乌鲁木齐城市活断层发震构造模型初探

根据地表活断层资料、深地震反射剖面资料、石油地震剖面资料、流动地震观测和小震精确定位资料,通过与北天山山前典型发震构造的对比及逆断裂-褶皱与推覆构造的基本结构特征,初步建立了乌鲁木齐目标区发震构造模型。乌鲁木齐目标区可分为2个主要的地震构造,它们均是逆冲推覆构造。西侧为北天山山前逆冲推覆构造,由根部逆断裂、中部滑脱面和前缘挤压褶皱隆起带组成,根部逆断裂及前缘挤压褶皱带上发育全新世活断层,滑脱构造具有自南向北扩展的特点,未来的7级强震可能发生在根部断裂附近,而前缘挤压褶皱隆起构造,即西山隆起及其相伴生的西山断层和王家沟断层组、九家湾断层组,不具备发生大于6.5级地震的条件。东侧为博格达弧形推覆构造的西翼,其发震构造也由根部逆断层、中部滑脱层和前缘挤压褶皱隆起带组成,推覆构造具有自南向北扩展的特点。现今的推覆体前缘为阜康南断裂和古牧地背斜。该推覆构造带内部的雅玛里克断层、白杨南沟断层、碗窑沟断层和八钢-石化断裂,不是全新世活动断层,不具备发生大于6.5级地震的条件。     

新疆主要逆断层-褶皱构造区基本地震构造特征与潜在震源划分问题

本文介绍了新疆主要逆断层-褶皱构造区的基本特征,并对其潜在震源划分问题进行了初步的讨论。北天山山前推覆构造及乌鲁木齐以南的逆断裂-褶皱构造相对比较简单,由根部断裂、推覆体和前缘逆断裂-褶皱构造所组成;强地震的极震区或地震动的高值区可能位于推覆构造的根部断裂附近,而地震地表破裂和同震地表变形则位于山前逆断层-褶皱带内。南天山的柯坪推覆构造、库车推覆构造、帕米尔东北缘的弧形推覆构造,虽然也由多排逆断裂-褶皱构造带组成,但是其中的规模巨大、发育时间较长的逆断裂-背斜带,往往具备发生强震的条件。强震的极震区分布与地震地表断层位置比较一致,可作为强震的潜在震源。盆地内的新的盲逆断层-褶皱构造也具备发生6.5—7.0 级地震的能力,应作为震级上限为 7.0 级的潜在震源。由于对逆断层-褶皱构造的深浅构造关系及发震模型认识的不足,在潜在震源划分中应考虑这种不确定性。同时在潜在震源区划分中,还应考虑地震构造区的地震活动历史及构造活动性参数。     

新疆主要逆断层-褶皱构造区基本地震构造征与潜在震源划分问题

本文介绍了新疆主要逆断层-褶皱构造区的基本特征,并对其潜在震源划分问题进行了初步的讨论.北天山山前推覆构造及乌鲁木齐以南的逆断裂.褶皱构造相对比较简单,由根部断裂、推覆体和前缘逆断裂.褶皱构造所组成;强地震的极震区或地震动的高值区可能位于推覆构造的根部断裂附近,而地震地表破裂和同震地表变形则位于山前逆断层.褶皱带内.南天山的柯坪推覆构造、库车推覆构造、帕米尔东北缘的弧形推覆构造,虽然也由多排逆断裂.褶皱构造带组成,但是其中的规模巨大、发育时间较长的逆断裂.背斜带,往往具备发生强震的条件.强震的极震区分布与地震地表断层位置比较一致,可作为强震的潜在震源.盆地内的新的盲逆断层.褶皱构造也具备发生6.5-7.0级地震的能力,应作为震级上限为7.0级的潜在震源.由于对逆断层.褶皱构造的深浅构造关系及发震模型认识的不足,在潜在震源划分中应考虑这种不确定性.同时在潜在震源区划分中,还应考虑地震构造区的地震活动历史及构造活动性参数.     

