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。     

构造转换区强震间相互作用机制的数值模拟研究: 以2008—2020年4次MS＞6.0于田地震为例

2008年于田M_S7.3地震后, 阿尔金断裂带西南段的构造转换区内接连发生了2012年M_S6.2、2014年M_S7.3和2020年M_S6.4等强震.研究强震间相互作用对于理解强震的发震机制具有重要意义.本文通过构建阿尔金断裂西南段及邻区三维黏弹性有限元模型, 以强震同震滑动模型为约束, 综合同震位错与震后黏弹性松弛效应的影响, 研究4次强震间相互作用以及强震发生所引起的区域内断裂库仑应力变化.计算结果表明: 考虑同震和震后效应的共同作用, 后续3次地震发生前震源处库仑应力变化分别为-1.89×10⁴ Pa、3.63×10⁴ Pa和1.04×10⁴ Pa, 表明2008年于田地震延迟了2012年于田地震的发生, 2008和2012年于田地震共同触发了2014年于田地震的发生, 而前3次地震同样触发了2020年于田地震的发生.从不同构造部位强震间相互作用的结果来看, 阿尔金断裂西南段尾端张性区内发生的正断型强震, 对区域内北东向断层上的左旋走滑型强震有加载效应, 造成强震的提前发生, 同时也会延迟尾端张性区内近南北向的断层上正断型强震的发生.综合分析认为, 阿尔金断裂和郭扎措断裂西段应力显著增加(＞1.0×10⁵ Pa), 未来发生强震的可能性很高, 需要重点关注.

     

大化水库地震分析

大化水库自1983年蓄水后出现频繁的微弱地震,延续时间达7年,最大震为Ms1.7级,地震系列属震群型,初步判断属水库诱发地震。由于库区有活动断层且岩溶发育,地震诱发机制可能为断层孔隙水压力效应或岩液塌陷。从地震发展趋势分析,目前已处于衰减程过,预测今后不会有强震发生。     

应力扰动对地震周期和地震矩影响的数值模拟

利用二维有限元数值模型,结合断层滑移弱化摩擦准则对断层滑动规律以及应力扰动对其影响进行了研究．数值计算结果表明,在均匀应力分布情况下, 平面断层滑动显示出典型的特征地震规律,断层面上的应力扰动对断层滑动规律产生影响,压应力增加明显延迟地震的发生时间,并增加地震释放的能量．应力扰动发生在地震破裂临界区时的影响比在震前滑移区时的影响显著．当发生在地震滑移区时,若应力扰动足够大,则压应力增大会造成地震发生时部分动力断层被暂时锁住,使得地震释放的能量变小,但可增加后续地震的能量; 而压应力减小则可导致地震规律产生更加复杂的变化,会即时触发地震．如果应力扰动发生在一个地震周期的早期,则触发的地震较小,但可导致随后的地震提前发生; 如果应力扰动发生在一个地震周期的后期,则会触发大地震．当应力扰动位于震前滑移区或破裂临界区时,小的扰动也可能产生类似的效果．应力扰动产生越晚,这种影响也越明显．应力扰动发生在破裂临界区的影响最明显．应力扰动的影响一般主要集中在应力发生扰动后的1—2个地震周期内．后续地震基本恢复无应力扰动时的特征地震规律．      

则木河断裂带北段地震地貌及古地震研究

地震形成的构造微地貌是地震破裂在地表的直接证据,因此微地貌分析是古地震研究中的一种有效的方法。本文通过对则木河断裂北段大箐梁子一带发现的断层陡坎、断错冲沟、“搓衣板”地貌及坡中谷等地震地貌的研究,发现该断裂自晚更新世晚期以来至少发生过四次强震,其中历史上有记载的两次地震在地貌上也有所反映,说明在则木河断裂带上,强震亦具有在原地重复发生的特点。全新世以来,7级以上强震在原地复发的最小间隔约为1000年,其平均间隔约为1800年     

地震活动时空演化中看到的龙门山断裂带地震孕育的几个现象

龙门山断裂带在先后5年中发生了2008年汶川M S8强震和2013芦山M S7强震。研究龙门山断裂的地震活动特点,分析地震发展形势成为人们关注的焦点。文中从龙门山断裂带40多年的地震时空演化出发探讨了汶川地震孕育过程中的几个现象:1)孕震范围远小于发震范围,说明在有限断层段上孕育的地震在快速失稳过程中可以连接和扩展成规模很大的失稳断层;2)汶川地震前孕震区小震密集,持续了8年以上,而无明显错动和变形,意味着汶川断层段可能经历了强烈的碎裂方式的挤压应变,在碎裂达到一定程度后失稳;3)为进一步了解震前主震区附近的变化,研究了紫坪铺水库专用台网记录的2004年以来主震附近区域的小震活动的时空过程。结果显示,震前主震附近区域的地震活动曾在2005年10月和2006年10月发生过2次沿断层走向的扩展,扩展时间恰巧与紫坪铺水库2次高水位相呼应。其中,2006年10月地震活动的扩展范围大,震级高。这对说明汶川地震最后的失稳过程十分重要。此外,文中还讨论了汶川地震的发生过程与断层几何相关以及芦山地震没有直接发生在汶川地震后,而是发生在多年后的可能原因。研究结果有助于认识逆断层型强震孕育过程。     

