龙滩库区水库地震震源机制及应力场特征

文中使用龙滩水库地震监测台网记录的波形数据,采用P波初动、SH波和P渡位移振幅比数据计算震源机制解的FOCMEC方法,获取了龙滩库区2006年9月蓄水至2008年底发生的73次M_L2.0以上地震的震源机制解,并在此基础上反演了库区应力场。龙滩库区2006年10月蓄水以来发生的2级以上地震以逆断层型为主,由震源机制解获得的2个地震丛集区应力场的主压应力都近于水平,取向都为NWW-SEE。反映出蓄水后库区仍为以水平NWW-SEE向压应力为主的应力场结构,且最大主压应力倾角更为水平。而最大主张应力及中等应力轴的分布则不一致,显示出在近水平的主压应力背景下,龙滩库区局部应力场的非一致性。通过对龙滩水库地震机制解特征及应力场的认识和讨论,初步提出了龙滩水库诱发地震的发震机理,认为载荷作用所引起的剪应力增大不是龙滩水库蓄水诱发地震的主要因素,而蓄水所产生的孔隙压力作用和库水渗透的润滑弱化作用的耦合作用可能是主要的成因     

汶川M_W7.9和集集M_W7.6地震前应力场转换现象及其可能的前兆意义

2008年四川汶川MW7.9地震和1999年台湾集集MW7.6地震均为挤压推覆构造环境条件下发生的板内逆断层型地震。本文对比分析了两次地震前的CMT解、震区附近的中小地震震源机制解及其反演的应力场可知,集集地震主震震源机制解与用台湾内陆中西部的CMT解反演得到逆断层类型构造应力场吻合,而震区附近中小地震具有随机发生的性质,反演得到了震前与构造应力场不一致的走向滑动类型的局部应力场,但当局部应力场变化到与构造应力场一致时,数月后发生主震;同样,用青藏高原东部的CMT解震源机制反演得到走向滑动类型的构造应力场,逆冲类型的汶川主震与构造应力场的压应力轴吻合,震区附近中小地震反演得到了与构造应力场一致的区域应力场,但震前局部应力场变化为逆冲类型应力场一致时,随即发生主震。说明逆断层型主震区附近随着震源区应力积累,在震前会出现相似的应力场转换现象,当最终转换到与发生主震的应力状态一致时,表明震源区附近应力已达到相当高的应力水平,是发生大地震的征兆,应引起进一步的关注。     

世界四大水库诱发震例的发震原因

新丰江、卡里巴、克里马斯塔和柯依纳四大水库都在活动构造区——地槽区和地洼区。震源应力场的特征是T轴的取向稳定且近于水平,P轴则在与T轴正交的垂直面内呈0°～180°的旋转变化。这种震源应力场与引张性构造应力场有联系。 水库诱发地震的能力在引张应力场内达到最大值:(1)在区域性挤压区,岩块沿老断裂滑动,水沿老断裂渗透。被渗透段的岩块比未渗透的岩块滑动较快,这种滑动速度的差异导致转换引张应力场的产生;(2)在区域性引张区,水的侧压作用导致附加张应力的产生且与构造应力场一致,结果大大增强了水库区总的张应力;(3)库水沿两种张应力所产生的共轭剪切裂隙渗透,降低了界面的抗滑强度。 在活动构造区,库水与张应力场结合是四大水库诱发六级地震的主要原因。     

新丰江水库地震的震源机制及其成因初步探讨

广东省新丰江水库蓄水后地震活动性有很大增高,大部分地震发生在大坝附近的深水峡谷区,形成一条北西方向的密集带,震源深度极浅,随后,在蓄水后约二年半于1962年3月19日发生了6.1级强地震。 根据水准测量与地震波波谱资料的分析确定了主震的断层参数;用P波初动振幅确定了主震前后18个月内150次小地震的断层面解,用平滑P波初动图案求得了2000余次小地震的发震应力方向;计算了水库荷载在库基岩体中产生的位移场和应力场;分析了主震及其几个大余震前的地震纵波与横波的速度比变化情况。 结合地震活动性和地质背景初步讨论了新丰江水库地震的诱发机制,认为:水的渗透作用是诱发这次地震的主要原因。     

水库诱发地震时空演化与库水加卸载及渗透过程的关系 ——以紫坪铺水库为例

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.     

