上部岩石圈应力状态的三维有限元模拟

本文较详细地介绍了上部岩石圈应力状态的三维有限元模拟的方法及得到的垂直应力特征。假设在地质时间尺度上,上部岩石圈0～40公里范围内(简称地壳)以线弹性变形为主。考虑到地壳三维不均一性对地壳应力场的影响,将地壳沿水平方向分成七种地质构造单元:大洋、大陆、高原、洋中脊、海沟、转换断层和三联点,沿径向方向分成二层,以重力(包括引力和离心惯性力)和温度变化作为载荷,采用三维有限单元法计算了地壳的应力场。计算结果表明:(1)地壳垂直应力以压应力占绝对优势,张应力只发生在洋中脊等异常带及其它特定地区,(2)在同一深度上,垂直应力随纬度的增大而线性增加,(3)在深25公里范围内,垂直应力随着深度的增加而增大,其值与海姆法则预测值吻合;(4)异常高的垂直应力梯度往往发生在异常带(板块边界)邻近地区。     

西沙群岛石岛浅部基底地壳应力测量及其地球动力学意义分析

西沙群岛独特的构造位置决定了其构造运动背景和地壳应力场动力源的复杂性.位于西沙群岛石岛、深达1268.07m的西科1A井在1257.52m钻遇花岗岩基底.在1125.8~1262.0m开展5次水压致裂地应力测量,获得最大水平主应力为17.09~20.85MPa,最小水平主应力为15.97~18.29MPa,估算垂直主应力为22.86~26.68 MPa,地壳应力结构为SVSHSh,以垂直主应力为主导,该应力结构特征有利于正断层活动,表明西沙群岛地壳基底处于拉张的应力环境.受西沙海槽断层影响,水平应力值较低.印模测试显示基底地壳应力方向以近东西-北西向为主,与已有的GPS测量、横波分裂和面波反演结果较为吻合,显示西沙群岛岩石圈尺度上变形一致性较好.西沙群岛地壳应力场的力源受板块运动和地幔物质上涌作用联合制约.综合南海西北部实测地应力数据分析,显示该区域主应力方向较为一致,应处于统一、稳定的构造运动背景之中.西科1A井水压致裂试验是我国首次涉海深孔地壳应力测量,具有重要的地球动力学意义,提供了研究南海地球物理场的宝贵基础资料.     

利用岩石声发射活动性的应力履历效应估计地壳应力

引言 岩石的声发射活动性能够“记忆”岩石所受过的最大应力,这种效应称为凯赛效应。它是Kaiser,J.1953年在金属材料的拉伸试验中首先发现的。后来Goodman(1963)、金川忠等(1977)在岩石压缩试验中也证实了凯赛效应的存在。金川忠等(1978)认为,利用定向钻孔岩芯制备的定向试件声发射活动性的变化,可以确定地壳应力状态。这个应力状态与同一地点的套芯法和水压致裂法原地应力测量结果相比较,有可能估计测量地区应力状态的变化趋势。这对于判断天然断层的稳定性具有十分重要的意义。这个     

地壳应力观测与研究

概要介绍了全球地壳应力观测与研究的新进展,重点阐述了深部地应力测量研究的现状和测试方法以及用于地震观测和工程监测的地应力测量新技术,并分析了我国地应力测量及研究工作与国际上存在的差距,以期引起人们对这一问题的关注。     

RYC2—70压磁应力仪的观测试验

用观测地壳中应力的变化来探寻地震前兆异常已得到国内外地震科学工作者的重视,目前国内主要进行的是电感法地应力相对测量,RYC2—70压磁应力仪就是专为这种测量研制的一种自动记录仪器。从1971年开始该仪器已进行了八年多的观测试验,现就观测试验情况介绍如下。     

扁率应力与地震

地球扁率的实测值要比理论值大,这证明地球内部还存在着微小的应力差。经计算,扁率变化所产生的地球形变与冰期中由地壳均衡所产生的地球形变在数值上大体相等。这表明冰期是地球扁率变化的一个原因。地壳均衡不仅能产生地壳的垂直运动,而且能产生地壳的水平运动,因而也是海底扩张、大陆漂移的力源之一。     

用平滑滤波拟合法分析大同地震前后地壳垂直形变

利用平滑滤波拟合法，对大同地震（Ｍｓ＝６．１）前后的３期（１９８４、１９８７、１９９１）地壳垂直形变资料进行了处理和分析。结果非常清晰地显示出大同地震前的地壳垂直形变模式为典型的四象限分布特征。其主压应力方向近似为南—北向，主张应力方向近似为东—西向，这与震时的震源机制解一致。震后的地壳垂直运动恰好相反，明显地反映了弹性回跳特征，震源也刚好位于四象限交叉点附近。获得如此清晰的震前四象限分布图象，目前确实少有。     

