论全球岩石圈应力源

目前,已有7000多个原地应力方位被编进了世界应力图计划,其中约有4300个被认为是可靠的构造应力标志,它们所记录的水平应力方位在±25°之内或更小。从原地应力测量推算出的应力方位与从井下爆破深度达4～5km的1～2km处所观察到的应力方位,以及从20km深的地震震中应力场中所推出的结果进行了严格对比。区域均匀应力方位和相对级别的计算,必须首先确定区域的应力类型,特征区的宽度一般是脆性岩石圈上部厚     

滇西北新构造应力场与现代构造应力场的初步探讨

本文通过对滇西北地区地震构造、水系格局以及震源机制、原地应力测量、三角网测量,跨断层位移测量资料进行对比分析认为:以金沙江—红河断裂为界分为东西两区,新生代始新世晚期—中新世之间,欧亚与印度两大板块碰撞后主压应力方向由NE60°转为SE100°,大约向右旋转约40°。上新世—第四纪本区经历了四次重要的地质事件,新构造应力场曾发生几次变化。大理冰后期维西事件使本区新构造应力场发生变化。全新世以来的现代构造应力场,在东区主压应力方向向右偏转约10°,西区向左旋转约10°。因而,全新世—现代构造应力场在西区显示了反扭的特点,而东区仍继承了新构造应力场总体向右旋转的趋势。     

淮南矿区深部地应力场特征研究

利用水压致裂法和套孔应力解除法对淮南矿区-500～-1 000 m深度范围内的12个矿井进行了地应力测量,取得了19个有效测点的数据。数据分析表明：（1）淮南矿区深部地应力场以水平应力为主,构造应力占绝对优势,属于典型的构造应力场类型;（2）地应力量级属高应力水平;（3）垂直主应力、最大及最小水平主应力随深度的增加均呈增大趋势;（4）侧压系数 随深度增大而减小,地应力场有从大地动应力场型向准静水压力场型过渡的趋势;（5）侧压比 的回归曲线分布于Hoek-Brown内外包线带内,且变化趋势与Hoek-Brown曲线相似,但与Hoek-Brown曲线相比,回归曲线 值偏小;（6）最大水平主应力与最小水平主应力的比值范围为1.12～2.02,其中68.42%的测点分布在1.67～2.02之间;（7）最大水平主应力方位为NEE－EW向。最后探讨了淮南矿区地应力与地质构造的关系,分析认为,矿区最大主应力方向与构造运动密切相关,矿区现今构造应力场最大主应力方位与实测最大水平主应力方位大致吻合。     

荒沟蓄能电站地下厂房地应力状态与工程稳定性研究

为了解黑龙江荒沟抽水蓄能电站地下厂房区应力状态 ,在探洞内布置了 4个地应力测点 ,利用空芯包体应力计进行地应力测量。测量结果表明 :最大主应力近于水平 ,最大主应力量值为 9.6MPa ,最大主应力方向为N78°W。根据实测结果对该区应力作用特征进行了分析 ,测量结果与现今区域构造应力场相吻合。在地应力实测和岩石力学性质试验基础上 ,对地下厂房周边应力状态进行了有限元分析 ,为地下厂房轴线的选择提出了建设性意见。     

大伙房水库输水隧洞地应力场特征

为了解大伙房水库输水隧洞地应力场分布对洞室围岩稳定性的影响,采用地质力学方法研究了该区构造形迹特征,阐明了地应力场演化特征,首次将应力场演化划分为4个期次,并结合实测地应力数据建立了工程区地应力场分布模型。结果表明该区是以水平残余构造应力为主的中应力区,最大水平主应力方向为近EW,与洞轴线夹角为39°~46°,对围岩稳定性影响较大。     