复杂构造环境下水库地震活动性研究——以糯扎渡水电站为例

糯扎渡水电站位于澜沧江中下游,该地区构造环境复杂,活动断层发育,地震频发。本文利用区域构造、糯扎渡库区水荷载变化、云南省区域地震台网2000-2021年地震监测资料,对糯扎渡水库区域断层性质、库水位荷载变化、地震震源参数和水库蓄水前后的地震活动空间等进行综合分析。研究结果表明,糯扎渡水库影响区及附近区域活断层密集,构造环境复杂且存在应力水平较高区域,蓄水前库区地震活动强度较高。伴随蓄水量的增加,微小地震活动频度和强度逐渐增强,显示出蓄水对库区内断层上的应力分布具有明显的扰动作用。蓄水后水库坝区附近和澜沧江库区中段窝拖寨断层区的地震活动频度和强度有所增强,普洱大河库段地震活动强度则低于区域背景地震,但微小地震活动的频度有所上升,且与库水位的周期性变化有一定的相关性。地震活动的空间位置与库区内复杂的构造断层密切相关。在区域构造应力和库区水加、卸载的共同作用下,构成了糯扎渡水库影响区微小地震时间、空间、强度的活动图像。未来区内地震活动仍将受到区域构造应力影响和水位变化及水的渗透作用影响,其地震活动强度可能达到5.0级左右。     

溪洛渡水库影响区地震活动性分析

利用2008—2018年云南省及邻省区域地震台网的地震监测资料,结合区域构造特征、溪洛渡库区水载荷变化,对溪洛渡水库影响区内水库蓄水前后地震活动空间、频度、强度等进行综合分析,并对区域断层性质、库水位载荷变化、震源机制解、地震应力降参数深入分析。结果表明:①溪洛渡水库影响区及附近区域第四纪活动与不活动的断裂交汇,构造环境复杂且存在应力水平较高区域,水库影响区地震空间分布明显受区域构造控制;②水库蓄水初期水位变化对库区基底岩层及库岸岩体影响显著;③溪洛渡水库影响区的构造存在高应力背景,在水载荷变化波动的影响下,触发了构造区的应力释放,且蓄水高水位作用使该区域构造应力以双震的形式得以释放;④库区蓄水后,水库载荷变化对区域构造应力有较大的扰动作用,库区持续的微小地震活动无明显的衰减迹象,表明库岸再造仍在持续。     

卡里巴水库蓄水引起库区应力场变化影响分析

水库地震是近几年国际上地震学和地球动力学领域研究的热点问题。 作为世界上库容最大的卡里巴(Kariba)水库在其蓄水后库区地震活动性不断增加, 并于1963年9月23日发生M6.1地震, 是世界上公认发生过6级以上水库地震的四大水库之一。 对该水库蓄水引起库区应力场变化进行量化估算, 有助于对特大—大型水库蓄水后库区应力场变化及应力触发地震这一基础性科学问题的深入了解。 本文分别应用解析解和数值解方法对卡里巴水库蓄水引起库区弹性应力场、 不排水和排水孔隙压力变化进行了计算分析。 结果表明, 卡里巴水库蓄水引起M6.1地震震源处孔压变化为0.015~0.22 MPa, 库仑应力变化约0.03~0.17 MPa, 触发了此次地震的发生。     

东江水库诱发地震的地震地质背景研究

从区域地质、断裂活动性、构造岩溶等研究入手，应用多种断层活动年龄测定分析、岩组分析、显微构造和小构造分析、构造岩溶和应力场综合分析，提出，东江水库诱发地震与库区主要断裂带的活动性无直接联系，而是受岩溶地层分布和多种构造复合引起的复杂薄弱带的制约。当水库蓄水，水位上升，导致渗水，孔隙压力增大，致使薄弱带内部由于小规模破裂或薄弱面的重新滑动而进行的应力调整引起诱发地震。随着水库蓄水的稳定，内部应力逐渐调整趋于平衡，水库诱发地震活动性将逐渐趋于平静     

