安宁河-则木河-小江断裂带应力状态分段特征的数值模拟研究

以川滇地区地壳运动GPS观测、地壳上地幔结构模型、地震精确定位、构造应力场、断层滑动速率和岩石圈流变特性等观测和研究结果为约束,采用多组不同尺寸的摩擦接触单元表示断裂带,建立包含安宁河-则木河-小江断裂带的三维有限元模型,并考虑了1327年以来断裂带上强烈地震活动对研究区域构造应力状态的影响,对断裂带上强震活动的主要控制因素,未来可能的强震危险区分布和构造应力状态的关系进行模拟实验研究.研究结果表明,青藏高原重力位能的影响、相邻块体相互作用是该断裂带系统构造应力分布特征的主要动力学控制因.模拟给出的断裂带应力分布与断裂带上现今b值图像等地震活动参数有一定的对应关系;但同时也发现断裂带上部分异常低b值区落在模拟实验中历史强震活动产生的应力低值区,这种矛盾的对应关系可能受历史强震释放应变能等多方面因素所影响.     

一次中等地震前地下水位异常的典型实例

震前井孔水位异常的报道,国内外已屡见不鲜,本文介绍的是1984年11月北京塔院井捕捉到的一组典型的异常实例,包括水位的趋势异常,水位与气压的正相关异常、短临突降及水位固体潮畸变等。 塔院井位于著名的深大断裂—黄庄—高丽营断裂带的中段,井深361米,观测层为中侏罗系凝灰岩裂隙承压含水层。通过近十年的观测,已查明其正常水位变化的规律,即多年趋势性下降的背景上年变规律清晰,较清楚地记录到水位固体潮、水震波、气压效应及降雨荷载效应等多种地壳应力应变微动态信息。表明,该井井位好,对地壳活动的反映能力较强,已弄清正常动态特征,具有捕捉地震前兆异常信息的可能性和有利条件。     

从水位观测数据中排除非构造因素影响的状态空间分析方法

为了更有效地利用地下水位观测数据开展地震预测,需要排除其它因素对地下水位的干扰.降雨、气压和潮汐是影响地下水位的3个重要的非构造应力因素,对此建立状态空间模型以提取与地震有关的水文异常.这个模型把观测到的地下水位时间序列分解为气压响应、潮汐响应、降雨响应、噪声因子和水位残差5个因子,运用状态空间分析方法,从地下水位的实际观测数据中分解出气压、潮汐和降雨等主要的非构造因素对地下水位的影响,从而得到构造应力影响下的地下水位数据,以便于提取与地震活动有关的异常信息.     

金沙江水网地下水动态在彝良M_S5.7地震前的异常及其特征

金沙江下游水库区地震地下水动态监测网(简称金沙江水网)布设在金沙江下游向家坝水库区与溪洛渡水库区内,共有6口观测井,同时观测井水位与井水温动态。2012年9月7日云南省彝良MS5.7地震前有4口井水位与水温动态表现出明显的下降型异常,异常的时间大体上同步,异常的幅度较大,与地震的对应关系较好。金沙江水网的水位、水温动态干扰较多,特别是降雨干扰十分明显,在这样不利的条件下出现如此明显的异常,除了井震距较小外,可能与观测区与孕震区同处同一个地震构造带有关。     

降雨对深井水位动态的影响

本文根据我国地震地下水动态观测网中降雨对深井水位动态影响状况的普查与在北京、福建汤坑与黑龙江尚志等三个典型地区的现场观测试验的结果,讨论了降雨对深井水位年动态影响的类型、特征与模型及其影响因素、机理等,并依此探讨了我国震例中与降雨有关的三种异常的判据与信度问题。     

万全井水位动态趋势与大同6.1级地震

结合区域构造和地震活动讨论了万全井水位动态在大同6.1级地震前后的异常变化,并认为这种变化反映了区域构造活动的加强与减弱过程,而地震活动与该过程有关。大同6.1级地震是在1983年万全井水位上升异常背景下发生的。相应于异常背景,发生了几次中等强度的地震;到1985年7月,地震活动迁移到NEE向六棱山断裂带上,水位动态由连续三年上升于8月出现下降转折。此后,包括大同6.1级地震,六棱山断裂带上发生了一系列中强地震,水位动态虽然有时呈现突升变化,但动态趋势仍为下降。直到1991年3月26日大同5.8级地震后,下降速率明显减缓,异常过程逐渐趋向结束。     

汶川8.0级地震前龙门山断裂带能量场变化

在大地震的孕育和发生过程中,沿断裂带的应力-应变状态与断裂带周围微震活动有着密切的关系.震前沿构造断裂带附近地震活动的能量释放更能反映地震孕育的动态过程.本文采用自然正交函数展开方法,讨论了2008年汶川8.0级地震前沿龙门山断裂带地震活动能量场的时间变化.结果表明,在汶川8.0级地震前,沿龙门山断裂带能量场的几个主要特征值对应的典型场的时间因子出现非常明显的短期上升变化,可能是该次地震短期异常信息.通过对比分析1976年唐山地震等震例认为,研究沿活动断裂带地震活动能量场的时间变化,可以对地震中长期判断有较大危险性的活动断裂区进行有目的的重点监测和预测.     

