地表水体对断层应力与地震时空分布影响的综合分析——以紫坪铺水库为例

为系统研究水库对附近地区地震活动的影响,提出了一个综合分析地震活动性与水库蓄水引起的应力变化的方法并开发了通用性较强的软件。以紫坪铺水库为例,对水库引起的应力变化与库区附近地震活动性变化的关系进行了详细分析。一方面,定量地分析了水库蓄水过程在附近断层附加的库仑应力变化;另一方面,用紫坪铺水库地震观测台网的地震目录,对包括地震发生频度、能量释放速率、b值、空间相关距离等统计参数的时间演化进行了详细解析。数值计算结果发现,无论是荷重还是孔隙压的扩散都在被认为是汶川大地震发震断层的映秀-北川断层和灌县-江油断层的库区下伏段引起了明显的库仑应力变化。地震活动统计特性的时间演化与主要断层的应力变化之间存在明确的且符合岩石力学破坏准则的相关性。据此,初步认为紫坪铺水库在其蓄水过程中对其地下的龙门山中央断层和山前断层有明显的作用     

小湾水库影响区地震活动性探讨

利用区域构造、小湾库区水载荷变化及云南省区域地震台网2000—2021年的地震监测资料,对小湾水库影响区内水库蓄水前后地震活动空间、频度、强度等进行综合分析,并对区域断层性质、库水位载荷变化、震源机制解、地震应力降参数进行深入分析。结果显示:小湾水库影响区及附近第四纪断裂构造交汇,环境复杂且存在应力水平较高区域;水库蓄水对库区基底岩层及库岸岩体影响显著,地震活动明显增强;水库影响区地震空间分布明显受区域构造控制;在水载荷变化的影响下,触发了构造区的应力释放,发生了走滑断层性质破裂的2015年昌宁5.1级地震。     

汶川8.0级地震前紫坪铺库区震源机制及应力场特征

利用2004年8月16日到2008年5月12日汶川8.0级地震前紫坪铺水库数字地震台网和成都数字地震台网的地震波形资料,运用振幅比方法计算了紫坪铺库区486次1.6级以上地震的震源机制参数;根据得到的震源机制参数分析了紫坪铺库区震源机制和应力场的时空变化特征。结果显示:2006—2008年紫坪铺水库水域范围内逆冲型地震很少,走滑型地震增加;距水域较远的区域逆冲型地震的比例偏高,走滑型地震没有增加;各区域的平均主压应力场的方位在汶川8.0级地震前出现了不同程度的偏转和扰动。     

紫坪铺水库蓄水前天然地震活动

紫坪铺水库位于龙门山断裂带。了解和掌握水库蓄水前库坝区及其周围天然地震活动背景水平,可对水库诱发地震的危险性进行前期评价,可为蓄水后的诱发地震活动监测提供可靠的鉴别依据。紫坪铺水库地震台网在水库蓄水前运行逾1年,本文用这批资料提供表征库区及附近和库坝区蓄水前天然地震活动水平确切实用的各项指标。用全国和四川台网地震资料,给出含库区的较大区域地震活动背景和对库区的影响。     

利用三维孔隙弹性模型探讨紫坪铺水库对汶川地震的影响

本文基于三维孔隙弹性理论,建立了紫坪铺水库及周边地区的有限元模型.根据紫坪铺水库开始蓄水到汶川地震发震时刻的水位变化情况,计算了整个区域的孔隙压力和库仑应力.详细讨论了断层及周围地层的弹性模量和扩散系数对计算结果的影响.计算结果表明:从弹性角度看,断层的弹性模量对汶川地震震源处的库仑应力影响很小;震源处的库仑应力随着断层和周围地层的扩散系数增大而增大.当给定弹性模量和扩散系数代表性值的时候,计算结果表明在汶川地震发震时刻,震源处的库仑应力变化量为+1 kPa左右,这表明紫坪铺水库使得汶川地震发震断层更加危险.是否这个量级的库仑应力就能够触发汶川地震还需要进一步探讨.通过分析库区周边小震的分布,发现小震分布区域均是库仑应力增加的地区,因此紫坪铺水库周边的小震应该与紫坪铺水库蓄水有直接关系.     