不同时期水库地震活动主要影响因素讨论以三峡库区微震活动为例

结合微震活动的流体作用强度检测及孔隙压扩散模拟,讨论了三峡库区不同时期微震活动的主要影响因素。以2008年9月蓄水季为界划分前、后期,前期流体渗透导致的孔隙压力增加,使裂隙或断层面强度降低,是库区微震活动的主要影响因素,这一时期微震频次及ETAS模型参数μ值有起伏地缓慢增大,与库水位加卸载过程关系不明显; 后期由于流体渗透引起的孔隙压力变化趋于零,在新的流体平衡条件下,库水位加卸载过程所导致的裂隙或断层面上的应力变化,成为库区微震活动的主要影响因素,这一时期微震频次及μ值显示出与水位变化明显的关联特征。库区小震震源深度的时间变化支持上述观点。在此基础上,进一步讨论了水库“诱发”和水库“触发”地震的力学差异,认为前者主要缘于流体渗透导致的裂隙或断层面强度的“主动”降低,后者则主要与库水加卸载所导致的裂隙或断层面上应力增强有关。进一步推论认为,流体对小地震“诱发”、“触发”皆可能发生,但中强地震缘于流体“诱发”的可能性非常小,对水库区发生的中强地震,流体仅可能对处于临界状态的断层系统起到“触发”作用。     

新丰江水库诱发地震的构造条件

本文在地质考察的基础上,采用数学模拟方法,重演了本区的地震序列,论证了诱发地震的构造条件。指出,新丰江水库有两组发震构造,它们的活动强度和时间有所不同。诱发地震的发震构造与水库蓄水前构造地震的发震构造属于相同构造体系,唯发震部位更逼近水库。文章还指出,库基弹性变形引起的附加引张应变使部分地区的活动断裂更易于错动。水库荷载还使地震在剖面上有浅层和深层之分。它们的频度与水库水位有不同的相关性     

唐山地震前后的应力变化

在距唐山地震震源约百公里的大港油田,以水压致裂法,在深度1000——4000米之间,测定了69次地应力值,对比了1973——1980年大地震前后八年内的应力值变化.在主震前,构造应力场出现明显变化:(1)水平应力梯度降低,即在最大与最小水平主应力方向呈现应力松弛;(2)水平应力与深度的相关系数降低,即构造应力场受到扰动;(3)断层滑动系数增高,断层出现无震蠕动.此外,结合地质构造与应力测量结果,对唐山地震发生过程中的一些异常现象,如无震蠕动、地下水位变化、浅层和外围地区的应力松弛,以及应力沿断层面向深层和闭锁区的转移等,进行了分析和讨论.      

2009年云南姚安6.0级地震震源机制与发震构造的分析研究

利用P波、SV波、SH波初动及其振幅比联合反演震源机制解的方法,计算了2009年7月9日发生在云南姚安6.0级地震余震序列的震源机制解,同时结合地震序列的空间分布,对姚安6.0级地震的发震断层性质和震区应力场特征进行综合分析。结果分析表明：（1）姚安6.0级地震发震断层为NWW—SEE向的直立右旋走滑断层,与美国哈佛大学的主震CMT解节面基本一致,也与余震优势方向分布一致,证明结果可靠;（2）震区主压应力场优势方向为NNW—SSE向,与其现今区域构造应力场主压应力NNW—SSE向一致,表明主震应力场主要受到现今区域构造应力场的控制,同时还有一些小的余震与主震应力场不同,表明震区应力场的多样性和复杂性;（3）结合本次地震序列的空间分布、震源机制解特征、震区断裂构造特征综合分析,综合判定姚安6.0级地震的发震构造属于马尾箐断裂。     