汶川Ms8．0地震断层映秀-南坝段的活动方式、形变特征及其形成机制

通过对2008年5月12日发生的汶川8.0级地震的发震构造--中央断裂映秀-南坝段地震地表破裂、地表形变及断裂上余震迁移等特征的详细调查和分析,结果表明:(1)白映秀至南坝,断层活动方式表现为由逆冲逐渐过渡为逆冲-右旋走滑、再到走滑分量与逆冲分量大致相当,同时断层两盘滑动伴有相对弱旋转活动;(2)在断层总体走向NE向、逆冲为主兼右旋走滑活动方式下,局部表现为走向NW向、逆冲为主兼左旋走滑活动方式;(3)地震裂缝与单侧破裂面关系,以及地表重叠缩短形变特征表明,断层活动、应变能释放是在近EW向区域构造应力及NE向局部构造应力综合作用下的结果.依据断层沿线地表裂缝产状的变化,粗略推出映秀至南坝段主应力方向由SEE向NEE方向变化,与前人使用CAP(Cut and Pasate)方法求出的主余震源机制方向基本一致.     

基于GIS的构造裂缝综合分析技术及应用

目前虽然有许多种方法可以进行构造裂缝预测,但由于碳酸盐岩发育区裂缝发育的复杂性,需要综合研究构造裂缝定量预测的新方法.本文以哈萨克斯坦扎纳若尔碳酸盐岩凝析油田为研究和应用对象,提出了基于GIS系统的构造裂缝综合分析技术,通过构造DEM滤波分析、综合曲率分析、裂缝地形因子分析以及DEM构造应力场分析,提取与裂缝有关的构造起伏变化和侵蚀程度指标,对于碳酸盐岩储层利用DEM进行古水文地质条件分析,研究古地貌侵蚀和沉积的空间分布情况.根据构造应力场信息,综合分析不同构造部位岩层发生破裂的可能性及破裂程度,预测区域裂缝和局部构造裂缝发育带、发育程度及发育方向,并取得了不错的预测效果.     

汶川MS8.0地震断层映秀—南坝段的活动方式、形变特征及其形成机制

通过对2008年5月12日发生的汶川8.0级地震的发震构造——中央断裂映秀—南坝段地震地表破裂、地表形变及断裂上余震迁移等特征的详细调查和分析,结果表明：（1）自映秀至南坝,断层活动方式表现为由逆冲逐渐过渡为逆冲-右旋走滑、再到走滑分量与逆冲分量大致相当,同时断层两盘滑动伴有相对弱旋转活动;（2）在断层总体走向NE向、逆冲为主兼右旋走滑活动方式下,局部表现为走向NW向、逆冲为主兼左旋走滑活动方式;（3）地震裂缝与单侧破裂面关系,以及地表重叠缩短形变特征表明,断层活动、应变能释放是在近EW向区域构造应力及NE向局部构造应力综合作用下的结果.依据断层沿线地表裂缝产状的变化,粗略推出映秀至南坝段主应力方向由SEE向NEE方向变化,与前人使用CAP（Cut and Pasate）方法求出的主余震源机制方向基本一致.     

新疆尼勒克1812年地震断层构造特征

研究了1812年尼勒克地震断层的展布、构造类型和组合型式等地表特征，认为属倾滑型地盐碱地。破裂展布与逆冲性质的喀什河断裂一致，可分为三段。地震破裂的类型有正断层、走滑正断层、逆断层和地震裂缝四种，连续性较差，垂直错距约为水平位移的4倍，断裂带东西两端具有不同的特点。最后对发震构造与地表地震破裂的性质不一致问题进行了简单讨论。     

辽河盆地东部凹陷新生代伸展-走滑构造作用及断裂构造特征

基于最新的三维地震资料处理与地震剖面解释、地震相干切片分析和平衡剖面恢复等方法,对辽河盆地东部凹陷所发育的断裂几何形态、盆地演化过程和走滑构造平面特征进行研究,并结合区域板块构造活动背景,分析其对郯庐断裂带新生代时期活动的响应.结果表明:辽河盆地东部凹陷为伸展和走滑两期构造变形叠加的产物,是具有"下断上坳"双层结构的裂谷型盆地.盆地演化过程经历了强烈断陷期(Es3)、区域隆升期(Es2)、断坳转化期(初始走滑期)(Es1)、坳陷沉降期(强烈走滑期)(Ed)和构造反转期(Ng-现今)5个演化阶段.研究区主要发育正断层、逆断层、走滑正断层和走滑逆断层4种断层类型,经伸展间歇期和后期区域挤压作用,发育两期正反转构造.盆地经历的走滑运动过程可细化为初始走滑(Es1),强烈走滑(Ed)和衰减走滑(Ng)3个阶段.     

