孔隙流体作用对地震活动影响的计算机模型研究

研究了孔隙流体对地震活动的影响．首先讨论了含有多个断层的地壳中流体的传输方程,并将该方程离散化,以期更有效地将流体的作用加到弹簧 滑块 阻尼器模型中;然后应用含有6个断层、每个断层含有8个震源的构造模型（简称68模型）,在给定镜像边条件的情况下,对孔隙流体的传输方程求显式和隐式解．通过分析有水源的情况,认为进行多步迭代时用隐式解法比较合理．利用隐式解法得到的结果,根据镜像边条件及无水源的初条件,对地震发生后破裂元件上孔隙流体压与周围未破裂元件上孔隙流体压,按某种比例进行了计算,并对所得结果进行了初步讨论．计算表明,有孔隙流体作用的系统中,地震活动明显增强,地震的频度和强度都有所增强．孔隙流体对模型系统地震活动的增强作用是不均衡的,因而流体压对地震系统的作用更增加了地震预测的复杂性．      

利用统计地震模型从地震活动参数中获得流体信号

根据众所周知的库伦破裂准则,应力或孔隙压力的变化都会导致地震破裂。余震活动一般认为是地震应力变化引起的,它服从大森定律。而地震群则认为是通过地下流体侵入岩层所致。应力触发可以通过在地壳单独构建三维弹力应变模型分析,而地震引起的地下流体流动情况必须通过空隙压力变化和地震之间相互作用应力场的改变这样复杂的地震活动图像研究。我们看到ETAS模型是从复杂地震活动图像获得最初流体信号的一种适当工具。我们主要分析2000年发生在欧洲中部的波西米亚西北部Vogtland地区的大地震群。通过拟合随机的传染型余震序列模型(ETAS)我们发现应力触发在创建观测地震活动图像和解释观测事件破碎时间分布时起支配性作用。外力在直接触发引起地震活动中起到的作用是很有限的,这种外力被认为是由于流体入侵导致孔隙压力变化而产生的。然而时间上的反褶积表明显著的流体信号源于地震群。这些结果已被我们的仿真模型模拟研究证实,在这个研究中,流体侵入和应力在三维弹性半空间中沿断层面转移时触发地震。基于ETAS模型的反褶积过程能够揭示地下孔隙压力变化。     

含油气系统流体迁移数值模拟及在辽河陆西凹陷的应用

流体迁移和运动的模拟是含油气系统定量研究与分析的核心内容，在生储盖圈闭等基本成藏要素分析的基础上，根据地下深部烃类流体生成、运移的基本物理化学规律，文章提出了描述含油气系统流体迁移和运动特征的数学模型，介绍了相应的定量模拟软件PSM（Petroleum System Modeling）的结构和功能，结合开鲁盆地陆西凹陷的实例，利用PSM对凹陷的J3jf1-J3jf(!)含油气系统在不同时期的生排烃、运移聚集过程等进行了模拟，研究认为，J3jf1-J3jf(!)的关键时刻为阜新期末（J3fx），烃源岩的大量生烃、油气的运聚及圈闭演化等成藏作用相互配合，有利于油气的运移与聚集，实例应用表明，含油气系统定量模拟不仅为地质家提供了一套更好地理解、评价含油气系统的工龄，同时结合其他研究方法可以更好预测有利勘探目标。     

基于AlexNet卷积神经网络模型的宁夏天然地震和非天然地震识别研究

宁夏回族自治区及周边天然地震和非天然地震频发,精确快速识别天然和非天然地震有利于震后应急响应、科学研究、赈灾救援等工作。基于AlexNet卷积神经网络模型,选取宁夏境内及周边130个地震事件（天然地震80个、非天然地震50个）,对其进行了单个台站波形记录地震事件的训练和多个台站波形记录地震事件的测试,并将模型结果与宁夏测震台网人工编目结果进行比对,结果表明单个台站波形记录地震事件的训练结果中,AlexNet卷积神经网络模型对宁夏天然地震和非天然地震的正确识别率为99%;多个台站波形记录地震事件的测试结果中,此模型对宁夏天然地震和非天然地震的正确识别率为97.01%。AlexNet卷积神经网络模型作为人工智能领域的成熟技术之一,可以很好的运用于宁夏天然地震和非天然地震的识别工作之中。     

广西中强地震迁移的探讨

据广西有史记载的地震资料表明:广西的中强地震存在明显的迁移规律。即逐步地由桂东北向桂西南迁移的规律。     

基于流体饱和多孔隙介质波动方程的时间推移地震反演

针对二维流体饱和多孔隙介质波动方程,设计了自适应同伦法和小波-自适应同伦法,在此基础上,将局域化思想引入时间推移地震反演,并使用小波-自适应同伦法和自适应同伦法反演两次监测数据,提出了一种适用于时间推移地震勘探的局域化反演算法.为了验证新方法是可行的,文中把它应用于同一地点不同时间的观测模型,通过数值实验表明了这种方法的有效性.     

