潮汐应力与云南及邻区的地震

提出了潮汐应力对发震断层的力学模式,描述了附加潮汐应力对发震断层的促滑作用方式,并将该模式应用于云南及邻区的地震,计算了173个地震震源处沿主压应力P轴和主张应力T轴方向的附加潮汐应力分量,分析了这睦量对发震断层的作用方式以及受潮汐应力促滑作用的发震断层类型,结果表明,所研究的云南及邻区发生的173个地震中,64％的地震发震断层受到潮汐应力的促滑作用,其中,受减压型促滑作用的发震断层数比例略大于受增压型促滑作用的发动层数比例;在受到潮汐应力促滑作用的111个发震断层中,走滑型发震断层占67％,倾滑斜滑型发震断层占33％,说明云南及邻区的走滑型地震较易受到潮汐应力的触发作用。     

基于不同构造分区中国地震的潮汐应力触发效应及相关天文特征

将中国大陆划分为不同构造应力分区,针对各构造分区的地震逐个计算其发震时震源处沿主压和主张应力轴方向的潮汐应力分量,分析了潮汐应力对发震断层的触发效应.在此基础上,计算了那些具有潮汐应力触发效应的地震发震时的月日位置,得到了各构造分区与潮汐应力触发相关的月日位置分布图象.结果显示,地震的潮汐应力触发效应及相关的天文特征依赖于地震断层所在的区域构造应力性质和地理位置.     

走滑断层同震位移作用下隧道结构响应分析

地震在产生地震波的同时产生同震位移,并对隧道等地下结构造成较大的结构破坏.本文采用Lee等提出的d_max经验统计公式计算发震断层引起的同震位移,并借鉴整体式反应位移方法的思想,建立了同震位移作用下圆形隧道结构响应的数值分析方法.基于建立的分析方法,开展了走滑断层同震位移作用下隧道结构响应规律研究,分析了地震震级、隧道轴线与走滑断层交角、发震断层倾角和震中距等参数对隧道结构响应的影响.得到以下结论：(1)同震位移作用下隧道结构具有较大的内力与变形响应,在实际隧道抗震分析中应考虑同震位移的作用;(2)走滑断层同震位移作用下隧道结构主要承受轴力和剪力作用,且随隧道垂直于走滑断层变为平行于走滑断层的过程中,轴力先增加后减小,而剪力先减小后增加;(3)隧道结构内力随震级的增加而增加,随震中距的增加先增加后减小,而受断层倾角的影响相对较小.     

断层周边应力场的原位实测及数值反演

在分析断层周边实测应力分布特点的基础上,通过建立ＦｒｉｃｔｉｏｎｌｅｓｓＮｏ－ｔｅｎｓｉｏｎ参数式数值模型,采用位移不连续数值方法模拟评价了复杂断层扰动下的非均匀原岩应力场,得到了与实测应力分布特征高度吻合的计算结果,并比较分析了断层对其周边区域应力状态的影响．结果表明：原岩应力状态的空间分布主要受其邻近断层的支配,应力场的扰乱范围与断层的几何尺寸密切相关;非连续地层区域的原岩应力状态及应力扰乱程度随空间位置而异,具有各向异性及非线性的分布特征;由于断层对原岩应力的扰乱作用,有限“点”的实测值不能全面反映构造应力场的全貌,数值模拟是区域岩体应力场定量分析与评价的不可缺少的手法     

日本Mw9.0级地震的库仑应力变化及对余震的触发

采用已公布的1个前震和3个主震震源可变滑动模型,计算了日本Mw7.3级前震、M_w9.0级主震产生的同震库仑应力变化,并采用哈佛Global CMT和日本F-net余震目录,在不同有效摩擦系数取值下计算了主震对余震的触发效应,分析了应力空间分布与余震活动空间分布的相关性。研究表明,日本地震前震对主震有触发作用,前震在主震处产生的正应力变化为0.404 bar,剪应力变化0.282 bar,同震库仑应力变化为0.517 bar,应力变化超过了应力触发阈值0.1 bar,达5倍之多,属于典型的地震应力触发,而非诱发事件。主震对后续余震有触发效应,最小触发率为57%,最大达到75%。余震多分布在主震产生的同震库仑应力红色加载区。同时,分析了可变滑动模型、有效摩擦系数、余震目录、震级及节面选取等对计算结果的影响。可变滑动模型、有效摩擦系数变化对计算结果影响不大,余震目录、震级及节面选取对结果有一定影响,尤其是当余震目录足够多、震级足够大时,计算结果更加可靠。为了深入讨论节面选取对计算结果的影响,对余震两个节面上库仑应力、剪切应力及正应力变化差值进行了频次统计。分析显示节面选取对正应力有一定影响,而对库仑应力及剪应力影响不大。     