2011年10月16日新疆精河县5.0级地震震害特征及发震构造

通过对新疆精河5.0级地震现场调查,分析了灾区局部场地效应及房屋震害特征,对震害特点进行了较为全面的分析总结。震害调查显示,灾区房屋主要以老旧的土坯房为主,地震作用使本身老旧的房屋裂缝加宽,破坏加重。同时,受局部场地差异影响,灾区房屋震害具有明显的南北分带的特点。另外,根据地震现场考察,此次地震的发震构造为库松木楔克山前断层,该断裂是发育在北天山山前逆冲推覆体前缘的一条全新世活动断层,沿断裂断错晚更新世以来的各级地貌面和沟谷阶地,并在地表形成断层陡坎和古地震地表变形遗迹。     

断层横向构造在逆冲型地震破裂中的作用——以汶川地震小鱼洞断层为例

大地震破裂大多由横向构造(如阶区、弯曲和分叉)所分割的多个段落组成.2008年5·12汶川地震破裂沿北东走向上穿过了多个横向构造部位,特别在震中北东45 km的位置,小鱼洞断层、北川断层和彭灌断层三者之间呈现复杂的断裂切割相交关系.复杂断层几何结构对破裂的扩展是有抑制还是促进的作用？在相交的断裂段之间是否存在最优的破裂顺序？本文以库仑应力分析为手段,探讨在汶川同震破裂初始30 s内,破裂在多分支断裂中选择扩展路径时的可能应力相互作用.库仑应力分析显示:如果北川断层先发生破裂,其滑动对小鱼洞断层和彭灌断层均产生强烈负应力的抑制作用,而彭灌断层的滑动却反而对小鱼洞断层和北川断层浅部有强烈正应力的促进作用.因此,从准静态应力分析角度,彭灌断层先于北川断层发生破裂的可能性较大,这一破裂顺序与小鱼洞断层参与同震破裂过程的事实相符.此外,小鱼洞断层在链接北川和彭灌断层的同震位移中可能起到桥梁作用,但非静态应力的影响.横向构造在逆冲型地震破裂扩展过程中起到的牵引作用使得逆冲型地震破裂能够比走滑型地震跨越更宽的阶区.横向构造是逆冲断裂带内广泛发育的构成单元,因此在地震危险性分析的最大潜在震级测算中应该考虑其作用.     

岩石物理驱动的储层裂缝参数与物性参数概率地震反演方法

长波长假设条件下,各向同性背景地层中发育一组平行排列的垂直裂缝可等效为具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质.基于不同观测方位的岩石地震响应特征变化,宽方位地震数据不仅可实现裂缝岩石弹性参数与各向异性参数的预测,同时也蕴含着丰富的孔隙度等储层物性参数信息.本文结合实际地震资料提出了贝叶斯框架下岩石物理驱动的储层裂缝参数与物性参数概率地震联合反演方法,首先基于AVAZ反演裂缝岩石的弹性参数与各向异性参数,并在此基础上通过统计岩石物理模型表征孔隙度、裂缝密度等各向异性介质储层参数与裂缝岩石参数的相互关联,并采用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）抽样方法进行大量样本的随机模拟,使用期望最大化（EM）算法估计后验条件概率分布,最终寻找最大后验条件概率对应的孔隙度、裂缝密度等HTI裂缝介质储层参数即为反演结果.测井及实际地震数据处理表明,该方法能够稳定合理地从方位地震资料中获取裂缝岩石弹性参数与各向异性参数,并提供了一种较为可靠的孔隙度、裂缝密度等裂缝介质储层参数概率地震反演方法.     

利用含可控裂缝人工岩样研究裂缝密度对各向异性的影响

利用新方法制作出含可控裂缝的双孔隙人工砂岩物理模型,具有与天然岩石更为接近的矿物成分、孔隙结构和胶结方式,其中裂缝密度、裂缝尺寸和裂缝张开度等裂缝参数可以控制以得到实验所需要的裂缝参数,岩样具有真实的孔隙和裂缝空间并可以在不同饱和流体状态下研究流体性质对于裂缝介质性质的影响.本次实验制作出一组具有不同裂缝密度的含裂缝人工岩样,对岩样利用SEM扫描电镜分析可以看到真实的孔隙结构和符合我们要求的裂缝参数,岩样被加工成八面棱柱以测量不同方向上弹性波传播的速度,用0.5 MHz的换能器使用透射法测量在饱和空气和饱和水条件下各个样品不同方向上的纵横波速度,并得出纵横波速度、横波分裂系数和纵横波各向异性强度受裂缝密度和饱和流体的影响.研究发现流体对于纵波速度和纵波各向异性强度的影响较强,而横波速度、横波分裂系数和横波各向异性强度受饱和流体的影响不大,但是对裂缝密度的变化更敏感.     