安徽金寨沙坪沟矿区地应力测量与现今应力场研究

安徽金寨沙坪沟钼矿位于秦岭—大别山成矿带东段,是近年来我国发现的世界级特大钼矿,其开采设计和地质安全评价备受重视。为了查明沙坪沟矿区现今应力场特征,指导矿区开采设计,在矿区3个700~1000 m深钻孔中开展了水压致裂法地应力测量工作,测量结果表明:(a)矿区最大、最小水平主应力随深度增加梯度系数分别为0.0226和0.0166,与区域地应力背景值基本一致;(b)矿区实测最大水平主应力优势方位为NE-NEE向,与区域构造应力场方向一致;(c)实测地应力数据揭示的应力结构与区域结果存在差异,分析认为,沙坪沟矿区所在的桐柏—大别构造带特殊的构造位置和构造活动机制可能是造成这种差异的主要原因。进一步,利用库伦滑动摩擦准则评价了实测地应力数据,探讨了其对矿区开采设计的意义,结果表明,矿区现今地应力强度不足以导致以断裂失稳活动或地震为表现形式的地应力状态调整事件的发生,从地应力角度讲,沙坪沟矿区目前总体处于稳定的构造应力环境。本文结果,对于沙坪沟矿区开采设计、地质安全评价及大别山造山带东段构造应力场研究有重要意义。     

哈达门沟金矿床构造应力场演化及控矿规律分析

以矿区构造节理统计分析为基础,结合矿区地质特征及区域构造演化,分析了哈达门沟金矿区构造控矿特征及应力场演化。认为山前"钾化带"与矿体就位直接相关,它沟通了复式褶皱核部的隐伏岩体与浅部节理,并成为流体运移的主要通道。与成矿控矿有关的构造应力场可分为四期:第一期变形在新太古代的乌拉山旋回,最大主应力σ1方位15°～195°,共轭节理为NNW和NE向;在成岩、变质作用同时进行下除形成了区内透入性的强塑性叠加小褶皱外还有整体上的大型复背斜。第二期构造应力场作用时间在晚古生代,σ1方位约在160°～340°,形成近SN和NE向共轭节理和西侧的大桦背岩体,这一期有局部的矿化现象;前两期应力场形成了轴向近EW向的叠加褶皱、断裂和两期共轭剪节理等成矿前主要构造。第三期应力场处于主成矿期,变形为燕山运动中、晚期构造,σ1在290°方位近水平扭压,形成EW和NW向共轭剪节理;张扭性应力场使近EW向的节理弯曲变形,并形成追踪张节理,这两类裂隙成为主要的矿液通道及容矿空间。第四期构造应力场应在晚燕山运动及以后,为成矿后构造变形,σ1近直立,整体抬升使矿脉遭受剥蚀而出露地表。     

喜马拉雅东构造结北缘通麦—波密段现今地应力场特征研究

喜马拉雅东构造结是青藏高原构造演化研究的关键地区,规划有川藏铁路和雅鲁藏布江下游水电开发等重大工程,受限于地质地理条件,其现今地应力场尚不完全清楚。本文利用水压致裂法地应力数据,研究了东构造结北缘通麦—波密段现今地应力场,探讨了其构造应力环境。结果表明,通麦—波密段实测主应力随深度增加而增大,1100 m深度内SH和Sh分别为4. 87~32. 47 MPa和3. 05~20. 07 MPa,随深度增加梯度分别为2. 49 MPa/100 m和1. 61 MPa/100 m,略低于青藏地块和东构造结西缘梯度水平,但地应力状态特征参数表明其水平应力作用强度总体上高于青藏地块;SH优势方向为NEE向（N69. 2°±11. 5°E）,相比NNE—NE向区域主压应力方向表现出明显的顺时针偏转特征;现今地应力场由水平向应力作用主导,400 m以浅应力类型为逆冲型,以深转换为走滑型;水平向差应力和构造差应力在600 m深度以下显著增加,构造差应力最大为12. 42 MPa,表明通麦—波密段深部存在相对较强的构造应力作用;库伦摩擦失稳准则分析表明,受地形影响较小的200 m以深实测地应力值总体低于摩擦系数取0. 6时理论地应力水平,并且430 m深度以下地应力值总体在摩擦系数取0. 2~0. 4的理论地应力取值范围内,揭示通麦—波密段现今地壳应力强度尚未达到极限水平,目前处于相对稳定的构造应力环境。最后,讨论了现今地应力场对东构造结北缘重大铁路隧道工程的潜在影响,并提出了应对建议。     