下关34井气氡高值异常特征分析

介绍下关34井气氡测点及资料对应地震情况,针对2007-2010年气氡观测资料几乎每年相同时段出现的高值异常现象,结合该井水温、降雨、湿度、水位及可能出现的影响因素分析,认为异常可能是由于湿度和集气容积随水位变化与地震前兆异常叠加的结果,为判别气氡异常提供参考和借鉴,以利于提高气氡观测质量及在地震分析预报中的应用.     

唐山马家沟矿井水位异常分析

地下水动态受水文因素影响较大,对地震和构造活动具有较灵敏的响应。判别并排除各种水文干扰,确认地下水在地震前的异常变化,对提高地震分析预报能力,具有重要作用。马家沟矿井水位动态观测层与地下水开采层为同一含水层,井水位于2010年出现破年变异常,加速持续上升,截至2015年,最大上升幅度约30 m。依据该井水文地质环境特征,根据唐山市区2001-2015年地下水位、降雨量、地下水开采量实测资料,建立合理多元回归模型和三维地下水流动模型,发现地下水开采量减少应为影响马家沟矿井水位动态的可能因素。文中采取的异常识别与分析方法,可为其他类似井孔的地下水动态异常识别及判定提供一定借鉴。     

钻孔应变观测干扰及异常分析

怀来台体积式钻孔应变仪安装于1988年,以应变固体潮为主要观测目标.多年来,取得了连续完整高质量的观测资料.本文列举了怀来钻孔应变的台址背景及仪器观测条件;分析了实际观测中钻孔应变资料受仪器零漂、气压、水位、降雨等因素的干扰;研究了钻孔应变在本区及邻区震前出现的记录曲线畸变、潮汐因子异常、应变固体潮畸变等不同形式的异常变化并对其进行特征分析.研究表明,钻孔应变观测是获取构造活动异常变化信息,进行地球物理研究、地震预测预报的有效途径.     

Relation of deformation behavior with precipitation and groundwater of the Babaoshan fault in Beijing

Introduction The surface of the Earth is the main location where the fluid strongly interacts with solid, and where the atmosphere, hydrosphere, biosphere, and lithosphere strongly interact. Obviously, fault zones as the channels of fluid (water) flow are the focus area of this strong interaction. Earth-quakes, as the products of tectonic activity, occurred near or on the fault zones, can be regarded as one of the results of this strong interaction. Bolt (1999) pointed out that if there were …     

八宝山断层的变形行为与降雨及地下水的关系

利用北京丰台大灰厂观测台站1970——2003年的长期综合观测资料,系统分析了降雨和地下水对北京八宝山断层变形行为的影响. 研究结果表明:当降雨量持续稳定周期性变化,则断层孔隙压也呈稳定周期性变化,断层变形行为也表现出明显的规则周期性变化;当降雨量明显偏低或偏离正常周期性变化,则断层孔隙压周期性消失,断层的变形行为方式也发生改变. 降雨通过改变断层带孔隙压力的变化而影响着八宝山断层的变形行为. 结合该断层已有研究结果,认为降雨和地下水有可能通过改变断层变形行为方式而影响着区域构造应力/应变场的调整. 这一结果将对研究地球浅部流体与固体相互作用提供直接的观测证据.      

北京房山花岗闪长岩体及其附近现今应力状态分析

由本区实测原地应力资料分析认为,总体呈北东走向的八宝山、黄庄-高丽营断裂带总体活动性质为顺时针扭动。断裂带不同地段的实测应力状态各具的特征,不同于京津唐地区实测主压应力的主导方向。运用弹性理论的应力叠加原理计算出断层附近的附加应力状态,则显示了总体呈北东走向的断裂带存在张性反扭活动分量,大灰厂和牛口峪地段断层也存在同样特征。认为自唐山大震后,本区应力状态仍处于调整阶段。测得的较深部位的应力状态也似乎受到了构造活动的影响     

华北地区地下流体中期和转折型短期异常成因分析

结合观测井孔的水文地质条件、大气降水资料 ,深入剖析了华北地区水位、水氡的中期和转折型短期异常变化的直接原因 ,认为水位异常是由于降水量的增大与减少造成的 ,其形成机制主要为降水渗入补给 ;水氡异常的形成原因主要为降水渗入 -混合机制。进而提出“深浅构造的互动作用” ,用以解释流体异常与地震的关系 ,其论点是 :降水、地下水变化可诱发 (活化 )浅层的构造变动 ,而浅层构造活动又引发深部构造活动和地震的发生 ;反之 ,深部构造的活动和地震的孕育 ,使浅层岩石的应力增强 ,在降水、地下水的诱发作用下 ,可导致浅层的构造活动。降水引起的地下水异常是一种广义的地震前兆     