Efficient volumetric extraction of most positive/negative curvature and flexure for fracture characterization from 3D seismic data

Most positive/negative curvature and flexure are among the most useful seismic attributes for detecting faults and fractures in the subsurface based on the geometry of seismic reflections. When applied to fracture characterization and modelling of a fractured reservoir, their magnitude and azimuth help quantify both the intensity and orientation of fracturing, respectively. However, previous efforts focus on estimating only the magnitude of both attributes, whereas their associated azimuth is ignored in three‐dimensional (3D) seismic interpretation. This study presents an efficient algorithm for simultaneously evaluating both the magnitude and azimuth of most positive/negative curvature and flexure from 3D seismic data. The approach implemented in this study is analytically more accurate and computationally more efficient compared with the existing approach. The added value of extracting most positive/negative curvature and flexure is demonstrated through the application to a fractured reservoir at Teapot Dome (Wyoming). First, the newly extracted attributes make computer‐aided fault/fracture decomposition possible. This allows interpreters to focus on one particular component for fracture characterization at a time, so that a composite fractured reservoir could be partitioned into different components for detailed analysis. Second, curvature/flexure azimuth allows interpreters to plot fracture histogram and/or rose diagram in an automatic and quantitative manner. Compared with the conventional plotting rose diagram based on manual measurements, automatic plotting is more efficient and offers unbiased insights into fracture systems by illuminating the most likely orientations of natural fractures in fractured reservoirs.     

Seismic characterization of reservoirs with multiple fracture sets using velocity and attenuation anisotropy data

Knowledge about the spatial distribution of the fracture density and the azimuthal fracture orientation can greatly help in optimizing production from fractured reservoirs. Frequency-dependent seismic velocity and attenuation anisotropy data contain information about the fractures present in the reservoir. In this study, we use the measurements of velocity and attenuation anisotropy data corresponding to different seismic frequencies and azimuths to infer information about the multiple fracture sets present in the reservoir. We consider a reservoir model with two sets of vertical fractures characterized by unknown azimuthal fracture orientations and fracture densities. Frequency-dependent seismic velocity and attenuation anisotropy data is computed using the effective viscoelastic stiffness tensor and solving the Christoffel equation. A Bayesian inversion method is then applied to measurements of velocity and attenuation anisotropy data corresponding to different seismic frequencies and azimuth to estimate the azimuthal fracture orientations and the fracture densities, as well as their uncertainties. Our numerical examples suggest that velocity anisotropy data alone cannot recover the unknown fracture parameters. However, an improved estimation of the unknown fracture parameters can be obtained by joint inversion of velocity and attenuation anisotropy data.     

Bayesian seismic inversion for estimating fluid content and fracture parameters in a gas-saturated fractured porous reservoir

Understanding the effects of in situ fluid content and fracture parameters on seismic characteristics is important for the subsurface exploration and production of fractured porous rocks. The ratio of normal-to-shear fracture compliance is typically utilized as a fluid indicator to evaluate anisotropy and identify fluids filling the fractures, but it represents an underdetermined problem because this fluid indicator varies as a function of both fracture geometry and fluid content. On the bases of anisotropic Gassmann's equation and linear-slip model, we suggest an anisotropic poroelasticity model for fractured porous reservoirs. By combining a perturbed stiffness matrix and asymptotic ray theory, we then construct a direct relationship between the PP-wave reflection coefficients and characteristic parameters of fluids(P-and S-wave moduli) and fractures(fracture quasi-weaknesses), thereby decoupling the effects of fluid and fracture properties on seismic reflection characterization.By incorporating fracture quasi-weakness parameters, we propose a novel parameterization method for elastic impedance variation with offset and azimuth(EIVOA). By incorporating wide-azimuth observable seismic reflection data with regularization constraints, we utilize Bayesian seismic inversion to estimate the fluid content and fracture parameters of fractured porous rocks. Tests on synthetic and real data demonstrate that fluid and fracture properties can be reasonably estimated directly from azimuthal seismic data and the proposed approach provides a reliable method for fluid identification and fracture characterization in a gas-saturated fractured porous reservoir.     

