范围积水成涝.降雨量最大的凌云、凤山交界于6月28日17时开始出现密集的微震活动,形成显著的震群事件.自6月28日至7月15日共记录地震2739次,其中2~2.9级(ML,下同)41次,3级以上地震3次,最大为7月1日10时27分3.2级地震.凌云—凤山震群微震活动与暴雨过程具有明显的时空相关特性,在时间上略有滞后.震中附近大范围内碳酸盐岩类岩溶等浅层构造非常发育,震中位于NW和NE向断裂交汇区域,断层破碎带的存在,成为流体下渗的优先通道.震群空间分布集中、震源深度浅,63%地震的空间范围(半径)或震源深度小于1.6 km、88%的小于2.5 km,98%的小于3.4 km.较大地震震相特征显示,震群活动有流体参与并显示岩溶塌陷特征.由于流体沿断层面的快速下渗,微震似有沿断裂带展布的特征,但较大地震震源机制结果不支持震群活动缘于断层构造运动的猜想.位于震中区流动台记录的大多数地震的垂直向初动向下,且较小地震初动向下的比例更高,意味着大多数微震活动可能缘于岩溶塌陷或裂隙闭合.基于传染型余震序列模型(Epidemic Type Aftershock Sequence model,简称ETAS模型)的定量检测结果显示,流体对凌云—凤山震群的触发作用非常强烈,同时震群地震自激发亦较强.基于孔压的—维扩散方程,模拟了流体渗透导致不同深度孔压随时间的变化,结果显示,流体渗透导致的孔压增加是凌云—凤山震群发生的主要力学动因.在上述研究的基础上,初步提出凌云—凤山震群可能的发震机理.  相似文献
8.
5.12汶川8.0级地震序列震后早期趋势判定及有关问题讨论   总被引:1,自引:1,他引:1  
详细叙述了5.12汶川8.0级地震后早期阶段的序列追踪及强余震预测过程,以期全面、如实地记录震后早期阶段的序列跟踪情况,尤其是在科学认识上的进展、反复、乃至错误.分序列类型判定、最大强余震震级估计、强余震活动持续时间、强余震可能发生地点及19~20日6~7级强余震预测等方面,对当时所依据的科学依据、所得结论、判定过程等进行简要归纳,并站在目前的角度对有关问题进行简单评述.  相似文献
9.
余震活动机理研究综述   总被引:1,自引:1,他引:0  
曲均浩  蒋海昆 《中国地震》2012,28(2):109-120
从介质和应力的不均匀性、力学加载、流体侵入及应力腐蚀、速率-状态依从等几方面对余震活动机理研究进行综述.已有的研究表明,介质和应力的不均匀性是余震产生的基本前提.瞬时蠕变和余滑观点能够从力学的角度解释震后极短时间内余震的快速衰减,而应力松弛过程更有利于解释长时期的余震活动特征.流体侵入及应力腐蚀在一定条件下控制着余震的演化过程.受主震应力扰动影响的断层间的相互作用,始终存在于余震的活动过程之中.各类模型和理论解释都在努力寻求与G-R关系和修改的大森公式这两个统计地震学基本关系的一致性.  相似文献
10.
汶川地震余震活动固体潮调制的统计分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
A statistical analysis on the Wenchuan aftershock activity triggered by tidal forces is systematically studied based on Schusters test, including earthquakes triggered by tidal force, tidal stress and tidal coulomb failure stress. The results show that a group of strong aftershocks which occurred at the end of July to early August in 2008 at the north of Wenchuan were obviously triggered by earth tide, the same conclusion is drawn by Schusters smooth test of the tidal force, tidal stress and tidal coulomb failure stress. In addition, the Wenchuan aftershock activity is obviously triggered by fortnight tide. In the north, the aftershocks happened more frequently in the first and last quarters of the moon, and in the south, the aftershocks happened more frequently in the first and last quarters of the moon and during the full moon.  相似文献
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