利用三维孔隙弹性模型探讨紫坪铺水库对汶川地震的影响

本文基于三维孔隙弹性理论,建立了紫坪铺水库及周边地区的有限元模型.根据紫坪铺水库开始蓄水到汶川地震发震时刻的水位变化情况,计算了整个区域的孔隙压力和库仑应力.详细讨论了断层及周围地层的弹性模量和扩散系数对计算结果的影响.计算结果表明:从弹性角度看,断层的弹性模量对汶川地震震源处的库仑应力影响很小;震源处的库仑应力随着断层和周围地层的扩散系数增大而增大.当给定弹性模量和扩散系数代表性值的时候,计算结果表明在汶川地震发震时刻,震源处的库仑应力变化量为+1 kPa左右,这表明紫坪铺水库使得汶川地震发震断层更加危险.是否这个量级的库仑应力就能够触发汶川地震还需要进一步探讨.通过分析库区周边小震的分布,发现小震分布区域均是库仑应力增加的地区,因此紫坪铺水库周边的小震应该与紫坪铺水库蓄水有直接关系.     

紫坪铺水库库区介质衰减、台站响应和震源参数研究

利用紫坪铺水库数字地震台网和成都区域数字台网中的油榨坪台2004年8月到2008年5月12日汶川大地震前的紫坪铺库区2级以上地震波形资料,采用Atkinson方法计算了紫坪铺水库库区地震波非弹性衰减系数、几何扩散系数和介质品质因子;利用Moya等提出的方法计算了台站场地响应;对震源谱的低频水平和拐角频率进行了联合反演,并计算了紫坪铺库区287次1.6级以上地震的震源波谱参数,同时讨论了它们之间的关系。结果表明:紫坪铺库区Q值与频率的关系为Q(f)=47.8×f0.91;场地响应均表现为与频率相关;紫坪铺库区小震地震矩、震级与震源谱拐角频率的依赖关系不明确,这可能与水库诱发地震有关     

漫湾和大朝山电站水库诱发地震活动及其构造环境研究

位于云南澜沧江中段的漫湾和大朝山两电站水库位置相邻、大小相仿,坝高和库容均达到可能诱发地震的规模,都处于构造复杂的逆断层环境,但蓄水后库区地震活动水平明显不同,其中漫湾水库有明显的诱发地震活动,而大朝山水库蓄水5年来库区未出现地震活动明显增强现象.通过对漫湾和大朝山两电站水库蓄水后库区地震活动、库区地层和断层特点、地震活动与库区地层和断层特点的关系进行分析,认为沿断层的库水渗透、岩溶塌陷、水库规模、高应力环境、规模较大断裂的通过和断层力学环境等,并不是这两个电站水库诱发地震活动的主要因素;而马街、腰街、哨街一带发育有NE和NW向断层,且多为正断层性质,断面多倾向水库一侧,这些断层的破裂可能是诱发水库地震集中发生的重要原因.     

紫坪铺水库库区震源波谱参数研究

利用紫坪铺水库数字地震台网和成都区域数字台网中的油榨坪台2004年8月到2008年5月12日汶川大地震前的地震波形资料,采用遗传算法反演计算了紫坪铺库区261次1.6级以上地震的震源波谱参数.结果表明紫坪铺库区中小地震的地震矩Mo在1.35×1012～5.98×1014 N·m之间;应力降随着震级的增加而升高;库区小震震源谱拐角频率与地震矩、震级的依赖关系不明确,这可能与紫坪铺水库蓄水后库区压力增加,且水体沿着龙门山断裂方向扩散和渗透有关.     