新丰江库区上地壳三维细结构层析成像

在新丰江库区布设一个范围约50 km×40 km、由50个地震临时台站组成的观测台阵,接收来自不同方位的人工震源产生的莫霍界面反射波;台阵中的20个台站和5个区域固定台还对2009年3月至2010年5月发生在库区的地方震进行了观测.本文联合利用人工地震莫霍面反射波走时和天然地震直达波走时,采用连续模型反演技术重建了库区上地壳P波、S波慢度扰动和V_p/V_s扰动分布图像.研究结果表明:新丰江库区东、西部地区上地壳结构存在明显的差异.库区东部地区构造复杂,多条断裂在该区呈交叉状分布.北西向的石角-新港-白田断裂带在库区段内具有复杂的岩性和构造特征,该断裂带在新港至双塘一线可能延伸至地下8 km左右;近北东向的断裂带切割地壳较深.峡谷区及大坝以东附近地区存在上、下贯通的波速比高值区,尤其是大坝以西的深水峡谷区,存在一条顺河走向的陡倾角断层裂隙带,为库水渗透提供了良好通道.库区西部地区为相对稳定构造区,完整坚硬的花岗岩体透水性能较差,受库水渗透影响很小.新丰江水库诱发地震的形成与深部构造环境密切相关.峡谷区及大坝以东附近地区上地壳介质性质呈现明显的横向不均匀性,微震分布在介质物性结构的特定部位,"软"、"硬"交错的介质环境是倾滑正断层型微小震产生的可能原因.     

徐家围子断陷火山机构叠置关系解析及其数字化模型参数建立

随着庆深气田勘探开发工作的不断深入,揭示出火山岩气藏以孤立火山机构控藏的特征,火山岩地层的非均质性特征非常明显,为提高火山岩气藏的综合研究程度,实现认识上的飞跃.在松辽盆地北部徐家围子断陷密井网-三维地震工区,开展了地质先验模型约束下的地震火山机构解剖.识别出层状、穹窿和漏斗形三种火山机构;它们的叠置方式有串珠、上叠和...     

Subsurface electrical imaging of anisotropic formations affected by a slow active reverse fault, Provence, France

In seismic hazard assessment studies, near-surface geophysical prospecting is increasingly used to help in identifying active faults and to constrain seismic deformation parameters (fault offset, recurrence…). In the current study, electrical tomography was used (1) to locate the Trévaresse slow reverse fault (Provence, SE France), the source of the most important seismic event recorded in the 20th century in France and (2) to test electrical tomography's ability to detect faults and tectonic deformation in a complex geological environment. Our study is supported by a detailed geologic and geomorphic field study. In the investigated area, where the geology is made of a succession of folded marl and limestone layers, electrical images are strongly influenced by electrical macro-anisotropy which plays a critical role in this survey, depending on the investigation scale. When resolution (i.e. the smallest target that can be resolved) is larger than the layer thickness (at depth and/or for large electrode spacing), inversion is unable to retrieve the real structure. To successfully interpret these electrical images, in terms of tectonically induced dip variations, we constrain field data interpretation by comparing measured and inverted electrical data with synthetic modelling results and geological data. The synthetic models were hypothetical coarse geological structures determined on the basis of geological/geomorphologic information (e.g. outcropping layers). For shallow depths, when the resolution is smaller or equal to the anisotropy scale, an electrical tomogram yields straightforward interpretation of the subsurface structure. Coupled with numerical modelling, electrical results successfully helped in positioning a trench for fault characterization.     

棋盘石隧道断裂破碎带地震动力响应分析

以棋盘石穿越断层破碎带段隧道为背景,采用理论计算与数值模拟相结合的方法,对棋盘石隧道在汶川波作用下的地震响应分析进行了系统研究。探讨了断层破碎带衬砌在地震荷载作用下的破坏方式,并且把数值模拟结果与汶川特大地震震害的公路隧道进行对比分析。结果表明:用松动圈折减系数法估算出衬砌最大弯矩和剪力的数值与数值模拟的结果基本一致,验证了MIDAS/GTS-NX模拟隧道地震时程分析的可行性;同时根据对有限元模型进行时程分析的结果,探讨了断层破碎带处衬砌的破坏方式,并提出合理可行的防治及加固措施。     

复杂断块砂砾岩油藏地震解释

地震构造层位的解释精度对砂砾岩油藏的预测起关键性作用.本文以夏子街油田夏18-36区块砂砾岩扇体油藏的构造和层位解释为例,研究砂砾岩油藏地震精细解释技术.研究中采用快速地震扫描、相干体分析、精细层位标定、构造样式及断裂组合分析相结合的工作思路,在地震资料品质中偏差先天不足条件下,实现了全工区200余口井的井震统一.运用多种解释方法综合印证来提高砂砾岩油藏的解释精度,为油藏参数的反演和储层预测及注水生产奠定了坚实的基础.