云南白秧坪东矿区控矿断裂带构造岩的方解石组构

断裂带构造岩的方解石组构综合分析,可以推断构造活动的应力场方位,利用e双晶的C—T(C—压应力轴,T—张应力轴)图解推断古应力的方位,已为众多的地质学家在实践中引用。云南白秧坪东矿区推覆构造的华昌山断裂带和水磨房断裂带,是矿区的主要控矿构造,其构造岩的方解石及e双晶极点组构均显示点极密加环带的型式,大部分发育近岩组坐标c轴的光轴极密,代表光轴方向的压力导致沿岩组坐标ab面滑动;在C—T应力系统中,显示华昌山、水磨房断裂带晚期较强烈活动的应力场方位,主压应力方向为SE-NW向,主张应力方向为NE-SW向,断层以左旋运动为主;华昌山断裂带SE盘往NW方向逆冲,水磨房断裂带则由NW往SE方向反冲,与野外宏观构造分析吻合。     

鄂尔多斯地块西南缘宁夏固原地区原位地应力测量结果及其成因

鄂尔多斯地块西南缘新构造活动强烈、地震频发,具有复杂多样的构造变形模式和活动特征。为了解鄂尔多斯地块西南缘地壳浅部地应力分布规律及断层稳定性,利用宁夏固原地区的水压致裂地应力测量数据,结合其他实测及震源机制解资料,分析了鄂尔多斯地块西南缘构造应力场特征。结果表明:①研究区2个钻孔的主应力关系整体表现为SHSvSh,水平应力起主导作用,属于走滑型应力状态,钻孔附近最大水平主应力方位平均为N59°W,与震源机制解获得的青藏高原东北缘主压应力方位有差异,推断鄂尔多斯地块西南缘现今NWW向走滑剪切应力环境的形成可能主要受到海原断裂带和六盘山断裂带的影响,应为局部构造和区域构造应力场共同作用的结果。②利用Mohr-Coulomb准则及Byerlee定律,摩擦系数取0.6～1.0,对研究区的现今地应力状态分析后发现,鄂尔多斯地块西南缘海原断裂带和六盘山断裂带的地应力大小未达到地壳浅部断层产生滑动失稳的临界条件,处于较稳定的应力状态。该研究成果为鄂尔多斯地块关键构造部位的断裂活动性分析和地质环境安全评价提供了参考依据。     

2019年5月18日松原M5.1地震构造机制分析

基于区域地震台网的数字化波形资料,使用ISOLA方法对2019年5月18日吉林松原M5.1地震进行矩张量反演,研究地震的震源机制,并且收集了地震序列中M_L2.5以上地震的震源机制解,采用FMSI（focal mechanism stress inversion）方法反演震中区构造应力场。结果显示：松原M5.1地震的矩震级为4.9,矩心深度为6 km,双力偶分量为91.5%,主压应力P轴方位角、倾角分别为76°和3°,主张应力T轴方位角、倾角分别为166°和16°,震源机制解显示典型的构造地震特征;震中区构造应力场理论应力轴σ₁方位角、倾伏角分别为88.0°和0.9°,σ₂方位角、倾伏角分别为178.2°和9.6°,σ₃方位角、倾伏角分别为352.5°和80.4°,这一结果与区域构造应力场一致。推断认为区域构造应力场触发了2019年松原M5.1地震活动,地震震源机制解的北西向节面与震中区附近的第二松花江断裂现今活动性质完全一致,认为第二松花断裂可能是松原M5.1地震的发震断层。     

