煤层应力变化与He, Ar发射关系

岩石、岩体中稀有气体He, Ar的发射能反映地质体中现存的应力状态, 通过对重庆南桐矿区鱼田堡煤矿煤体应力状态与煤、瓦斯突出关系的研究表明: (1)从抽放孔瓦斯中所测的结果表明, 在被卸压煤层的应力集中带有He明显的发射, 在量值上比空气高几十倍, 而且可以随应力集中带的迁移而迁移. (2)氩的组分和同位素的峰值则位于应力释放的位置. (3)在回采面上, He与Ar的变化在瓦斯突出的预测上可以构成重要的数据对; 它们对应力状态的响应比瓦斯的响应灵敏度高得多. (4)在抽放孔中He, Ar, CH4的等值图对于显示煤体(包括其他地质工程体)应力相对大小与方向随时间、空间的动态变化也十分有意义, 具有潜在的利用价值.     

在不同应变速率下三种岩石的b值变化

本文研究了物理性不同的三种岩石在不同应变速率影响下声发射 b 值随应力增加而变化的特征。结果表明:应变速率在(10~(-4)～10~(-8))范围内三种岩石的声发射 b 值都随应力增加而减小。它们的高 b 值区随应变速率下降向应力增加方向偏移。同时,三种岩石的 b 值随应力的变化对不同应变速率的反应程度是不一样的,说明无论是应力状态或是岩石的物理性质都能影响岩石 b 值的变化,但,也都不是决定岩石声发射 b 值的唯一因素。     

利用斜井钻孔崩落资料反演冀中坳陷上地壳应力状态

介绍了用斜井钻孔崩落法分析应力状态的正演方法和反演方法．根据冀中坳陷中部地区和南部地区两个地点共6口斜井的钻孔崩落资料，利用正、反演相结合的方法分析了两个地点的水平主应力方向和主应力的相对大小．结果表明，在冀中坳陷中部地区(饶阳凹陷内)和南部地区(深县凹陷)，水平最大主压应力方向分别为N86E和N77E，上地壳浅部(深度1 000～4 000 m)的应力状态因地点而异，其中冀中坳陷中部地区的3个主压应力的相对大小为SH:SV:Sh=1.38:1.00:0.57，即处在走滑型应力状态；而在冀中坳陷南部地区，3个主压应力的相对大小为SH:SV:Sh=0.80:1.00:0.62，即处于正断层型应力状态．      

不同应力途径下岩石的体积变化

本文介绍了对岩石在不同应力途径下的体积变化进行的实验研究。主要的应力途径有三种,并且都是首先把岩石加载到破裂前一定的应力状态,再分别三种类型加载。实验用电阻应变片测量纵向和横向应变以计算体应变。实验表明:同一种岩石在不同应力途径下膨胀效应有显著的不同。文中用辉长岩的实验数据对过密量和超膨胀量进行了估算。研究表明,过密与膨胀是应力途径变化时岩石体积变化的滞后效应。研究了B型实验过密状态出现的条件。从强度80%左右开始减小最小主应力的B型实验明显表现经历过密状态。从低应力状态(强度50%左右)和高应力状态(强度92%以上)开始减小最小应力的B型实验,岩石均未经历过密状态。最后联系地震预报问题进行了简单的讨论     