大灰厂跨断层形变资料的地震信息识别

利用具有明显物理意义的断层蠕动模型在充分考虑可能存在的干扰因素影响的基础上，对大灰石台跨断层地形变资料在１９８９年大同地震前后出现的较大幅度变化进行了异常属性分析。结果表明，这个时期的异常变化尽管叠加有一定的降雨影响，但蠕动模型计算得出的地表变化理论值与实际变化有一定程度的符合，显示出在区域应力场作用下，八宝山断层局部地段在大同地震前后可能存在着与区域应力场应力增强及应力调理有关的构造活动。     

唐山断裂带气体组分变异函数空间分布特征

气体是识别构造带展布和活动的敏感组分。 对唐山断裂带高空间分辨率气体地球化学测量数据进行了变异函数计算, 分析了断裂带活动性与断裂带气体浓度的定量关系。 结果表明, 断裂带本身结构特性是控制断裂带气体空间分布的主要因素, 高倾角断裂在地表以狭长条带状为主要特征, 分布气体浓度高值异常, 交会处气体浓度高值异常以环带形式围绕断裂分布。 沿断裂带走向, 各气体浓度呈高值分布, 利用变异函数计算, 确定各气体组分在测量区域内气体浓度与构造相关的空间范围, 据此确定了唐山断裂各段构造敏感气体组分, 在断裂带周边圈定出断裂带活动性重点监测区域。 断裂带气体浓度克里金插值分析结果表明, 唐山地区滦县—乐亭断裂带活动性较强, 唐山断裂带次之, 蓟运河断裂带活动性最弱。 断裂带交会处, 浓度高值异常分布更加明显。     

依据地热井资料探讨北京八宝山断裂北段的基本特点

根据地热井的地层资料,绘制了横穿八宝山断裂带北段的地质剖面图,对八宝山断裂带的深部构造特点进行了探讨,并对几个地热钻孔的地层进行了横向对比。研究结果显示:剖面中存在众多倾角不同、规模不一且相互错断的逆断层,反映出八宝山断裂受逆冲作用非常强烈,同时具有多期性;剖面中存在两条较大的断层,一条是八宝山断裂带的主断层,另一条是雾迷山组小断块被顶托至上部后所形成的次断层,在八宝山一带,次断层的上盘被推覆至主断层线之上将其掩盖,地表仅显示一条断层,即平常所说的八宝山断层,由此可见这并非八宝山断裂带的主断层,在研究及监测中应注意加以区分。此外,根据钻孔地层厚度资料估算,本段主断层倾角约为40°,最大切割深度约为5 000 m。根据地层切割与沉积关系,认为八宝山断裂带最终形成于中生代晚期。      

北京地区的水平形变及其构造含义

本文重新处理了1976—1980年用激光测距对北京地区的一等三角网进行复测所得到的资料。在此基础上分析研究了北京地区水平形变场的特征,结合地震地质资料讨论了它在构造上的含义。文章主要用伸展构造的观点解释了北京地区几个压应变带形成的原因和可能的活动机制     

鲁西隆起重磁异常特征及其构造活动性分析

通过对鲁西隆起区重磁资料的分析和反演计算,研究了沂沭断裂带、齐河—广饶断裂带、聊城—兰考断裂带、丰沛断裂带以及地块内部断裂的重磁异常、莫霍面和居里面深度特征,并讨论了鲁西隆起的地质构造特征和构造活动性.结果显示:鲁西隆起基底广泛出露,沉积层主要分布在由断裂下降盘控制的凹陷内,区内断裂深度达20 km以上,其中蒙山断裂深入至上地幔,控制了蒙山金伯利岩型金刚石矿的产出;鲁西隆起区莫霍面深度为30—35 km,整体呈向西开口的箕形,地块中部地壳厚度较厚,除西侧地壳呈阶梯状增厚外隆起地块四周地壳逐渐减薄;居里面深度介于20—33 km之间,中部地区较深,为整体稳定的地块,断裂带分布位置对应于居里面梯度带;地震活动主要集中于断裂带与莫霍面梯度带交会区以及断裂带上的居里面突变区.      

Hydrogeological interactions between fault zones and alluvial aquifers in regional flow systems

The hydrological influence of fault zones in tectonic areas is usually difficult to depict from field data. Numerical simulation allows representation of such flow systems and an estimation of flow lines and rates. This paper reports on simulations of the groundwater flow in a range‐and‐basin area affected by a regional fault zone, which may drain or recharge an overlaying alluvial aquifer. Different hydraulic conductivity values for the range rocks, the fault‐zone, and the sedimentary infill of the basin are considered, as well as different fault‐zone widths and boundary conditions. Results show that upward and downward fluxes develop in the upper part of the fault zone, controlled by the action of the alluvial aquifer, influencing the recharge of the sedimentary basin. This paper shows the hydrological efficiency of fault zones as preferential flow; it also analyses the constraints that determine groundwater recharge to the surrounding basins. These results contribute to the understanding of hydrogeological dynamics in tectonic areas. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.