紫坪铺水库与汶川地震关系的讨论

利用紫坪铺水库专用地震台站和加密地震台站资料,使用双差法完成了震前930次地震、汶川8级主震和5, 789次余震的重新定位,探讨了紫坪铺水库与汶川地震之间的关系,获得了有利于证明它们之间密切关联的事实: 1)紫坪铺水库2005年蓄水之后出现了水磨、深溪沟和都江堰震群,地震应变能释放增加了200%,与库水位变化密切相关,在汶川地震前呈现出加速释放的现象; 2)野外调查表明存在1条贯穿紫坪铺水库库区、走向NE的同震地表破裂带,与中滩铺断层位置一致; 3)余震分布以中滩铺断层为界,西北上盘多,东南下盘少; 4)利用P波初始到时重新确定出的汶川主震发震时刻为27分59.5秒,初始破裂深度在6～9km左右,直接位于水磨震群之下; 5)汶川主震与发生在2008年4月5日水磨震群中的1次小震的各个台站到时差相同。     

永胜6.0级地震的地质构造背景及发震构造

阐述了永胜Ms6．0级地震震区的地震地质构造背景与构造应力场，结合本次地震的裂度分布几何形态、震源机制解、主余震震中分布和地表破坏等资料，讨论了地震的发震构造，认为程海断裂宾川－金沙江段是该地震的发震断理解。程海断裂宾川－金沙江段以左旋走滑活动为主，兼具正断层性质。     

汶川MS8.0地震余震震源机制时空分布特征

本文利用CAP波形反演方法,获取了汶川M_S8.0地震序列中312个具有较高信噪比波形资料的4级以上余震的震源机制解和震源深度. 基于震源深度空间分布与震源机制时空分布,分析了主震后余震区断层行为特征与应力场时空变化,并对龙门山断裂带中北段的发震断层面几何形态进行了初步探讨. 获得的主要认识如下:(1)余震震源深度分布存在显著的空间分段差异. 绵竹以西的余震区南段与平武以东的北段余震深度范围大于中段(绵竹-平武段),但深度小于5 km的5级以上超浅源地震主要分布在明显偏离龙门山断裂带走向的理县NW向分支与余震区北端NNE向分支,而中段余震主要分布在7~19 km深度. (2)余震机制类型存在明显的时空差异. 余震区中段逆冲型地震占绝对优势,理县NW向分支余震则以走滑型为主,机制类型随时间变化不显著. 沿龙门山断裂带走向的余震区南段,早期(2008年8月底前)逆冲型地震比例高于走滑型、晚期走滑型地震比例显著升高并超过逆冲型;而余震区北段早期走滑型地震占绝对优势、晚期逆冲型地震比例大幅上升且超过走滑型. 南、北两段余震机制类型比例的显著变化,可能是余震区两端断层调整性运动的表现. (3)节面走向及P轴方位优势方向均存在显著的空间差异. 南段NWW向P轴方位与区域应力场一致,中段及理县NW向分支P轴优势方向NEE,而北段具NWW和NEE两个优势方向,这种差异反映了余震活动除了受区域应力场控制外,还受到主震引发的局部应力场的控制. 节面走向的多方位分布则反映不同走向的构造参与了主震后的余震活动. (4)沿龙门山断裂带走向,余震区南段具深部缓倾角、浅部高倾角的铲形断面特征;中段深部倾角均值较稳定、浅部倾角均值随深度减小而增大;北段倾角均值相对稳定,显示其断面几何形态相对简单. 上述不同区段倾角均值随深度的变化揭示龙门山断裂带中北段断层面几何形态复杂.     

紫坪铺水库附近都江堰震群小震震源机制解分析

2008年2—4月,位于汶川大震初始破裂点的紫坪铺水库附近发生了一系列的小震活动,它们与汶川地震和紫坪铺水库小震的关系值得研究。本文采用CAP方法,反演了紫坪铺水库7个专用数字地震台站的数据,得到震级大于M_L 1.0的28个震源机制解。结果表明:有19个地震事件集中在紫坪铺水库东南方向的都江堰附近,最大地震为逆冲型,发震机制为逆冲型带走滑分量,少量带正断层分量;从深度剖面看,地震震源深度主要集中分布在地下13km附近区域,都江堰震群丛集在前山断裂带上,其它地震散布在中央断裂带上;发震最大主压应力方向随时间的变化具有从最大主压应力方向变化比较大到趋向一致的演化过程。这些现象说明龙门山断裂带在都江堰附近存在1个凸凹体,形成应力集中点,引发都江堰震群活动,由此迫使龙门山断裂带前山断裂发生逆冲性活动,从而加剧了龙门山断裂带中央断裂的活动,在一定程度上加速了汶川地震的发生。     