岩石受压过程中应力反复对电阻率的影响

在岩石电阻率随压力变化的不同阶段,部份地减低轴向压力后再加压(每回总压降约为破坏应力的10%).研究这种特殊的加载方式下,即所谓应力反复对电阻率的影响.结果如下:(1)对高水饱和度岩石,随压力不断增加电阻率变化的总趋势为上升——平稳——下降的变化形态(包括饱和度为100——70%).对低饱和度岩石(实验中饱和度为70%和50%),电阻率变化的总趋势已改变.(2)对高饱和度岩石共作了十一次应力反复实验.除了水饱和度为71%的岩石在压力为30MPa 处,应力反复时电阻率无明显变化外,其余均呈现电阻率的负异常(下降幅度约2%左右),我国地电台在震前观测到的地电阻率变化以负异常为主.实验结果为解释这种负异常提供一种新的可能机制.(3)在电阻率随压力变化的下降段,特别是接近岩石破坏时,应力反复所引起的电阻率负异常与一般情况下出现的负异常相比,有以下三个特征:a)负异常的幅度要大一个数量级(约-20%);b)不仅应力下降时电阻率下降,而且应力恢复时电阻率仍然下降;c)各个方向电阻率变化的差别很大(约10%).以上这三个特征可作为岩石临近破坏的标志.而一般的电阻率负异常可能只与应力反复有关,并不意味着岩石处于临近破裂的危险状态.(4)低饱和度岩石,应力反复可能引起电阻率的正异常.作者还用      

用P波初动资料确定地震震源机制教程（三）

3震源区的应力状态 3.1压力轴、张力轴和零轴 以上分析表明,破裂面的取向与引起破裂的应力状态有关.在岩石层内,岩石处于高围压状态,如果以p1,P2,P3轴分别表示震源区在破裂前的主(张)应力轴,那么破裂面(即断层面)与最小主(张)应力轴(最大主压应力轴,也就是P3轴)的夹角θ(图19)随内摩擦系数μi的增大而减小(Kirby,1980).     

1976年唐山强震群震后库仑应力演化及其与2020年古冶5.1级地震的关系

采用能够综合协调长期变形和震后短期变形的Burgers流变模型,模拟了1976年唐山强震群引起的震后形变场以及同震和震后库仑应力变化。结果显示:1976年唐山强震群中主震的两个破裂面以及滦县和宁河两次强余震均对2020年古冶5.1级地震表现为库仑应力加载。岩石圈粘弹性松弛效应引起的库仑应力变化显示,震后15年前后,库仑应力演化状态呈现显著的差异性:震后15年内,库仑应力变化剧烈;而震后15年后,库仑应力呈现缓慢的稳定增加状态。该过程与唐山强震群余震区地震活动过程相似,可能暗示1976年唐山强震群余震区应力调整过程已基本稳定。     

青藏高原南部上地壳正断层地震活动的一种可能解释

利用三维弹-粘性有限元分析，探讨青藏高原内部张性构造应力状态的可能形成机制．根据数值模拟结果得到以下结论:如果较破碎的高原上地壳物质具有小于其下部岩石圈物质的有效粘滞系数时，在印度大陆向北的强烈挤压下，青藏高原南部地壳上部仍可以处在张性应力状态下；如果上地壳的粘滞系数较高，则得不到正断层应力状态．模拟结果显示，具体的构造应力状态随岩石圈深度的增加而变化，由浅层的以张性应力状态为主过渡到其下部的走滑断层应力状态．张性应力状态可能主要存在于青藏高原南部的地壳上部．      

地电阻率趋势变化的形态特征与地震

总结26年来全国近百个台站的地电阻率观测资料, 发现可将以月均值为基本数据的地电阻率趋势变化形态分为5种类型, 其中的3种类型属异常变化, 它们有互不相同的定性、定量特征, 并且与地震的关系也不相同:漏斗型地电阻率趋势变化与强震相对应, 勺型变化则与中强震活动有较好的对应关系, 而斜型趋势变化一般不对应地震。本文由受压岩石的实验结果对不同类型的形态特征以及与地震的关系进行了初步的讨论, 认为不同地电阻率趋势变化形态实际上反映了地下岩土层所处的应力状态不同:漏斗型反映了地下岩土层处于高应力状态: 勺型反映地下介质处于中高应力状态: 而斜型则反映地下介质的应力在松弛。所有这些认识对于中期地震预报是有用的。      

地震动态应力触发研究进展

本文从以下几方面阐述了近几年来地震动态应力触发的研究进展:地震动态应力触发问题的提出;地震动态应力触发存在的证据(包括地震频度图中探寻被触发震群和独立地震、数字滤波后新发现的被触发地震和形变仪器记录的同震变化和应力阶跃等);地震动态触发的研究现状和机理等.还提出了目前动态应力触发研究中存在的问题,并对其近期的发展进行了展望.     