川西及邻近地区地震活动性模拟和断层间相互作用研究

本研究采用基于库仑破裂准则的地震活动性准静态模型,模拟计算了川西地区长达10000年的理论地震目录,通过对理论地震目录的分析发现川西地区Ms≥7.0强震在时间上表现出很强的随机性,与平均地震发生率为1/22.0年－1（≈0.0454年－1）的Poisson过程很相近, Poisson模型可能是川西地区开展长期（数10年）地震危险性计算中较为合适的模型.而单一断层Ms≥7.0强震的时间间隔分布与Poisson过程存在很大的差异,用Poisson模型估计单一构造上长期地震危险性可能是不合适的.通过分析模拟产生的长时间理论地震目录,逐一给出了川西地区主要断层的Ms≥7.0强震的时间间隔分布与平均Ms≥7.0强震的复现时间,并讨论了主要断层间强震活动的相互关联,计算出了强震在各断层间的转移概率.定量计算了研究区一断层的破裂产生的库仑应力在研究区其他断层面上的投影.从而为研究断层间的相互作用,研究一断层发生强震对其他断层发生强震危险性的影响提供了依据.本文为开展区域地震危险性分析研究提出了新的思想和途径.     

蛇纹岩断层泥地震与非地震滑动的标志

在实验中观察到的变形蛇纹岩结构提供了可用于识别自然界断层带地震行为的信息。室内摩擦实验的蛇纹岩显示了两种变形模式：一种导致稳态断层蠕动，另一种为有导致发生地震可能性的稳态滑动。这些实验形成的显微结构显示了蛇纹岩变形的类型：非地震断层蠕动产生的均匀变形和地震滑动产生的局部变形。均匀变形引起蛇纹石产生结晶学上的优选方位（S叶理），局部变形形成雷德尔剪切。加利福尼亚蒙特雷县蛇纹岩剪切带具有类似的结构，这暗示该处曾经历了带有周期性地震事件的稳态断层蠕动的历史。     

地震前兆场物理模式与前兆时空分布机制研究（二）──强震孕育时应力、应变场的演化与地震活动、地震前兆的关系

分别研究构造块体内有多个震源体和单个震源体孕育时．应力集中过程、时空分布规律及其与地震活动、地震前兆的关系．结果表明：①当区域应力场增强到相当水平时，破裂开始在某个或某些块体内发生，区域应力场将随着时间而变化，强震的成组性是这个动态应力场演变的结果．在此过程中，多个高应力集中区的存在与发展，有可能导致震前异常与地震关系的多样性；②孕震块体的应力变化过程一般显示出非线性，在经历了长期弹性变形后，从进入非弹性变形阶段到主破裂前，可能经历不止一次的非弹性变形与断层软化过程；与此相应，孕震块体中的应力、应变场要表现出复杂的时空演化图象；受应力、应变控制的地震前兆场必然表现出多方面的复杂性．     

2017年九寨沟地震所受历史地震黏弹性库仑应力作用及其后续对周边断层地震危险性的影响

首先对2017年九寨沟M_S7.0地震周边断裂活动和历史地震特征进行了阐述;然后利用黏弹性地壳模型,计算了1933年叠溪地震、1976年松潘震群和2008年汶川地震对2017年九寨沟地震的同震和震后库仑应力作用.该结果显示1933年叠溪地震对九寨沟地震具有延缓作用,而1976年松潘震群和2008年汶川地震对九寨沟地震的黏弹性库仑应力作用为正;随着下地壳和上地幔黏弹性物质的持续作用,前述几次地震总的黏弹性库仑应力在九寨沟地震破裂中心点处负的库仑应力逐渐减弱,而在破裂北段这些库仑应力逐渐转为正值,并促进了九寨沟地震的发生.本文也计算了九寨沟地震后对周边断层的库仑影响,并将此影响值转换为对断层能量积累的影响时间上,结果显示塔藏断裂带西段和中段在内的多条断裂带受到黏弹性库仑应力影响时间值超过10年.将库仑应力影响时间值加入到部分已知离逝时间的断层段上,也得到了这些断层段的未来30年特征地震发生概率.最终结果认为玛沁断裂带、玛曲断裂带、哈南—稻畦子断裂中段和西段等断层段的强震危险性需要重点关注.

