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。     

荷兰地震监测与研究

简要介绍了荷兰皇家气象研究所(KNMI)地震部所进行的地震领域的基础和应用性研究,其中包括次声研究、诱发地震研究、采矿法以及地震部所主持的欧洲地震数据交换和协调中心的工作。     

全球干热岩资源开发诱发地震活动和灾害风险管控

干热岩地热资源作为一种绿色可再生的新型能源,其开发利用已成为当前世界各国尤其是发达国家能源战略的重要组成部分.但由于干热岩位于地壳浅部3～10 km,在采用增强型地热系统(EGS)等通用开发方式过程中,伴随着地壳应力状态的扰动,部分开采项目发生较大震级的诱发地震事件,甚至造成明显灾害、引起社会问题,亟待实现科学利用和风险管控.鉴于此问题在平衡能源开发战略和社会安全领域的重要性和关键性,本文梳理了全球干热岩开采诱发地震的总体情况、典型案例,整理了在成因和机理研究、地震灾害风险管控和缓解等方面的研究进展.综合分析结果表明,已有EGS项目案例中诱发地震震级超过3.0的达到31.2％、主要与断层活化有关,最大的诱发地震可发生在注水压裂、关井后、循环生产等各阶段.干热岩开采诱发地震有多种成因,已有案例多为多种成因共同作用,其中的关井后的尾随效应是目前重大难点.目前世界各国已开展了广泛的诱发地震机理研究并探索多种减灾措施,认为累积注水体积、注水速率与最大诱发震级之间不存在普适性的定标关系,前瞻性预测需要采用"一井一策"的方式.在缓解诱发地震灾害风险上,普遍采用科学的流体注入策略、对注采策略进行验证校准、持续开展地震活动监测等系列措施.此外,对储层的临界应力状态和应力时空演化的量化描述、地热储层内的先存断层与裂缝的探测识别、可有效管控地震发生的流体注入策略等,是当前干热岩资源开发减轻地震风险的主要技术难点,而利用地热储层实时感知信息技术、采用新的注入热交换载体、发展前瞻性的地震预测方法是该领域目前重点关注的技术方向.根据我国的干热岩资源开发和减轻地震灾害风险的实际情况,亟待建立开采场地安全性和灾害风险评价、多学科的地震监测网络和分析技术、地震灾害风险管控红绿灯系统等技术体系,并加强关井后的尾随现象、多场耦合等科学问题的基础研究.     

京津冀地区地震滑坡危险性评估

选取道路距离、地貌类型、坡度、断裂、水系距离、岩土类型等6个因子作为研究区地震诱发滑坡的影响要素,综合分析了地震滑坡分布状况与相关影响因子之间的统计关系。通过GIS空间分析模型计算地震滑坡灾害敏感性指数,并将地震滑坡危险性评估结果按照危险程度划分为极高、高度、中度及轻度4个等级,通过评估地震诱发滑坡的危险性可以有效地减少人员伤亡和经济损失,减轻地震地质灾害对社会和经济的影响,同时也为对地震滑坡诱发机理的分析研究及震后应急救援分析提供科学参考依据。     

基于GIS的水库诱发地震成因分析

水库地震由于其发生位置和破坏作用的特殊性,已引起各国对该问题研究的重视。水库地震不同于一般天然地震,具有震源浅,震级低的特点,目前已知的最大水库地震震级为1967年印度柯依那水库6.5级地震。在广泛收集国内外水库地震资料的基础上,分析了区域地震活动背景对水库诱发地震的影响,并对水库坝高、库容、库区岩性等因素与诱发地震之间的关系进行了统计分析。初步的研究结果认为:库区的地质构造和水文地质条件对水库地震的影响大于区域断裂背景及区域地震活动背景的影响,水库规模与诱发地震之间具有一定关系,坝高50m,库容超过50亿m3的水库诱发地震的概率较大;同时,处于灰岩、碳酸岩、岩溶发育地区的水库诱发地震的概率要大,构造复杂、节理发育等造成渗透条件好的库区也易诱发地震。     

水库地震,诱发还是触发?

随着众多大型水利枢纽的建设施工,在水利界逐步出现了“水库触发地震”之说。“水库诱发地震”和“水库触发地震”,虽只是一字之差,但涉及到水库地震的成因机制、水库地震预测等根本问题。统计了中外水库地震(Ms≥4．5)震例的3种地震响应时间△T1(水库蓄水至初震时间)、△T2(水库蓄水至主震时间)和△T3(初震至主震时间)的概率分布;并介绍了近几年现代大地测量学在监测水库蓄水环境变化和数字地震观测在揭示水库地震震源力学状态所取得的新进展。综合研究后认为水库蓄水局部改变了自然环境和地震孕育环境;在自然环境、地震孕育环境和地震之间可能存在着一种相互作用的动力学反馈机制,导致大约数年后具有更高震级的主震发生。因此,“水库诱发地震”是正确的,并非仅存在“触发地震”。     