利用岩石声发射效应测定海孜煤矿地应力

对海孜矿区宏观地应力进行了理论分析,介绍岩石声发射技术进行地应力测试的基本原理和方法。通过对海孜矿区井田内9个特殊方向定向岩心取样,进行声发射试验,得到了各方向的单向正应力值,各测点的主应力值均为压应力,说明海孜矿区为构造应力场型;再利用地应力计算公式求出3个主应力的大小和方向。试验结果与实际结果基本吻合。      

上海及邻区新构造应力场初步探讨

本文从活动断裂、水系分布方向、地震震源机制解三个方面,对上海及邻区新构造应力场进行了探讨。从新构造期活动断裂的力学性质分析,本区主压应力场方向为北东东至近东西;从水系河谷分布的优势方向推论出的主压应力场方向为96°左右;用本区56个地震震源机制解的 P轴赤平极射投影的极点统计分析法,确定主压应力方向约为80°;三者大体一致,说明它们是同一构造应力场的产物,其主压应力场方向为近东—西向。     

韩城矿区南部构造变形特征与构造成因

以地表观测与最新的地震和钻探等工程资料为依托,运用构造解析研究思路与方法,对韩城矿区南部进行构造应力场与期次恢复,讨论研究区构造变形特征、形成机制及变形期次。分析研究区构造变形特征与构造空间组合关系,划分控煤构造样式,揭示构造成因,进行含煤有利区构造预测与评价。结果显示,区内存在NEE向挤压断块、NEE向复式地堑构造及NNE向挤压隆升-伸展断陷复合构造等3种构造样式,以NEE向复式地堑构造为主;研究区自三叠纪后经历了印支运动期NNW向挤压、燕山运动中期NWW向挤压和喜马拉雅运动期NE向挤压兼右旋剪切与NW-SE向伸展断陷作用3期构造作用,最大主压应力方位分别为335°、285°、44°;NEE向的正断层系是喜马拉雅运动期沿先存的同向优势构造剪节理面进一步发育而成,构成了区内特征性构造,控制了区内煤层空间赋存状况,其发育程度直接影响区内煤炭资源下一步勘查与开发进程。研究区东北部煤层埋藏深度适中,构造简单,是煤炭资源赋存条件最有利区,通过进一步勘查评价,有望成为韩城矿区重要的资源接续地之一。      

鄯善油田裂缝特征及构造应力场

通过野外节理裂缝的观测,钻井岩心裂缝的古地磁定向与倾角测井裂缝解释,分析了鄯善油田构造应力场,得出鄯善油田储层构造裂缝发育方位主要为N30°-40°E,N30°-50°W,为一对NE、NW向共轭断裂.高角度缝和垂直缝为主.鄯善构造带是近南北挤压作用下形成的,侏罗纪末期燕山期构造运动为近SN向的主压应力模式,形成油田内一系列近SN向正断层,以及测量的NE、NW向共轭断裂.鄯善油田储层断裂是侏罗纪末期燕山期构造运动形成的.通过倾角测井椭圆井径曲线分析等方法判别的鄯善油田现今最大水平主应力方向约140°.人工压裂的裂缝方位理论上当为140°,它与320°方位的构造缝如果匹配,可能对压裂产生影响.     

断层周围的弹塑性区及其地质意义

采用弹塑性有限单元方法 ,通过模拟符合实际状况的逐步加载过程所引起应力场和塑性形变区的研究 ,得出如下结果 :①在塑性或韧性剪切形变情况下 ,断裂或形变带的共轭剪切角往往大于 4 5° ;②在双向挤压应力条件下 ,先存断裂的前缘部位没有拉伸应力存在 ,但可能有伸展形变发生 ;③与最大主压应力夹角为 3 0°～ 90°的断层前缘是偏应力的优势方位 ,容易发生塑性剪切形变 ,特别是夹角为 60°左右的断层是最易发生新的构造活动的断层 ;④多数断层两侧一定范围内以及断层内部是相对的低应力区。这些应力的低值区 ,非常有利于矿液和油气的运移、聚集和成藏。     