     

伽师强震群活动期间地震窗异常特征研究

分析研究了1997－1998年伽师强震群活动期间阿困什余震窗和喀什地震窗月频、旬频、日频的异常特征。结果表明,两地震窗的异常形态具有一定的相似性,起止时间也具有同步性。月频度异常形态多经过2－3个峰值后在高值发震;旬频率、日频率异常形态则表现为高值－低值－发震;日频度异常出现在震前1－3d。通过对比分析伽师强震群1997年和1998年的活动特征发现,阿图什余震窗和喀什余震窗在1997年几组后续6级地震前小震日频率均在指数衰减背景上明显升高,而1998年2组强震前指数衰减背景不明显。     

波速异常的进一步研究和问题讨论(一)

本文首先清理了近年来我国一些中强地震前后波速比异常概况。在21个震例中,有7次震前提出过不同程度的预报意见,12次是震后总结发现异常的,2次震后总结未发现异常。其次,讨论了利用天然地震资料探索地震波速度异常的几个问题:(1)现有较密的区域电信传输台网需提高观测精度,使得较大的前兆异常量不致于被误差所掩盖;(2)使用多台和达法探索波速比异常时必须注意其方向性效应,而且,若能把单台波速比法与多台波速比法平行对照使用,效果可能更好些;(3)要注意远台与近台出现异常的早晚与反应的程度;(4)高值点反映地震前兆的信息较小,而低值却可能携带某些前兆信息;(5)不会有固定不变的异常区,应该考虑到异常区的变迁。     

信息量在地震活动研究中的应用

本文从信息量的角度出发,研究了大震发生前后小震序列的时空分布特征,定义了缺信息量Ⅰ_Q值来反映这种分布所隐含的未来大震的异常信息。并以海城、唐山、和林格尔及玛纳斯地震为例,分析了这几次中强地震发生前后Ⅰ_Q值的动态变化。结果表明:在地震发生前,均出现了显著的Ⅰ_Q低值异常过程。本文认为,Ⅰ_Q值能定量地表现出大震发生前小震活动时空分布的各种异常信息,分析和观测Ⅰ_Q值的变化对未来大震的监测预报不失为一种有效手段。     

天山地震带主要活动断层现今的滑动速率及其地震矩亏损

文中收集了1999—2015年天山地震带及其周边地区的GNSS数据,计算得到了速度场结果,并利用弹性块体模型计算了研究区域内各块体的闭锁深度和主要断层的滑动速率.研究结果表明:南天山断裂带西段的迈丹断裂的缩短速率处于高值状态,达(-6.3±1.9)mm/a,高于南天山东段;北天山断裂带西段的缩短速率同样高于东段.利用主...     

地震非均匀度物理意义的实验研究

资料表明某些强地震前中小地震的地震非均匀度（GL值）参数在强地震孕育进入中期或短期阶段出现明显异常变化, 显示出区域中小地震活动状态发生变化. 本文通过对含有障碍体的平直断层、 挤压型雁列式断层及Ⅲ型剪切裂纹等3种类型的岩石样本变形破坏过程声发射事件时间序列的分析, 讨论了GL值变化的物理意义. 计算结果表明, 这3种标本变形破坏过程中, 在应力应变处于非弹性阶段前夕或在岩石整体破裂失稳前破裂成核期间, GL值出现持续大于１的异常变化. 表明GL值能较好地刻画受压岩石破坏前的应变的非弹性变化, 具有一定的标本破裂指示意义.      

云南地区地震序列早期地震波动力学特征

研究了云南地区各类型地震序列的早期地震波动力学特征——地震波垂直分量P波初动和P、S波最大振幅比,结果表明:前震序列振幅比为过原点的直线,比值稳定,P波初动一致;双震型地震序列在第一主震后P波初动出现一组时,仍有一类波形(“大头波”或“小头波”)的振幅比保持为过原点的直线,第一主震后P波初动出现两组时,仍有初动相同的一组地震振幅比保持为过原点的直线,或者两组初动的地震振幅比分别、共同成过原点的直线;主余震地震序列在非大震孕育期间,地震振幅比离散,与大震孕育有关的主余震地震序列振幅比仍可为过原点的直线。地震波动力学特征在上述三类地震序列的早期判断能力分别为75％、55％—73％、90％。     

EARTHQUAKE-CAUSED SEISMIC VOLCANIC ROCKS AND THIXOTROPIC DEFORMATION OF SOFT SEDIMENTS IN THE UPPER CRETACEOUS SHIJIATUN MEMBER,JIAOZHOU CITY