溧阳震区岩石磁性的温度和应力效应

本文测试了溧阳地震(M_s=6.0,1979.7.9)震中附近钻井中的岩石在不同温度下磁化率和天然剩余磁化强度随应力的变化。结果表明:1.岩样磁化率为(4-30)×4π×10~4,天然剩余磁化强度为(30-3000)mAm~(-1),居里温度均在580℃左右;2.室温下磁化率的应力灵敏度为(0.4-1.1)×10~(-3)(MPa)~(-1),与其他一些地区同类岩石相比偏低;磁化率应力灵敏度随温度增加,到某一峰值后下降,在邻近居里点处趋于零;3.天然剩余磁化强度的应力灵敏度为(0.2-2.3)×10~(-3)(MPa)~(-1)。分析表明,岩石压磁特性与磁性矿物的磁畴状态有关。 根据实验结果估算的由压磁效应引起的震磁异常仅有1nT的量级,由此推测,该地震前,在溧阳地磁台观测到的近10nT的磁异常很可能主要不是由压磁效应引起的。     

新疆北天山非弹性衰减、场地响应及其震源参数研究

本文利用新疆北天山22个数字地震台的地震波形资料,首先采用Atkinson方法得到了北天山Q值随频率f的关系式为Q(f)=465.2f^0.53; 其次采用Moya方法反演得到了22个台站的场地响应,结果显示,绝大多数台站的场地响应在1附近,其中5个台站的场地响应表现出不同程度的放大效应,可能与台基岩性和仪器工作状态有关; 最后用ω平方震源模型计算了161次地震的震源参数,结果表明,在单对数坐标下,161次地震震级(M_S)与地震矩的对数、震源破裂半径、矩震级呈正相关关系、与拐角频率呈负相关关系、与应力降并无明显的依存关系,进而利用震源参数中的应力降时序图,分析了研究区内2次6级地震前后应力降随时间的变化特征: 表现为震前出现高应力异常,震后趋于低值的变化过程。     

汶川MS 8.0地震库仑破裂应力变化及断层危险性初步研究

利用四川省汶川MS8.0地震的震源机制解及滑动分布模型,反演了由汶川地震造成的同震库仑破裂应力变化;从余震效应与断层相互作用的角度对库仑破裂应力变化进行了分析。结果显示:基于滑动分布模型反演的库仑破裂应力变化能较好地反映与余震分布的对应关系,以最大余震断层面参数(走向/倾角/滑动角:204°/56°/98°)为接收断层,反演结果最佳,83%M>4的余震均发生于库仑应力增加约0.01MPa的区域;库仑破裂应力变化的主要特征为断层北盘大部分区域为库仑破裂应力下降区,断层南盘主要为增加区,断层两端均显示库仑破裂应力变化增加,且分别沿NE和SW两个方向发展。最后,基于活断层分布模型,计算由此次地震造成的已存断层面上的库仑破裂应力变化,结果显示多条左旋走滑断裂库仑破裂应力变化值增加     

西安台地电阻率变化初探

本文通过对西安台地电阻率变化的初步研究表明:西安台地电阻率变化不是地下水位动态变化及其它干扰所引起,在异常期间又无相应地震发生,故认为是一次无震异常变化;西安台地电阻率的主压应变方向(即主轴方位)与地裂缝走向、小震震源机制解主压应力方向大体一致,并且它们都与该区区域应力场方向基本一致。研究结果还表明,西安台地电阻率变化与该区地裂缝活动、小震频次增高等有关,是该区应力-应变状态变化的反映。      

