油气田典型岩石三轴压缩变形破坏与声发射活动特征——四川盆地震旦系白云岩及页岩的破坏过程

随着二氧化碳地质封存、深部地热开采、地下储气库建设、页岩气开发、二次驱油/驱气等工业应用的快速发展,与地下流体注入有关的诱发地震活动呈现一定的增加趋势.利用声发射实验观测油气田典型岩石在三轴压缩条件下变形破坏过程与声发射活动特征,对研究注水诱发地震过程有着重要意义.本文利用四川盆地现场采集的震旦系白云岩及页岩,采用实验室声发射技术观测研究岩石三轴压缩变形破坏过程中地震波速度等物性参数及声发射事件时空分布特征.实验结果表明:震旦系白云岩及页岩在变形破坏过程中均有一定的声发射活动.根据声发射定位结果,声发射主要集中在破坏前后的较短时间内,页岩的层理面为结构弱面,控制最终破坏面的形态及声发射特征.根据应力-应变结果,白云岩在压缩的后期阶段有一定的扩容现象,但页岩在整个压缩阶段均没有明显扩容现象.研究结果表明四川盆地较古老的白云岩及页岩具有脆性破坏特征,地下流体注入容易诱发微震活动,形成裂缝,有利于页岩气压裂开采.微震活动有利于监测裂缝的发生发展,但同时在页岩气开发及二氧化碳地质封存时应采取相应的预防控制措施进行安全合理的储盖层管理,避免灾害性诱发地震的发生.     

注水诱发地震的研究进展

研究注水诱发地震的特征、发生机理和最大可能震级等对开展诱发地震的预防、危险性评价、减灾策略制定等方面的工作具有重要意义。文章系统地梳理了国内外关于注水诱发地震研究的主要认识和分歧。结果表明：(1)诱发地震的最大可能震级由断层大小和应力状态等地质条件决定,受注水压力和累积注水量等参数的影响;(2)识别诱发地震的可靠方法取决于地震和注水之间的时空相关性,统计模型的参数以及断层活化分析等一系列证据链条;(3)当断层与流体储层之间存在水力连接时,孔隙压力扰动是诱发地震的主要发生机制,反之岩石基质体积变形引起的孔隙弹性应力变化主导了诱发地震的过程。此外,注水诱发的稳定滑动传播到断层的孕震部分、流体的化学作用和小地震级联触发效应也可能在注水诱发地震中发挥重要的作用。研究结果将为注水诱发地震机理研究和减轻破坏性诱发地震灾害提供一定的科学参考。     

中国四川盆地页岩气注水压裂导致断层再活化并诱发M_W4.7地震

本文对中国四川盆地最近观察到的注水诱发地震进行了及时和详细的研究,四川盆地页岩气水力压裂已经开始启动,计划在未来几年里被逐渐开采。包括传染型余震序列模型、震中重定位、13个大地震事件(MW3.5)的震源机制以及库仑破裂应力数值计算的众多证据表明,在地下2.3~3km深度范围内水力压裂短期(每个井位数月)注水过程诱发了一系列最高矩震级达MW4.7的地震。反之,这些诱发地震的出现也支持了注水诱发断层再活化的假设。本文同时讨论了此地区注水压裂为什么会诱发如此大震级地震的地质原因。由于四川盆地中水力压裂作业正如火如荼,这也将有利于地球科学、天然气公司、管理部门和学术界共同探讨显著的注水诱发地震的地区因素,以确保页岩气注水压裂可以有效进行并安全实施。     

重庆荣昌诱发地震区精细速度结构及2010年M_L5.1地震序列精确定位

根据重庆市地震台网和流动地震台网记录到的天然地震资料,利用接收函数反演得到荣昌地区的精细一维速度结构。在此基础上用双差定位法对2010年9月10日重庆荣昌M_L5.1地震序列进行了精定位。结果表明,地震定位精度得到极大提高,震中分布与区域地质构造的关系更加清晰。多数地震集中在主要断层附近并呈条带状分布,震源深度集中在2km附近,与主要储藏层及注水井深度吻合,初步认为该地震序列为注水活动所诱发的构造地震活动。文中获得的精准的速度结构及地震空间分布对于进一步深入研究震区深部地质构造特征、注水诱发地震的机理等具有重要意义。     

山西襄垣-潞城ML2.8有感震动事件类型判别

以2019年12月15日山西长治市襄垣-潞城交界发生的M_L2.8有感地震事件为例,从构造环境、频谱特征、震源参数、破裂机制、同期地震活动和现场调查等方面,对襄垣-潞城地震的震源特征进行分析。结果显示：襄垣-潞城地震具有较同区域地震相对低的频率分布、较低应力降和较大破裂尺度等特征,震源深度位于高低速转换层,且与之后区域同期密集发生的4次M_L≥3.0地震活动具有大体一致的主压应力轴方向,也与震源区赋存介质显示的所受NNE高主压应力作用方向接近。故研究认为襄垣-潞城地震是区域应力增强作用叠加在局部原有NNE向高主压应力的作用下,在矿区诱发的一次浅源地震事件,可能与矿区煤层气开采水压致裂注水,对震源区断层截面起到润滑作用而降低摩擦系数,区域较小的应力变化引起先存断裂活化有关。     