甘肃龙首山地区活动构造特征

本文以事实为主,阐明本区上地壳结构、活动断层分布、地块的垂直运动。在此基础上研完了区域地壳活动方式,定向分析了主压应力方向,並得到测量资料的验证。     

热测应力的技术基础:高精度多通道低功耗温度测量系统

近年来的实验和野外观测证实可通过基岩温度测量来获得地壳应力状态变化,称为"热测应力"。高精度的温度观测系统是"热测应力"的关键技术。经过多年研制,前后经历了多期修改,目前已较完善。核心技术指标包括:1)温度测量系统的精度优于1.0m K;在99.5%的置信水平上,精度达到了0.5m K。相当于可以测量到几个或零点几个MPa量级的地壳应力变化。其中,采样周期远程可调,实际中采样周期通常设为5min,或15min。2)通道数:单台可达20个通道。目前常用8或12通道。3)实现低功耗:采用铅酸电池供电,120Ah12V铅酸电池,对于8个通道深度为20m的地温观测台,可连续供电≥2a。总之,高精度多通道低功耗温度测量系统的研发成功,尤其低功耗设计的实际效果显著,极大地降低了后期维护成本。这对于利用基岩温度观测地壳应力变化提供了1个良好的技术基础。     

深浅构造的应力状态与运动特征

在活动构造调查中我们曾遇到地壳浅部构造与地壳深部构造不一致的情况,在地震烈度调查中我们也经常发现宏观震中与微观震中的空间位置不同。本文从地壳深浅部构造应力状态和运动特征的角度,对其可能的形成机制进行了分析。文中首先对地壳可能的应力状态进行了估计,然后结合对褶皱和断裂的深浅部构造应力状态与运动特征的分析,解释了地壳深浅部构造差异性的形成机制。在此基础上分析了宏观震中与微观震中存在差异的原因,最后对地壳应力场的影响因素进行了简单介绍。     

世界应力图2000版( WSM2000)介绍及使用说明

全球地壳应力状态对于地学及相关领域科学研究意义重大,因此测量全球地壳应力并绘制全球地壳应力图一直受到国际地学界广泛关注．1986年开始实施的世界应力图计划(WSMP：World Stress Map Project,以下简称WSM)经各国专家多年合作和努力工作,现已出版了最新WSM2000版本应力数据库．该数据库在WSMl997版基础上新增收录了4216个观测数据,使其总共包含了全球10920个可靠应力测量数据,并绘制了全球应力图和部分地区的局部应力图,为地质地球物理研究提供了准确详细的应力数据．本文结合WSM官方网站的资料从数据库结构、数据来源、数据质量、数据摘要描述等方面介绍WSM2000数据库,以使国内研究迅速利用此宝贵的数据资源.     

地壳垂直形变的分维特征─以京、津、唐复测网为例

本文应用分数维的概念及方法，对京、津、唐地区１９６８─１９７５年的大面积地壳垂直形变复测成果数据处理后的结果进行了分维特征分析。结果表明，地震前该地区地壳垂直形变空间分布的分数维明显降低，地壳的有序性增强。本文认为，地壳垂直形变空间分布分数维能够明确地揭示地壳的有序程度，是一种较好地利用形变测量资料提取地震前兆异常的方法。     

地壳垂直形变的分维特征—以京,津,唐复测网为例

本文应用分数维的概念及方法，对京、津、唐地区１９６８－１９７５年的大面积地壳垂直形变复测成果数据处理后的结果进行了分维特征分析。结果表明，地震前该地区地壳垂直形变空间分布的分数维明显降低，地壳的有序性增强。本文认为，地壳垂直形变空间分布分数维能够明确地揭示地壳的有序程度，是一种较好地利用形变测量资料提取地震前兆异常的方法。     

地应力测量、地壳上部应力状态与地震

原地应力测量是现今构造应力场研究的一个重要手段,可为地震成因和地震预报的研究和岩石圈动力学的研究提供重要的基础资料。本文简要介绍了地应力测量的主要方法和成果。并根据地应力测量资料讨论了地壳上部的应力状态,以及应力测量在地震研究工作中的应用。     

中国深部应力分布与板块的动力作用

本文根据水压致裂法,对中国大陆的华北、华南、东北和西北等沉积岩地区,进行了四百米至四千米深度范围的绝对应力测量。结果表明,我国应力分布特点呈现南部高、北部低的趋势,而在中国北部则呈现东高、西低的状态。地壳上部的水平主应力是上覆岩层自重、地壳温度场和板块挤压三种作用的结果。温度场和地壳自重对地应力的影响是深度的线性函数、是均匀的、各向等值的。一般情况下,地应力值高的地方,地温梯度值高,地壳厚度较薄。但应力场的方向主要取决于大陆周围板块的驱动作用。本文着重探讨不同板块边界的不同作用方式及其对应力分布的影响。结果表明,印度洋板块以平推作用为主,太平洋板块和菲律宾海板块以俯冲作用为主,但俯冲深度有所不同。各地区的应力值与该区到板块边界的距离有关,随距离增大而减小。     