京津唐张地区中小地震应力降的时空分布及其与中强地震的关系

本文使用北京台网数字地震记录计算的应力降,研究了京津唐张地区中小地震应力降的时空分布及其与中强地震的关系。研究结果表明:(1)中小地震应力降的空间分布与地壳的地质构造、活断层分布和走向,介质非均匀性有密切关系。(2)中小地震应力降随时间变化可能反映了应力状态随时间的变化。(3)中强地震的发生与中小地震的高应力降有关。本文的结果可用于首都圈的震情监测预报。     

地应力测量结果的校验和震前观测事实

广东省琼中和甘肃省永靖两地应力站的观测资料,在经过统计分析处理和力学校验后表明,1982年1月25日广东省崖县4.1级地震和1984年1月6日甘肃省武威5.5级两次地震前,相对稳定的区域应力场在孕震后期可能分别受到扰动。测区附加应力状态变化的共同特征是:(1)最大水平主应力曲线呈现非线性变化;(2)主应力方向发生系统偏转;(3)应力的变化趋势在震后迅速恢复稳定,但附加应力水平有所下降。      

地下水动态映震机制的试验与观测研究

本文根据一系列室内外试验与观测研究结果,论述了震前地下水位动态异常信息形成的四个基本环节:①地壳应力活动与含水层应力状态的变化,②含水层变形破坏与孔隙压力的变化;③孔压变化信息在井—含水层系统中的传递;④孔压变化信息在井孔地下水动态中的表现。在此基础上,提出了地下水动态映震特性的若干观点。     

2006年珊溪水库ML 4.6震群静态库仑应力变化及其对后续地震的影响

浙江省珊溪水库2006年2月4日至11日发生8个M_L 4以上地震,最大地震为M_L 4.6地震,截至2009年12月10日,共发生1 063次小地震。为探讨8个M_L 4以上地震主发震断层的库仑应力变化特征以及库仑应力变化对后续地震发生的促进作用,基于库仑破裂准则,计算珊溪水库该M_L 4.6震群的静态库仑应力变化,讨论不同有效摩擦系数对库仑应力变化的影响,并依据Dieterich速率—状态摩擦定律计算并讨论其静态库伦应力变化对后续地震活动性的影响。结果表明,珊溪水库8次M_L 4.0以上地震的静态库仑应力变化及库水下渗导致的静摩擦力变化,对后续地震的发生起到一定促进作用,约76.3%的地震发生在库仑应力变化为正的区域;有效摩擦系数的取值对库仑应力场与余震分布之间的关系影响不大;计算F_11-1、F_11-2及F_11-3分支断层中部的库仑应力变化,发现库仑应力在F_11-1、F_11-2     

75—1型简易地应力仪干扰因素的分析

75—1型简易地应力仪是目前群测点广泛使用的一种测报手段.78年至今,我们在定时连续观测的基础上,发现应力测值受地温、降水、地下水等因素的影响.我们用数理统计的方法对地温、降水的影响作了分析研究,定量排除干扰,以提取地震信息.介质含水量对应力测值的影响介质含水量包括大气降水和地下水位两种成份.含水量的干扰在应力实测中较为常见.例如:每年4—5月份土应力测值开始上升,6—8月份伴随降水过程,应力测值出现起伏变化(图1).雨     