潘西煤矿断裂构造突水机制探讨

分析了潘西煤矿历年断裂构造突水资料,把其断层突水类型分为两大类:一是导水断层引起的突水;二是采动引起的断层“活化”突水。导水断层突水主要是由于构造岩带与底板裂隙相互贯通而致。采动引起的断层突水主要是在采动、矿山压力、地温应力、水应力、构造应力等共同作用下,断层产生滑移、张开,断层派生解理与裂隙发生蠕变、扩展、扩径、生长、相互贯通形成导水通道。应用断裂力学理论推导出断层产生滑移、解理发生扩展的计算公式。     

活动断层分段研究

地震发生在活动断层上,而断层活动不一定都发震,为进行地震危险性分析,确定未来可能发生地震的地段和强度。因此,把活动断层分成地震破裂段进行研究,分析断层活动在时间上、空间上的不均匀性,了解破裂段特征和分段标志,确定破坏性地震发震的构造条件是极为重要的。     

断层相互作用型式的实验研究

基于几种断层模型实验加载过程中应变场、断层位移及声发射测量结果,研究了其中不同断层之间的相互作用.实验揭示了4种断层相互作用方式:静态促震或减震型、蠕动触发型、动态触发型及动态加载-松弛型.从两种力学关系---串联和并联关系出发,对断层相互作用的促震和减震效应及断层组合的力学属性进行了初步分析,并对断层相互作用的型式与断层力学性质和介质性质之间的关系进行了讨论.     

断陷盆地正反转构造实验模拟及对茅东断裂带的启示

通过分析茅东断裂带地质构造和历史地震特征,结合离散元模拟实验,分析了挤压应力下断陷盆地构造反转及断裂活动特征,探讨了茅东断裂带作为断陷盆地在现今区域应力场作用下反转构造特性及正断层反转控震机制.结果表明:(1)挤压应力下,断陷盆地发生构造反转,促使盆地中先存正断层再活化以及浅部地层褶皱变形,但盆地中先存断层总体仍保持正断形态;(2)构造反转过程中,应力应变汇聚易优先发生在基底断层面上,并逐渐向沉积地层中传播,最终在浅表触发构造形变;(3)茅东断裂带属于活动断裂群,以茅东断裂等控盆边界断裂(基底断裂)活动为主,沿着该类断裂,应力应变汇聚明显,具备中、大地震的发震构造条件;断陷内其他隐伏的次级先存断裂也存在活动可能性,且断块间地层在压扭应力场下存在应力应变汇聚,同样具备浅源小震的发震构造条件.     

构造应力方向与断层能动度

文章应用应力摩尔圆分析法，探讨了三维空间状态下断层能动度与构造应力方向和断层面几何特征的关系。分析结果表明：断层面法线与最大主压应力方向间的夹角θ在大于断层内摩擦角φ和小于π／２时，断层可能产生滑动；当θ角等于４５°＋φ／２时，断层最易滑动。在此基础上，将断层能动度进行数值化。华北地区１９６６至１９７６年４次强震区的活动断层研究结果，与理论分析结果相符。     

Study on seismogenesis of the 1997 Jiashi earthquake swarm, western China

The 1997 Jiashi swarm earthquakes are relocated using the master event method improved by the authors. From the relocated hypocenters and focal mechanisms of the earthquakes, it is inferred that a pair of echelon faults, striking in northern north-west direction, right-step allocated and right-laterally moved, may exist in the earthquake swarm region. The composite focal mechanism obtained by analyzing the data of 2177 P-wave first motion polarities indicates that both mean P- and T-axis are horizontal, orienting in N19°E and N110°E respectively, and the mean B-axis is nearly vertical. The co-seismic deformation caused by this earthquake swarm is compressive nearly in North-South and extensional nearly in East-West. Obviously low earthquake stress drops are found via analyzing the source spectra of the swarm earthquakes, which may be one of the main reasons why the Jiashi earthquake swarm has lasted for a long period of time. The interaction between discontinuous segments of the echelon fault has been discussed. The result indicates that the stress drop is usually low for the earthquakes occurring on the right step echelon faults.     