盐津地震流体前兆异常分析

在分析了滇东北地区2006年7月22日、8月25日2次盐津5.1级地震前近震区和外围观测井点地下水物理、化学及断层气CO2异常基础上,总结了地下流体异常特征。研究结果表明:临近地震发生的短期阶段,流体前兆异常数量有增多的趋势;短临阶段在近震区附近出现宏观异常,异常点分布在距震中120 km范围内;从异常点的时空演化特征来看,距震中180km以内的观测井在震前异常显著,异常演化具有扩散、收缩现象;距震中180 km以外的2个二氧化碳观测点均表现为中短期异常,短临阶段有加速转折特征。由此可见,在地震孕育的短临阶段,地下流体微观异常与宏观异常的配套性综合分析是提高预测能力的重要依据。     

地下流体合成信息熵与地震关系的探讨

1 地下流体资料的选取 聊古一井和河南范县豫01井是两口深井，位于聊考断裂带上。自1980年1月起至今有连续可靠的地下流体资料，以及发生MS 5.0以上的地震震例。我们暂取1980年1月～1996年12月时间段内的资料进行综合分析和处理。 （1）聊古一井概况。聊古一井位于聊考地震带的北段，鲁中隆起的边缘，东侧是东阿凹陷，西侧是临清坳陷。该井所处区域断裂发育形态复杂，单条断裂延伸长，切割深。井深2 337.2 m，自地表至785 m处地层为第四系和上第四系，约在785～828 m处为填充带，形成不透水层，其下100 m为古溶蚀带，其岩性为结晶次声灰岩…     

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.     

鹤岗地震台阵记录的矿震与天然地震频谱特征分析

基于鹤岗地震台阵勘选数据,分析各子台记录的矿震和天然地震的频谱特征,从各子台频谱一致性角度对观测场地进行评估;采用希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang,简称HHT)方法,分析矿震和天然地震的时频特征。结果显示:勘选记录的地震频谱特征与已有研究一致,各子台特征也较一致,该勘选场地适合建设台阵;由经验模态分解(EMD)后的本征模态函数(IMF)分量可以明显识别出矿震面波,矿震和天然地震的HHT谱的时频特征有明显区别。     

Changes in geophysical properties caused by fluid injection into porous rocks: analytical models

Analytical models are provided that describe how the elastic compliance, electrical conductivity, and fluid‐flow permeability of rocks depend on stress and fluid pressure. In order to explain published laboratory data on how seismic velocities and electrical conductivity vary in sandstones and granites, the models require a population of cracks to be present in a possibly porous host phase. The central objective is to obtain a consistent mean‐field analytical model that shows how each modeled rock property depends on the nature of the crack population. The crack populations are described by a crack density, a probability distribution for the crack apertures and radii, and the averaged orientation of the cracks. The possibly anisotropic nature of the elasticity, conductivity, and permeability tensors is allowed for; however, only the isotropic limit is used when comparing to laboratory data. For the transport properties of conductivity and permeability, the percolation effect of the crack population linking up to form a connected path across a sample is modeled. However, this effect is important only in crystalline rock where the host phase has very small conductivity and permeability. In general, the importance of the crack population to the transport properties increases as the host phase becomes less conductive and less permeable.     