欧洲地球科学联合会大会的报道:地震活动性、地壳应力和应变、现代地壳运动

欧洲地球科学联合会第二次大会(SecondMeeting of the European Union of Geosci-ences)于1983年3月28日～31日在德国斯特拉斯堡召开。会议对地震活动性、地壳应力和应变、现代地壳运动;古地磁的发展;无脊椎动物化石中的壳层结构;地壳的变化过程及全球事件;测定冰岛北部的垂直地壳运动的大地测量等十几个专题交流了成果,展开了讨论。这次地震活动性、地壳应力和应变、现代地壳运动专题讨论会是非常成功的,因为它聚集了不同研究领域的地球科学家们——地震学     

华北地区部分活动断裂面现今应力状态与地震活动的时域变化关系

采用我国华北地区1966～1984年原地应力测量数据49组,结合各测点附近主要活动断裂的几何要素进行了分析,发现地壳浅部断裂面上的有效正应力和剪应力的比值随时间变化与断裂附近地震活动存在某种对应关系。即使在同一断裂上同一时域内,由于不同地段地震活动性的差异,所对应的有效应力比值亦有不同的变化。分析认为,当断裂面上有效应力比值在0.5以下时,断裂附近地震活动微弱,断裂呈现稳态,大于此值时,地震活动增强,断裂失稳     

区域应力状态与断层的相互作用:韩国东南部钻孔现场应力与地震震源机制的互补分析

为了了解区域现今应力状态及其与断层群体之间的关系,我们用两组不同的数据(岩土工程的现场应力数据和地震震源机制解)来描述朝鲜半岛东南部地区的现今应力张量特征。两组数据都给出了相似的结果,即主压应力方向为NEE-SWW向,这与亚欧板块东部一级构造应力分区的构造主应力方向是一致的。经过对现场应力数据以及震源机制反演的更多严格分析可知,现今应力场在方向和大小上呈现出有规律的不均匀性,而这种不均匀性可能是由于断层组的影响引起的。在地壳浅部开展现场应力测量时,一般最大最小水平主应力随空间位置变化,且与垂直主应力正交。研究显示现场应力量值与区域断层逆相关。这表明由于断层活动而产生的应力释放可能是导致区域内低应力区的主要因素之一。为了证实这一推论,我们根据现今应力场仔细调查了新近活动过的第四纪断层的产状。在这一给定的应力条件下,断层滑移面上剪应力与主应力的高比值表明大部分断层位于优势滑移方向,这意味着可能是断层在维持着现在的应力场。当代的地震分布显示低应力区地震活动性密度较大,表明相应区域内的断层强度可能受现今应力状态影响处于摩擦极限状态。这也许告诉我们断层强度的不均匀性导致了区域应力状态的不均匀性。     

天山地震成因带的地壳应力状态

由地震学(地震)、地球动力学(现代运动)、地质(造山作用)资料得出,天山地震成因带地壳处于复杂的应力状态中,目前造成应力作用的因素不清楚,因而,不能对地壳内大地构造过程增强或减弱的时间和强度作出预测。但是,我们研究了可能能量源的作用,这有助于解释地壳内现代构造及其引发的地震。地球体内的应力取决于内生(地球起源)力和外营(宇宙成因)力。9.1内生力地球内部地质作用的能量特征是不一样的。9.1.1地壳结构不均匀性的应力天山地震成因带地壳的内部结构是不均匀的,地层成分和厚度的不均匀性形成密度和压力随深度分布的大差异。压力P由…     

华北地区地下水开采对地壳应力的影响

近50年来华北地区遭受持续大面积过量开采地下水,已形成区域地下水漏斗、地面沉降、地陷地裂等地质灾害.然而,地下水的抽取减小了地壳的载荷,造成地壳应力场变化,这一点至今尚未被充分认识.为探索华北地区地下水超采对地壳应力场的影响,本文建立了二维有限元模型,定量计算地下水超采引起地壳变形和应力场变化.结果表明:华北地区地下水开采会引起地表抬升达+12.4cm;漏斗区上、中地壳的水平拉应力增量分别达到70kPa和35kPa;而在地下水开采区外围,水平压应力增量达20kPa;而华北地区构造主压应力积累速率约为0.5kPa·a-1.通过对比华北地区1980年前后5级以上地震的分布状况,本文认为地下水开采对区域构造应力场的扰动不可忽略,其卸载过程可能对华北地区大地震孕震过程存在减缓作用.