Relative location and source mechanism of inland earthquakes in Northern Egypt

We have relocated 259 inland earthquakes in northern Egypt using the double-difference hypocenter technique. Among this dataset we are able to determine source mechanisms of 200 events using P-wave polarities and amplitude ratios as well. The studied earthquakes have been recorded by the Egyptian National Seismological Network from October 1997 to December 2006 with local magnitude (M_L) varies between 1.5 and 5.0. Three earthquake dislocations have been defined namely: Dahshour, southeast Beni-Suef, and Cairo-Suez district. Earthquake activities tend to occur in clusters along the first dislocation (Dahshour) however, relatively scattered along the second (southeast Beni-Suef) and the third (Cairo-Suez district) dislocations. At Dahshour dislocation three distinct clusters have been distinguished. Source mechanism solutions of Dahshour earthquakes displayed normal faulting with a strike-slip component to strike-slip faulting with a minor normal dip-slip component. Most of earthquake focal mechanism orientations are varying from NE-SW to NW-SE. The fault plane solutions of Beni-Suef earthquakes represented normal faulting with a strike-slip component. If the NNW-SSE striking plane has been chosen to be the actual fault plane, some solutions would indicated normal faulting with a sinistral strike-slip motion and other reflect normal faulting with a dextral strike-slip component. The fault plane solutions of Cairo-Suez district earthquakes are compatible with E-W to ENE-WSW striking normal fault with a dextral strike-slip motion.     

云南地区现代构造应力场研究

利用云南及周边地区中强地震震源机制解资料,采用对震源机制参数进行统计的方法,详细分析了地震断层类型和云南地区的现代构造应力场特征.结果表明,云南地区发生的中强地震走滑型地震占绝大多数,比例为80%,正断型和正走滑型与逆断型和逆走滑型地震所占的比例相当,分别约为8%.云南地区应力场接近水平,地震错动面的倾角较陡.云南地区...     

Study on the Recent Tectonic Stress Field in the Yunnan Region

In this paper, using focal mechanism solutions of moderate-strong earthquakes in Yunnan and its adjacent areas, and based on the statistical analysis of the parameters of focal mechanism solutions, we discussed in detail the earthquake fault types and the characteristics of the modern tectonic stress field in the Yunnan region. The results show that most moderate-strong earthquakes occurring in the Yunnan region are of the strike-slip type, amounting to 80% of the total. Normal faulting and normal with strike-slip and reverse and reverse with strike-slip earthquakes is almost equivalent in proportion, about 8% each. The tectonic stress field of the Yunnan region is near-horizontal, and the dips of earthquake fault planes are large. There are three main dynamic sources acting on the Yunnan region: one is the NE, NNE and NNW-directed acting force from Myanmar, Laos and Vietnam; the second is the SE-SSE directed force from the Sichuan and Sichuan-Yunnan rhombus block and the third is the NW-NNW directed force from the South China block. These three acting forces have controlled the faulting behavior of the main faults and the characteristics of strong earthquake activity of Yunnan and its adjacent regions.     