地震序列的一个自相似扩展模式

本文引入地震序列的一种自扩展模式,其地震序列的发生由地震断层的不同尺度的闭锁段相继破裂而发生,同时给出了以力学参数和几何参数定标的断层的自相似破裂机制,用以解决地震断层的分形特征及破裂的慢化过程。     

龙滩水库地震危险性分析

龙滩水库位于云贵高原东南部,是一座高坝、大库容水库,根据已有水库诱发地震的特征,并对该库区的地质构造与主要断层特征、地层与岩性、地震活动背景及水文地质条件等进行分析,认为龙滩水库蓄水后约6年会诱发6-6.5级地震。通过对龙滩水库地震危险性分析,对未来该库区的地震趋势判断具有一定的指导意义。     

西加拿大沉积盆地中的水力压裂和地震活动

绝大多数非常规油气资源的开发有赖于向地下注入大量的液体,这可能使附近断层活动从而诱发地震。在过去5年里,加速的油田注水已经导致北美部分地区的地震频率急剧增加。在美国中部,大多数诱发地震起因于与油气开采相伴生的废水的排放。形成对比的是,在加拿大西部,大多数最近的诱发地震在时间和空间上与水力压裂高度相关,在水力压裂过程中,为诱发局部岩石破裂,在钻井结束的过程中,高压液体被注入。并且,与水力压裂相关的观测到的最大地震震级似乎超越了预测的、经常引用的注入液体体积与最大期望震级之间的关系。这些发现对评估诱发地震危害具有深远的意义。     

注水诱发地震的成因及影响因素探讨

根据胜利油田东营凹陷深井注水所监测到的破裂信号特征分析,结合位于同一凹陷内的角7井注水诱发地震特征,对注水诱发地震的成因进行了探讨.注水过程中地层有无先存破裂面对所诱发的地震产生较大影响,认为诱发地震的震级与注采比和注水井的构造位置密切相关.     

特征地震现象和机制分析

本文介绍了断层活动的一种重要现象--特征地震现象.特征地震是指某些断层长期活动过程中,重复发生的多次大地震往往表现出相似的破裂长度、位错分布、和震级大小,而有些活动断层在多次地震中表现出局部的相似.对断层地震活动的统计分析中,有两种模型,一种就是为大家熟知的G-R经验公式,还有一种就是特征地震模型.到底哪一种模型能够代表断层的活动,用哪一种模型进行地震危险性分析较为合理?南加州断层历史地震的统计资料和一些数值模拟分析的结果表明对于一条成熟的单个断层,用特征地震模型进行解释是更为合理的,而对包含多条断层的较为广阔的地域,断层活动应该仍用G-R公式进行分析.文章的后面对特征地震的机制进行了分析,特别地,我们认为断层的位错分布主要是由断层破裂面处地震前后的应力降决定的.所以对成熟断层而言,断层上发生的多次重复地震由于地震孕育的条件相似,导致断层活动中表现出特征地震这种现象.     

世纪之交我国震源物理研究的进展与展望

从大陆地震震源的观测研究、震源力学的理论研究和震源物理实验三个方面，评述了90年代以来中国震源物理研究的进展.这些进展包括：大陆地震的震源参数测定；利用数字地震资料进行的“现代”震源参数的反演；地震断裂力学的应用和发展；非线性物理学在震源研究中的应用；岩石破裂实验的发展；地震前兆的物理机制的实验研究等.指出了新技术的发展和现代物理科学的发展对90年代以来震源物理研究的重要影响．展望了跨世纪的我国震源物理研究的发展方向，指出震源物理研究的进展必将在大陆地震预测和减轻地震灾害方面发挥积极的作用．     

华北地区部分井孔稀有气体异常研究

介绍了近年来华北地区宝龙等 3口井稀有气体的显著异常 ,并据其特征与井孔水位动态的关系 ,对稀有气体异常的成因进行了理论分析与实验研究。结果表明 ,水位下降 10 0mm ,岩层孔隙、裂隙中的气体体积膨胀 0 0 0 90 % (气体体积百分比 ,下同 )左右。由于地下水位大幅度下降 ,岩层孔隙压力减小 ,积聚在岩层孔隙、裂隙中的气体体积膨胀溢出 ,导致井孔地下水中稀有气体含量出现异常变化。这些异常是干扰因素所致 ,不是地震异     