工业开采诱发地震的应力降研究现状和主要科学议题

诱发地震及其灾害风险已成为非常规油气资源开发和废水回注等新型工业活动顺利实施的重要威胁。应力降是反映地震破裂前后断层上平均应力差的物理量,对诱发地震中应力降的系统研究有助于揭示诱发地震的震源特征、高频地震动特征、构造背景和地震危险性。本文系统地总结了近20年来工业开采诱发地震中应力降的相关研究进展,分别从计算所用理论方法、获得的平均应力降数值、影响应力降数值的主客观因素、围绕应力降的重要科学讨论等方面做了归纳分析。介绍了直接进行谱拟合、经验格林函数(EGF)、谱叠加和广义反演3种适用性的计算方法,通过案例考察了工业开采诱发地震的应力降平均值,分析影响应力降测定数值的主客观因素,并总结应力降空间分布依赖性、与震源机制类型相依性、自相似性、深度依赖性等4个主要科学问题。同时,阐述了诱发地震应力降的测定可靠性仍未突破、主要科学问题存在广泛争议、在新型工业开采活动中具有重要应用潜力等现状。本文的总结分析可为从事新型能源开发、地震安全监管和科学研究领域的企业、管理人员和科学研究人员提供参考。     

德国大陆超深钻井注水诱发地震的精确定位

2000年8月21日～10月20日，德国大陆超深钻井(KTB)进行了为期60天的新一轮注水诱发地震实验．在对KTB台网所记录到的2 700多次地震的原始波形进行分析和处理的基础上，对其中的237次地震进行了精确定位．定位时，先采用和达法剔除了误识的非KTB诱发地震事件；然后，使用大折刀法求得了台站偏差的最佳值，以及中误差和平均误差；最后应用Geiger法进行修定，从而保证了237个事件定位的中误差达到0.1 km的高精度．定位结果显示，在大于9.3 km(几乎是主井底的深度)没有发生诱发地震．这一现象表明，在这个深度，应力可能低于摩擦强度，以至于由注水引起的孔隙压力的变化不足以诱发地震；在这样的深度不存在可渗透的、取向恰当的断层．这个深度也可能是这一区域内的地震活动性的最大深度，即在这一相对稳定地区的板块内部，主井底已接近脆-延性转换带．并用实验室的结果和超深钻井中所观测到的热流值资料解释了这一现象．      

福建古田水口库区M_L4.8震群分析与水库诱发地震探讨

阐述了水口库区及邻近地区的地震地质构造特征和库区蓄水前后的地震活动变化特点。重点分析了水库蓄水以来发生的最大地震——古田ML4.8地震序列,并对库区地质与水文环境条件、诱发地震成因、机理等进行了研究。结果表明:水口库区地震与水库蓄水有直接关系,诱发地震震中主要集中在古田县水口镇湾口—前洋一带,范围约13km2。库区地震活动还将持续较长时间,且库区水位的升降与地震之间的相关性将越来越弱。最后对水口库区地震预测方法和最大震级进行了阐述。     

地下水触发地震的初步认识

张素欣等对地下水动态的10 a周期特征及其与强震多发期的关系所进行的研究表明,地下水10 a左右的周期结构与华北地区的强震活动有呼应关系,水位10 a周期的高值年份说明区域应力水平较高,如果某一地震构造带积累的应力水平较高,那么,水位的升降引起的应力变化有可能触发地震活动.根据大震产生的附加应力(张应力)的大小,不同应力途径的三轴压缩实验以及原地注水诱发地震的实验结果以及前人的研究成果,分析讨论了地下水触发地震的可能机制.     

南北地震带等地区强地震在华北中南部的“响应地震”研究

2008年5月12日T14:28汶川发生8.0级大地震,2008年5月13日T5:00江苏省发生滨海ML3.8地震。滨海地震是否是由汶川地震触发的、可指示滨海附近中短期内将发生中强地震的"诱发前震"?基于此,本文进行了如下研究:①统计南北地震带及中国台湾7.3级以上、日本7.5级以上大地震;②统计①中大震发生后3天时间(72 h)内,华北中南部地区发生的M_L 3以上地震;③统计大震发生后1年内在M_L 3地震附近地区(距震中350 km以内)发生的5级以上地震;④对上述3组地震是否存在链式关系进行统计研究,即研究特定条件下的A—F—B链式地震现象在华北中南部的预报效果。研究结果表明:根据目前所拥有的统计资料,无法确定2008年5月13日滨海M_L 3.8地震是由汶川8级地震诱发的"前兆地震"。     

波速异常的进一步研究和问题讨论(三)——水库诱发地震前的Vp/Vs异常

本文研究了一些水库诱发地震前的波速比变化。结果表明:(1)在水库诱发地震(M=2-6)前均可观测到波速比异常;(2)前兆异常时间△T和震级M的关系为log△T=aM+b,其斜率明显小于天然构造地震;(3)在震级相同的情况下,水库诱发地震的波速比异常区比天然构造地震小得多。所得结果可用来区分水库诱发地震与天然构造地震,本文给出了一个具体应用实例。     

