M5. 1地震引起的一个不寻常的砂砾层大范围液化——盐溶的液化活化效应及其机理 |
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作者姓名: | 钟建华 倪良田 孙宁亮 曹梦春 |
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作者单位: | 1) 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京,100083;2) 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛,266580;3) 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东东营,257000;4) 东北大学海洋油气勘探国家工程研究中心,河北秦皇岛,066004 |
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基金项目: | 本文为国家自然科学基金资助项目“哈密M5.1地震引起的砂砾岩远程液化特点和机理的研究”(编号:41572088)的成果 |
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摘 要: | 地震液化阈值是一个非常重要的科学问题,一般认为M5地震不会形成大面积的液化。2009年12月14日,中国新疆哈密市发生了M5. 1中等地震,震源深度仅4 km。地震砂脉网格在平面从几十厘米到2 m以上;砂脉纵断面呈楔形、倾斜(平均75. 10°),分选较好。通常情况下,它们通过液化和流化分异作用发生在细粒丰富的盐渍砂砾层(SSGL,Salinization Sand—Gravel Layer)和盐粒砂砾层(SGSGL,Salt- Grain—Sand—Gravel Layer)中,尽管没有细粒盖层和源砂,但这些盐渍的砂砾层极易在盐溶后发生活化,颗粒之间的摩擦力骤降,液化上涌而形成砂脉。液化边界距震中可达80 km,甚至可能达到120 km,相当于M7. 0~8. 0级地震的液化最远距离。哈密地区之所以能在M5. 1地震作用下形成远程砂脉,主要由于以下5个优势:① 砂泥的盐溶液中细粒组分容易发生液化流化。浓盐水能够降低颗粒的剪切能力,平均降低25%~75%左右,使地震液化阈值降低到 0. 15~0. 05 g(以0. 2 g为一般阈值)。与此同时,浓盐水由于密度大,盐水可使淡水最小流化速度(Umf)降低12. 51%~21. 58%,有利于流化。 ② 广泛分布的盐渍砂砾层和盐粒砂砾层。 ③ 震源极浅(深度仅4 km)。 ④ 基底极浅(深度0~3 m)。 ⑤ 表层盐屑混合盖+盐渍砂砾层+盐粒砂砾层+极浅基岩基底组成了特殊的三明治结构。通过对液化流化的形成机理研究表明,砂主要来自砂脉底部的砂砾层的流化分选,流化分选会在砂脉底部的砂砾层中形成一个分选晕。
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关 键 词: | 砂脉;液化;盐溶活化;流化;地震;哈密 |
收稿时间: | 2022-02-05 |
修稿时间: | 2023-05-08 |
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