A lot of seismic volcanic rocks and strong earthquake-induced thixotropic deformation structures in soft mud-sandy sediments(seismites)were identified from the Upper Cretaceous Shijiatun Member of the Hongtuya Formation for the first time in Jiaozhou City of the Zhucheng Sag, eastern China. Seismic volcanic rocks are volcanic rocks with co-seismic deformation structures which were produced by major earthquakes destroying volcano ejecta. Seismites are sediment layers with soft-sediment deformation structures formed by strong earthquake triggering saturated or semi-consolidated soft sediments to produce liquefaction, thixotropy, faults, cracks and filling and so forth. The Shijiatun Member of the Hongtuya Formation mainly consists of basaltic volcano rocks interbedded with mud-sandy(muddy sand and sandy mud)deposition layers of the river-lake facies. In the Shijiatun Member, main types of seismic volcanic rocks are shattered basalts with co-seismic fissures and seismic basaltic breccias. The thixotropic deformations of soft mud-sandy sediments mainly include thixotropic mud-sandy veins and thixotropic mud-sandy layers with tortuous boundaries. Under the strong earthquake action, saturated mud-sandy sediments could not be liquefied, instead resulting in thixotropy, i.e. their texture can be damaged and their flow-ability or rheology becomes strong. Because basaltic volcano rocks were damaged(shattered, seismic broken), a major earthquake can lead to thixotropic mud-sandy sediments flowing along seismic fissures in basalts, resulting in the formation of deformation structure of thixotropic veins, and boundaries between volcano rock and mud-sand layer became quite winding. Under the koinonia of gravity and vibration force, seismic breccia blocks sunk into thixotropic mud-sandy layers, resulting in the formation of inclusions of thixotropic mud-sandy sediments. Seismic intensity reflected by these strong earthquake records during the end stage of the Late Cretaceous was about Ⅶ to more than X degrees. The Shijiatun Member is mainly distributed in the south of the Baichihe fault in the northern Zhucheng Sag, and the fault has generated many strong tectonic and earthquake activities at the end of the late Cretaceous, also provided the channel for intrusion and eruption of basaltic magma then. At the end of the late Cretaceous, intermittent intrusion and eruption of basaltic magma took place along the Baichihe fault, meanwhile the volcano earthquakes took place or tectonic earthquakes were generated by the Baichihe fault which caused the deformation of the volcano lava and underlying strata of red saturated muddy-sand, resulting in the formation of various seismo-genesis deformations of volcanic rocks interbedded with mud-sandy sediment layers. Therefore, strong seismic events recorded by them should be responses to strong tectonic taphrogenesis of the Zhucheng Sag and intense activity of the Baichihe fault in the end of Late Cretaceous. In addition, these seismogenic deformation structures of rock-soil layers provide new data for the analysis of the failure effect produced by seismic force in similar rock-soil foundations.     

新疆北天山地区中强震前单台地震波参数异常特征研究

强地震的孕育过程也是孕震介质的形成过程,在强震前震源附近小地震的地震波运动学,动力学特征的变化过程,则反映了孕震介质的变化过程,为研究地震的孕育,发展和发生的过程,采用单台地震波振幅比,尾波持续时间比,尾波衰减系数这３项地震波参数作为地震学短期前兆指标,分析其震兆特征,从而达到监测孕震介质变化的目的,研究结果表明,单台地震波参数能够有效地发现地震的前兆,但地震波参数的前兆图像复杂多变,不具有统一的     

框架结构水平和竖向地震耦合作用时程分析

一般情况下,地震波分量中的水平分量和竖向分量是造成框架结构破坏的重要因素。本文中以框架结构为研究对象,将空间框架结构简化为平面框架结构,基于平面杆系模型并忽略平面框架体系的水平杆件——梁的轴向变形,建立体系水平和竖向耦合振动的运动微分方程,并对结构进行了水平和竖向地震波耦合激励下的弹性动力时程计算。与体系单维输入竖向地震波之弹性动力响应进行对比后,发现耦合激励下框架边柱竖向响应变大而中柱竖向响应变小,在结构抗震设计中宜适当考虑地震的耦合影响。     

综合应用钻孔应变固体潮和应变地震波资料求解地震参数和地层的力学参数

介绍了在井下耦合介质弹性参数等不能直接测定时，应用钻孔应变固体潮和就地震波资料求解地震参数和地层的力学参数的方法，用平衡方程的解来近似代替波动方程解，不但使用钻孔应变仪测到的地震波测地震成为可能，而且比直接应用波动方程求解的方法大大简化。