地震勘探在煤田深部勘查中的应用

为了应对煤炭资源后备不足的现状,对于煤炭资源的勘探,我国加大了深部找煤及矿区外围找煤的力度,地震勘探作为地球物理勘探中一种重要的方法,在找煤、石油、天燃气等方面有着广泛的应用。本文用一个实例介绍了地震勘探在深部找煤中的具体方法及取得的地质效果。     

我国早期的地震科学研究概述

我国早期的现代地震学研究，曾孕育于现代地质学中。用现代科学观点，最早调查研究现场大地震的年代，可追溯到1913年云南峨山7级地震考察。地震台站监测工作，是从1923年地质调查所派李善邦先生前去日本东京学习测震，并于1930年在北京西山郊区建造鹫峰地震观测台开始。最早的地震目录是1913年由上海黄司铎编的“法文中国地震表”。1921年翁文灏先生发表的“甘肃地震考”，首次将史料中的地震情形描述与罗西一福来氏烈度表加以对照，来确定地震烈度，从而提供了更详细、确切的“甘肃地震表”。1922年翁文灏在布鲁塞尔国际地质大会上宣读的“中国地质构造对于产生地震的影响”论文，曾引起与会者极大兴趣与关注，是最早论述我国地震地质和地震区域划分的文献。     

浅层地震勘探在沿海地区隐伏断层探测中的应用

中国沿海地区的第四系厚度变化较大,在大部分地区存在淤泥、黏土和砂层的多重互层情况,这种地层结构对地震波的传播十分不利,容易造成对高频信号能量的强烈耗散。沿海地区又具有人口密度大、工业干扰强烈的特点,地震波的激发、接收条件较差。文中给出了在粤东、天津和唐山覆盖层厚度变化较大的地区,利用浅层地震勘探开展隐伏断层探测的应用实例。较系统地介绍了野外工作、资料处理和解释方法。阐述了在强干扰环境下提高信噪比和分辨率的有效技术途径。所给实例中的反射波组能量强,隐伏断层的反应明显,经跨断点钻探验证,结果证实地震勘探确定的界面深度、断点位置和基岩错距等参数都是可靠的。所述技术方法对类似地区的城市活断层探测和工程物探工作都有较重要的参考价值     

1995年海南东方近海5.2级地震特征分析

总结了１９９５年海南东方近海５．２级地震的地质背景，宏观烈度，地震序列特征，前兆异常以及地震活动与环境因子的对应关系，并提出了未来一年或稍长时间内，该区及附近地区仍存在发生５～６级地震的危险性。     

新疆新源台固体潮潮汐因子特征浅析

采用Venedikov调和分析方法对新源台倾斜固体潮整点观测数据进行处理，得到倾斜固体潮鸩波潮汐因子变化曲线。分析其震兆异常特征，给出了新源台倾斜固体潮潮汐因子异常标准，结果发现异常与周围200km范围内的5级以上地震对应较好，具有较高的预报效能并通过了尺值评分检验。     

乌鲁木齐头屯河上游1999年8月滑坡成因分析

引言1 999年 8月 1 7日新疆头屯河上游庙尔沟一带发生滑坡 ,滑坡体长 70 0 m,宽 3 0 0 m多 ,滑向 1 5 0°。滑坡舌推挤到庙尔沟—昌吉公路西北边缘 ,对交通造成威胁。文中我们对滑坡的结构、成因进行了分析研究。图 1　滑坡区地质示意图( 1)第四系　 ( 2 )第三系　 ( 3)白垩系　 ( 4)侏罗系　 ( 5 )三叠系( 6 )二叠系　 ( 7)石炭系　 ( 8)断层　 ( 9)滑坡Fig.1　 Geological sketch of the landslide area1　滑坡区的区域地质条件从大地构造角度看 ,滑坡位于北天山乌鲁木齐山前凹陷。在地貌上滑坡区是头屯河侵蚀区 ,河流切割深度1 0 0 m,发…     

1980年榆中地下水动态变化原因的讨论

1980年榆中地区较为干旱,年降雨量不足多年平均降雨量的一半。但该区自1980年10月份以来地下水却普遍上升,一些泉水水质逐渐变坏,以致不能饮用。这是否是地震前兆反应,引起了有关部门的关注。为此我们进行了实地考查,目的在于及时地找出变化的原因,为地震预报提供可靠的依据。     

2013年西藏左贡与芒康交界6.1级地震的房屋震害特征

2013年8月12日在西藏自治区左贡与芒康交界发生6.1级地震,该地震宏观震中位于左贡县田妥镇嘎益村-仁果乡吞永村一带,最大烈度Ⅷ度,但不构成Ⅷ度区.根据现场工作队所收集的资料,分析了震区各类房屋建筑的震害特征及其破坏原因,并根据此次地震对该地区房屋所造成的破坏程度提出了防震减灾研究建议,并强调了此类民居需要加强抗震设计.