断裂亚失稳阶段及失稳部位特征的初步研究-以南天山西段和汶川地震为例

亚失稳阶段是指应力从峰值时刻到产生快速应力降起始时刻之间的阶段,是断层临近失稳的最后阶段,也是区域应力状态由积累为主转变为释放为主的阶段。识别断层的亚失稳应力状态、探讨强震亚失稳阶段即将面临的失稳部位的特征,寻找确认方法是一个很有现实意义,又很有挑战意义的科学问题。在实验室得到的断层亚失稳阶段的特点为野外识别亚失稳应力状态打下了基础。论文结合实验室已有结果,对处于亚失稳应力状态断层的特点进行了初步探索,研究了失稳前发震断裂的演化,分析了断裂协同化过程及应力状态;初步得到野外强震前断层的亚失稳阶段特征、演化过程以及可能的判定指标。地震发生过程中构造应力和应变的变化可以用Benioff应变分析法对其地震活动进行定量描述,分析研究区应变积累释放特征,探讨震前发震断裂是否存在地震加速活动现象或平静现象,以便与实验室应变观测结合起来进行分析。论文首先分析了前人利用Benioff应变研究加速释放方法的研究结果,探讨了其存在的问题,作者改进了已有方法。文中结合实验室研究结果给出了亚失稳断裂的研究方法,继而对南天山断裂带西段发生过2008年乌恰6.8级地震的卡兹克阿尔特断裂开展了回溯性研究,并使用该方法在研究区对目前的应力状态进行了预测性研究。其次以汶川M_S8.0地震为例,研究地震前后由于介质变化引起的远震转换波到时差的变化特征,从而分析震源区介质所处的应力状态。本项研究在以下方面取得进展:(1)把处于亚失稳阶段的断裂简称为亚失稳断裂,参考实验室关于断层亚失稳应力状态的研究结果,以Benioff应变积累达到支持7级以上地震发生的断裂为研究目标,提出判定亚失稳断裂的4步研究方法:(1)构造区Benioff应变积累足以支持7级以上地震发生;(2)从高应变积累构造区中找出高应变积累且应变开始缓慢释放的断裂;(3)区分断裂的积累段和释放段,根据断裂释放段的协同化程度判定其是否处于亚失稳阶段,寻找失稳部位;(4)判断断裂Benioff应变是否符合加速释放模型,分析亚失稳断裂发震的紧迫性。(2)文中在使用累积Benioff应变的加速释放模型方法时,地震序列的空间范围按断裂选取;在时间尺度选取上,取断裂Benioff应变积累释放曲线上最近的一次积累—缓慢释放时段进行分析。实验室岩石随着应力加载,亚失稳阶段应变积累、释放特征主要出现在断层附近。空间的这种选取方法根据实验室亚失稳阶段研究结果,有一定的构造物理意义。(3)本文以南天山西段为研究区,使用亚失稳断裂判定方法对2008年10月5日乌恰6.8级地震进行回溯性研究,结果显示,卡兹克阿尔特断裂在主震前满足亚失稳断裂判定方法的4个条件,取得了较好的效果;进而使用该方法对研究区现今应力状态进行预测性研究,发现目前柯坪断裂符合亚失稳状态条件的前3条:(1)南天山西段研究区的Benioff应变积累支持7级以上地震发生;(2)柯坪断裂累积Benioff应变支持6.8级以上地震发生,并且Benioff应变积累释放曲线出现波动、转平的趋势;(3)柯坪断裂77.5°—80°E的段落转为应变积累区,位于77.5°E以西的区域应变开始释放;但柯坪断裂目前不符合第4条,地震Benioff应变的释放不符合条件加速模型,表明断裂尚未进入加速协同化阶段。目前仍需密切关注该断裂的地震活动发展情况。(4)利用远震初至波穿越地壳、上地幔等速度界面时产生的一系列PS型透射转换波,测定远震PS转换波与初至P波的到时差Δt_(ps)=t_(ps)-t_p随时间的变化特征有可能监测孕震区转换界面以上有限的地层空间内介质物性的变化。选取2001—2012年作为研究时段,利用四川地震台网的YZP和JJS两台站记录到的兴都库什、苏门答腊南部地区两组震中距变化小于3°的远震,得到两个台站在2008年5月12日汶川M_S8.0地震前后记录的转换波到时差Δt_(ps)的变化特征。结果表明,在2006年以前Δt_(ps)有一个缓慢增大的趋势;汶川地震前约2年左右的时间段内Δt_(ps)出现明显低值过程,最大降幅达0.2—0.3 s左右,超过测量误差4—5倍;震前约2—3个月低值有一定程度的回返。表明本文提出的远震转换波方法在地震监测中有很好的应用前景,值得进一步实验研究。