日本活断层研究中心简介

发生在 6年前 1 995年 1月 1 7日的兵库县南部地震 ,造成了巨大的损失 ,人们对此仍记忆犹新。由于该地震是由内陆活断层运动诱发的大城市圈直下型地震 ,因此 ,引起了社会各界对于活断层的极大关心。虽然那时已知日本存在的活断层为数甚多 ,据说有 2 0 0 0余条 ,但现在回想起来 ,这一信息并未能在区域地震防灾中充分发挥作用。为此 ,日本组建了地震调查研究推进总部 (文部科学省 ) ,希望能在该总部的领导之下 ,进一步推动对活断层等的调查研究 ,并以新获取的高精度信息为基础 ,评估未来发生地震的危险性 ,开展区域性的震害预测。活断层研究中…     

矿山地震研究述评

就采矿引起的诱发地震活动,即矿山地震的国际研究动态进行评述.重点介绍矿山地震的命名、早期观测与研究、几个主要矿震国家的情况、矿震的分类、矿震的震源机制、矿震震源参数与定标率等问题.还就利用矿山作为天然地震的预报实验场和作为地震技术的推广市场问题进行探讨.     

澳大利亚地球科学局发布报告探讨水压致裂与诱发地震的关系

正2016年2月,澳大利亚地球科学局(Geoscience Australia)发布报告《水压致裂与诱发地震关系综述》(Review of hydrofracturing and induced seismicity),全面分析了澳大利亚水压致裂的应用及压裂过程中诱发地震的产生机制与影响,同时也分析了公众关心的与水压致裂相关的主要问题。1能源开发中的水压致裂与诱发地震     

新疆克孜尔水库诱发地震的形成条件和诱发机制问题初探

克孜尔水库自 1991年 8月下闸蓄水后 ,穿过水库大坝的 F2 活断层 (克孜尔活断层 )出现了水平和垂直形变的特大异常变化。分析后认为是前期水库施工开挖土石方、填筑土石方及水库蓄水引起地面负荷变化的综合效应所致 ,同时地震活动规律也产生了与形变同步的异常变化。综合测震、水文、地质分析认为 :1水库蓄水可以诱发地震 ,震级主要在 MS3.0级以下 ;2蓄水诱发 F1活断层 (却勒塔格活断层 )上中等地震的可能性比较大 ,而诱发 F2 活断层上中等地震的可能性则很小     

试论地震海啸的成因

经统计与研究,多数地震是不引发海啸的,故地震与海啸不存在直接的因果关系。这是因为引发地震海啸(特别是大的地震海啸)的直接原因,主要是海底地震所造成的次生的巨大体积的海底滑坡和崩塌,而不是海底地震时海底地面的同震错断与变形。因此,若未来震中附近存在不稳定海底滑坡和崩塌体,只要发生地震,不论震级大小与震源深浅,也不论震源类型(即倾滑或走滑)都可引起海底滑坡和崩塌,进而引发海啸。若未来震中附近不存在不稳定海底滑坡和崩塌体,再大震级的地震,即使是倾滑型地震也不能引发海啸     

按新的水库诱发地震分类探讨长江三峡水库诱发地震的可能性

提出了一种新的水库诱发地震分类方法，将水库地震分为断裂活动型、崩滑塌陷型、膨胀破裂型和岩溶气爆型四大类共十个亚类。指出评价水库诱发地震的危险性实际上主要是评估诱发断裂活动型水库强震的可能性。在分析了长江三峡水库区水库诱发强震的地质条件之后，按照上述观点着重分析了水库诱发断裂活动型强震的可能性。得出的基本结论是：对整个长江三峡水库区而言，水库诱发地震的最大震级不会超过５．５级；倘若仅就库首区而论，水     

区域边坡地震危险性评价理论研究进展

地震滑坡会对自然环境和人民生活带来极大破坏,在大区域范围内对边坡遭受地震影响的程度进行评价判断,主要采用具有预测性质的潜在地震诱发滑坡危险性评估的方法。因此,深入研究边坡地震危险性分析的基本理论并作出符合实际的危险性分布图对工程建设和灾害防治具有较大意义。梳理并阐述具有预测性质的边坡地震危险性分析所需数据资料及各类数据的研究进展,将利用永久位移法进行边坡地震危险性评价所需数据归纳为三种：(1)边坡在地震影响下破坏程度的判定依据;(2)区域地震动参数如峰值加速度、阿里亚斯强度;(3)边坡坡体基本参数如黏聚力、摩擦角、重度、滑块厚度、坡角等。边坡地震危险性评价的准确程度与这三类数据的研究程度与准确性有关。文章对三类数据分别详细阐述各自的研究现状与成果应用,最后分析理论存在的部分问题以及以后的研究方向。     

模拟研究证实岩石的应力变化是“慢地震”发生的机理所在

Nature Geoscience(2013年第6期)发表了由美国国家科学基金会(NSF)和德国科学基金会(DFG)共同资助的有关新的地震形式"慢地震"研究的最新进展。慢地震通常会持续数分钟而非短短几秒钟,由于技术和研究手段所限,慢地震现象直至近5~10年才受到关注。慢地震由断层的缓慢滑动引起,介于断层稳定蠕动和破坏性地震发生之间。新的观测结果显示,断层