线性震中迁移交汇法和强震位置预报机理讨论

由短期、长距离、线性震中迁移线交汇得到的稳定交汇区进行强震地点预报方法称为线性震中迁移交汇法。存在由源向场的迁移、由场向源的迁移及过源迁移３种多类型。这３种迁移的总特征是在未来震源区和其附近形成稳定的交汇区。着重讨论“交汇法”的物理基础,并用实例进行证明。     

青海及邻区强震迁移活动规律分析

通过分析,研究了青海及邻区Ms 6．8强震在不同地震带之间的迁移规律;6级地震在各个地震带内部不同地段的迁移特征及不同时段。强震集聚区在各个地震带的相互迁移规律和循环特征。研究结果表明,强震存在北东方向的迁移规律。同一个地震带内存在沿规模宏大的主活动断裂自西向东或者由东向西的迁移规律。利用马尔科夫过程讨论了其迁移概率。     

UK 1-D regional velocity models by analysis of variance of P-wave travel times from local earthquakes

A method is presented for deriving 1-D velocity depth models from earthquake bulletin data. The models can be used as initial models for more advanced modelling techniques such as tomographic inversion. The method is useful when there is little or no refraction and long-range reflection survey data. The bulletin travel times are subjected to an analysis of variance, where they are separated into source, distance, and receiving station terms. The distance terms describe the variation of travel time with distance, and the associated trend lines allow 1-D velocity models for the crustal layers to be determined. The velocity models provide an average crustal model for the region derived from local data. This does not include superficial layers which are necessarily poorly determined. Earthquake bulletin P-wave data from propagation paths across three different regions of the UK are employed to illustrate the use of the technique.     

Application of mechanical and statistical models to the study of seismicity of synthetic earthquakes and the prediction of natural ones

Based on a cellular automata model, which obeys rules produced by a spring-damper-slider model of fault network, a synthetic earthquake catalog of deterministic chaos can be produced. It is a challenge to inverse the model parameters and predict the synthetic earthquakes from the synthetic catalog. We apply an improved statistical model of coupled stress release to the synthetic catalog, it does successfully inverse the stress evolution of the system, but effectively prediction of the earthquakes from the stresses remains a problem. This research is partially supported by the Chinese Joint Seismological Science Foundation and Asian 2000 Foundation of New Zealand.     

河南平顶山平煤矿区天然地震、爆破、塌陷时频特征分析

选取2019年3月—8月河南平顶山市宝丰县平煤矿区发生的ML 2.0—2.9天然地震、爆破、塌陷等9次震动事件,在区域地质构造背景和波形特征分析基础上,采用短时傅里叶变换(STFT)方法开展时频波谱分析,提取不同类型事件的时频特征。结果显示:(1)天然地震频率成分丰富,且高、低频分布均匀,P波在约3 Hz和8 Hz处存在2个峰值,S波存在多个峰值;(2)爆破事件的时频谱相对集中,以低频为主,P波频率峰值约5Hz,信号主频随时间变化,大致呈线性降低至1—2 Hz;(3)塌陷事件频率成分以4 Hz以下的低频为主,P波无明显峰值且频率成分单一,主频出现在2 Hz左右的面波。本文结果可为今后该矿区震动事件类型判断提供参考依据。     

Computed tomography scan imaging of natural open fractures in a porous rock; geometry and fluid flow

Computed tomography scan imaging techniques have been used on core samples to investigate the effect of natural open fractures on reservoir flow in the Snøhvit Gas Condensate Field. Firstly, computed tomography (CT) scanning was used to describe the 3D geometrical properties of the fracture network including orientation and fracture density. Two types of fractures were observed: F1 fractures are short and stylolite related and F2 fractures are longer, cross-cutting the core and without any obvious relationship to stylolites. Secondly, monitoring of single and two phase flow experiments on samples containing these two types of natural open fractures was performed under 10 and 80 bar net confining pressure while using CT scanning. 1-phase miscible flooding experiment shows approximately 3 times higher flooding velocity in an open F2 fracture than in the matrix. 2-phase flooding by gas injection into a 100% water saturated core gave early gas breakthrough due to flow in the fracture and thereafter very little water production. The flow experiments showed that the presence of open fractures has a significant local effect on fluid flow even in a case with relatively high matrix porosity (200–300 mD). The sample containing F1 fractures showed a complex flow pattern influenced both by open fractures and stylolites. The CT scan data enables an exact representation of the fracture network in core scale simulation models and therefore improves the understanding of fracture influence on flow in a fractured porous medium. CT scanning of core samples provides an effective tool for integrating geology and fluid flow properties of a porous fractured medium.     

震前自然电场的前兆及其可能机理

研究了震前自然电场的前兆及礤可能机理。主要结论：（１）５．４￣６．２级地震在１５０￣２００ｋｍ,７．０￣７．９级地震在２５０ｋｍ范围内自然电场出现前兆;（２）过滤电场、电化学电场、土体受压变密和机电转换可能是自然电场的前兆机理。