震源应力场与构造应力场

每个地震按照双力偶模型所得到的震源应力场,有的反映构造应力场,有的反映转换应力场。凡是在已存在的活动断裂上由粘滑发震的震源机制解而得出的P、B和T轴与构造应力场的最大、中等、最小的压力主轴是对应的,只是略有偏离。分析了岩块相对滑动产生的转换应力场,证明由转换应力场所产生的脆性剪切破裂而发震的震源机制解得出的P、B、T轴则与构造应力场三个主轴方向可以完全不符。通过对具体震例分析表明,当考虑了转换应力场之后可对几个地震区的应力场得到统一的解释。因此,在一个地区根据震源机制解来恢复构造应力场时必须先判明:是构造应力的直接作用下的粘滑或剪切破裂,还是转换应力场所形成的、共轭剪切破裂,前者可直接恢复构造应力场,后者则应经过转换寸能恢复构造应力场。     

太行山麓淇县—新乡—焦作地区现今构造应力状态与地震活动关系

本文根据现今断裂活动特征、地下水活动、震源机制等资料初步研究了河南省淇县—新乡一焦作地区的现今构造应力状态。并结合有限元分析计算,初步探讨了应力状态与地震的关系。最后指出了该区有可能发生中强地震的构造部位     

北部湾地震的动力学参数与应力场

从震源机制和动力学参数方面讨论了北部湾地震的震源应力场，结果表明，主震是在北东东向构造的作用下发生的，同时计算了动力学参数如破裂长度，地震矩，应力降，破裂面积和平均位错等，并探讨了非线性地震与较大余震的关系。     

唐山地震序列的应力释放调整过程

本文搜集了1976年7月28日至1979年12月31日期间唐山地震序列中所有M_s≥4.0地震的初动资料。这些资料来自于68个地震台的记录图和其它14个地震台的数据。其中,167次地震得到可靠的断层面解。对这些断层面解的分析表明,震源区介质中的应力经历了一个由震前紧张平衡态,经主震后的极不稳定态,逐渐向松驰平衡态演变的释放调整过程;对于余震区的不同部分,该过程存在着细节上的差异。两种平衡态下应力主轴的空间取向基本相同,这意味着制约唐山地区构造应力场的周围环境因素没有因发生唐山地震而改变。因此,该地区的构造运动将有继承性,而地震活动将会间歇性地重现。     

新丰江水库区诱发地震的余震活动

本文综合分析新丰江水库自1962年主震以来,3级以上地震和微震的震源应力场的特点。著者对震源破裂类型作了划分,并探讨了新丰江水库不同阶段3级以上余震和微小余震的破裂类型的异同。最后指出,诱震水库可视为反映广大地区地震活动的敏感点     

新丰江水库5.3级(1964)地震区三角网平差和震源参数反演>.

本文系统地介绍了地震区三角网平差和利用平差结果反演断层参数的随机尝试————动态平差方法.通过新丰江水库5.3级地震区三角测量资料的处理, 进一步阐述如何应用这种方法, 并给出反演5.3级地震断层参数结果:断层走向北东62, 倾向南东, 倾角59, 断层长4.7公里, 上界面深0.45公里, 下界面深4.5公里, 倾向滑距73.4毫米, 走向滑距25.5毫米, 为正断右旋走滑断层, 地震矩 m0=2.01024达因厘米, 应力降=12巴, 释放的应变能下限 E=1.21019尔格.文中依据所得结果, 结合地震机制和构造资料讨论了新丰江水库地震的力源问题, 指出区域应力场是主要力源, 水压应力场是主要的诱发力源。      

青海省共和7.0级地震形成机制再研究

分析了龙羊峡水库区的地质、水条件,研究了１９９０年共和Ｍｓ７．０地震与龙羊峡水库蓄水过程的关系。结果表明,龙羊峡水库的蓄水过程和水位变化与共和地震序列主震和强余震的时间分布、前兆场变化、形变场变化和测震学指标的变化呈对应关系,与国内外典型水库震例相似,说明共和７．０级地震为龙羊峡水库诱发作用所致,属于诱发型构造地震。