2021年6月10日云南双柏地震序列发震构造分析

本文基于云南地震台网数据, 对2021年6月10日云南双柏地震序列进行重新定位, 并对序列中4次M_S≥3.5地震的震源机制解和震源区构造应力场进行了反演, 研究了双柏地震序列时空分布特征和发震构造.地震重定位结果显示, 双柏地震序列空间上呈NNE-SSW向优势分布, 发震断层较为陡立, 震源深度集中分布于5~15 km范围内, 震源深度表现为南浅北深的特征.M_S5.1地震后余震序列在时空上呈现出不对称的双侧发展模式, M_S4.6地震前后余震沿SSW向存在往返迁移现象.反演得到的序列震源机制解类型均为走滑型, 都具有与序列优势分布一致的NNE走向、高倾角SEE倾向节面.构造应力场反演表明震源区受到NNW向水平挤压和NEE向水平拉张的构造应力作用.结合重定位结果和序列震源机制分析认为, 双柏地震序列与附近的楚雄—建水断裂等无关, 其发震构造为一条NNE走向、SEE倾向的高倾角左旋走滑断裂, 构造形成受控于川滇菱形块体SSE向整体运动产生的NNW向挤压构造应力作用.

     

新疆及周缘构造破裂特征及地震序列类型

横亘新疆境内的天山及其周边的西昆仑、阿尔金和阿尔泰是中国大陆著名的强构造运动区和地震活动带。在对新疆构造区应力环境、动力过程、断层运动变形特征和地震序列分析讨论的基础上,对新疆及其周缘主要构造区地震破裂方式和序列类型进行研究,得出如下结论:(1)西昆仑构造区受来自青藏块体和塔里木块体NS和NW向水平压应力和垂向力的作用,构造运动呈现出走滑与逆冲特征,震源破裂以走滑型为主,数量较少的逆断型地震主要分布在西昆仑帕米尔一侧的深震挤压区,正断型地震主要出现在西昆仑与阿尔金交汇的拉张盆地及附近。该区主余型地震占63%,6级以上地震序列也存在多震类型。(2)阿尔金断裂带位于西昆仑北缘断裂和北祁连断裂过渡带,受青藏块体向北和向西的推挤,断裂本身的左旋位移量通过两端逆冲挤压而转化,使得青藏高原北边界不断向外扩展。在此力源下,阿尔金断裂带震源破裂以走滑为主,也有少量的逆冲型地震。地震序列中主余型和孤立型地震占比相同(占44%)。(3)在印度板块和亚欧大陆碰撞效应影响下,天山地区产生近NNE向水平压应力,构造运动显现出带旋性特征的逆冲和走滑,震源破裂方式与之相吻合。而天山构造大跨度的空间展布、扩展形式的多样性和地震破裂的两重性,又影响到地震序列类型的多样性,使得主余型、孤立型和多震型地震在不同构造部位呈现优势分布。(4)阿尔泰的构造运动可能受到了来自印度板块与亚欧板块碰撞的远程效应和西伯利亚块体南向运动的双向影响,形成NNE和SW向水平挤压力,主要大型发震断裂做右旋剪扭错动,而一些深断裂则以逆冲运动为主。震源破裂呈现出走滑(占64%)和部分的逆冲(占27%),6级以上地震序列主要为主余型,5级左右地震则多为孤立型。     

断层地震的尖角型突变模型

本文对直立走滑断层地震提出一个简单的力学模型,用尖角型（Cusp）的突变模型研究了地震过程的机制。从理论上阐明了围岩与断层带的刚度比和远场位移参数在地震过程中的重要作用,得到了地震时断层错距和能量释放值的简单公式。研究结果表明,岩石系统的稳定性首先取决于系统内部的刚度分布;其次在一定的外界条件下,系统才可能从稳定状态进入非稳定状态,而在外界扰动下失稳,于是从整体上深化了对断层地震过程的认识。     

云南地震类型分区特征研究

对云南地震序列和强震震源机制的分析与研究表明,云南地区具有较明显的地震类型分区特征.总体上云南全区地震断层以走向滑动为主，地震序列以主余震型为主.考虑到非走滑地震断层和非主余震型地震序列所占的比例，可以将云南地区划分为4个具有不同特点的分区: 滇中(A1)走滑-主余震型区、 滇西北(A2)斜滑-震群型区、滇西(B1)走滑-双震型区和滇西南(B2)准走滑-主余震型区.