沙曲矿区地应力及采场地压的综合监测与分析

作为典型复合型顶板的矿山,沙曲矿区的工程地质条件受到多条构造带影响,采煤工作面顶底板均为不稳定性软岩,并含少量裂隙水。为了调查该矿区的地应力条件及地压规律,本文在沙曲矿区的主要开拓巷道中开展了6个地点的地应力测试,结果表明该矿区的地应力场比较均匀,属于准静水应力场。采用现场应力套孔解除和室内围压率测定的方法得到最大水平主应力数值在20.11～22.87(MPa)之间,侧压系数在2.25～2.85范围内,属较高应力;针对24101等工作面的大采高综采巷道进行了煤柱支承压力的现场监测,结果表明24101工作面的巷道煤柱应力分布特点可以分为塑性破坏区、峰值应力区和原岩应力区;同时,对南翼14204工作面顶板进行了离层监测和锚杆测力计载荷观测,结果进一步揭示了随着时间的推移,巷道顶板稳定性的衰减主要是由于离层数量的增加所造成的规律。该地应力及采场地压的综合监测及分析结果对沙曲矿区的支护设计和安全生产具有重要指导和实用价值。     

对“沉积盆地古构造应力场,超压体系与油气运聚”一文的商榷

该文就《复式油气田》刊出的“沉积盆地古构造应力场,超压体系与油气运聚”一文中构造应力与地应力的区别与联系,构造应力、总地应力《有效地应力》与构造形变的关系以及油气运移与地应力或构造应力的关系等问题发表了不同意见。认为“沉积盆地古构造应力场,超压体系与油气运聚”一文中的“构造应力”实质是“地应力”,地应力才是地壳作用在岩体上诸种应力的总和,而构造应力只是构成地应力的诸子应力之一。有效地应力张量是构造     

苏鲁-大别造山带及其周围现代地壳应力场与构造运动区域特征

苏鲁-大别造山带是中国东部华北、华南地块之间的大地构造交界带.本文分析研究了我国东部的地震活动性,并根据1918～2005年间苏鲁-大别及其周围地区发生的1000余个地震的震源机制解,系统研究了应力场的区域特征以及华北、华南地壳应力场构造分区,探讨了其动力学来源以及构造运动特征.结果表明,中国东部大陆华北、华南地块地壳现代应力场和构造运动可以归结为太平洋板块和菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动,以及大陆板内区域块体之间相互作用的结果.华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,受到从贝加尔湖经过大华北直到琉球海沟的广阔地域里存在着的统一的、方位为170°的引张应力场的控制.华北地区大地震的震源机制解均反映出震源应力场为ENE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用.郯庐断裂带等华北地区的北北东走向的断裂带,表现为右旋走滑的现代构造运动特征.来自台湾纵谷的北西西向挤压应力控制了华南块体直至南北地震带南段东部地域的地壳应力场.本文研究结果表明,将中国东部大陆划分成华北、华南两部分的现代地壳应力场分界线,其西部大致与秦岭带相同,然而在大别及其以东地区则逐渐偏离大地构造带,到北纬30°后向东南偏转,在温州附近的北纬27°左右转为向东延伸,最终穿过东海直至琉球海沟.     

大兴安岭呼中火山岩区中生代古构造应力场初探

大兴安岭火山岩带北段呼中火山岩区,在中-晚侏罗世时期,最大主压应力轴方向为NW266°~316°,早白垩世最大主压应力轴为NE12°~50°,显示侏罗纪与白垩纪应力场的应力状态是截然不同的,但都处于拉张环境下。中-晚侏罗世由于NNE-SSW向的拉伸应力场的作用,在本区北部发生构造岩浆活动,形成了上黑龙江断陷盆地如NWW向展布的劲涛-蒙克山中基性火山喷发带,派生的NEE向张扭性应力使前中生代基底构造重新活动,形成大面积火山喷发。而早白垩世在NE-SW向拉伸应力场作用下,"额尔古纳地块"东部形成拗陷带,火山基底构造为NE-NNE向。