高邮凹陷南断阶东部阜宁期构造应力场及其对断层的控制作用

在断层级别划分的基础上分析断层的走向变化、组合规律及活动特征,建立地质模型,并确定SE152°~NW 332°为区域应力的加载方向,结合岩石力学试验确定岩石力学参数及加载应力值,采用有限单元法对工区阜宁沉积期构造应力场进行数值模拟,详细分析构造应力对断层的控制作用。结果表明:南断阶东部阜宁沉积期最小主应力均表现为张应力,沿真①断层在许庄地区和竹墩地区的向北凸出位置出现两个最小主应力高值区,断层发育密集;剪应力呈条带状右旋、左旋区域相间展布,右旋最大剪应力和最小主应力控制产生北北东向正断层,左旋最大剪应力和最小主应力控制产生近东西向正断层。     

Interaction between adjacent left-lateral strike-slip faults and thrust faults: the 1976 Songpan earthquake sequence

Based on the published focal mechanisms we have built the fault model of the main shocks of the 1976 Songpan earthquake sequence and calculated the coseismic Coulomb stress changes in the region. The results show that most of the aftershocks had occurred in the region where the Coulomb stresses had been increased, indicating a triggering relationship between the main shocks and the aftershocks. We also show that the first main shock （Ms = 7.2）, which is a left-lateral slip event, had increased the Coulomb stresses by 5×10^5 Pa at the second main shock （a thrust event with Ms = 6.7）. Therefore, we conclude that the first main shock had triggered the second main shock. The third main shock is also a left-lateral event, however, the triggering relationship between the third main shock and the previous two events is less obvious. General model calculations show that there is a good triggering relationship between adjacent left-lateral slip fault and thrust fault, but triggering between parallel slip faults is rather weak.     

采动影响下逆断层特征参数对断层活化的作用规律

笔者分析了采动影响下断层滑移的主要影响因素,以数值模拟为研究手段,利用FLAC3D建立了逆断层简化模型,分析了不同断层倾角、不同落差及采掘工作面与断层不同距离的断层带附近煤岩体弹性能、断层面正应力与剪应力、断层滑移量的变化规律,从而揭示了采动影响下逆断层特征参数对断层活化的基本作用规律。研究结果表明:上盘或下盘开采,断层带附近煤岩体弹性能集中程度随工作面与断层距离的增大而降低,随断层倾角及落差的增加而增大,但下盘开采对断层带的能量集中程度较上盘高。下盘开采时剪应力较上盘显著增加,但正应力变化较小,易于断层活化。上盘或下盘开采,随工作面与断层距离的增加,断层滑移量减小。上盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量增加;随断层落差增大,断层滑移量减小。下盘开采,随断层倾角增大,断层滑移量减小;随断层落差的增大,断层滑移量增加。     

广东恩开断裂带新构造活动特征

恩开断裂带是华南沿海地区重要的断裂带之一,长约160km,由3条大致平行展布的北东向断裂组成,其中苍城—海陵断裂(F₁)、均安断裂(F₂)倾向北西,鹤城—金鸡断裂(F₃)倾向南东。这3条断裂在第三纪主要作张性正断层运动。约在上新世末或第四纪初,断裂带受到北西西—南东东方向的强烈挤压,北东向断裂转为压性活动。然而,约在中更新世开始,挤压力逐渐减弱,加之,华南沿海地区水平挤压力有从南往北减弱的趋势,断裂带南段,挤压力仍足以使断裂上盘逆冲上升,形成逆断层地貌;继续往北,水平挤压力与重力大小相近,两者平衡使断层两盘处于动态稳定之中,差异升降弱;再往北,水平挤压力更弱,重力均衡使断裂再次发生正断层运动。约在晚更新世开始,区内的一系列北西向断裂形成或复活,由于与主压应力方向夹角小,断裂面摩擦力小而比北东向断裂更易发生错动,使北东向断裂多处被切。北西向断裂的活动一方面限制了北东向断裂的平移,另一方面释放了部分应变能,最终使北东向断裂的活动性降低。     

高邮凹陷南断阶西部断裂特征及其成因机制

在断层基本特征及构造演化史分析的基础上,明确了高邮凹陷南断阶西部断裂各断层的发育顺序,并对断层级别进行了划分,结合构造应力场数值模拟法对各级别断层的成因机制进行了探讨.研究表明真①断层早在泰州期便开始发育,真②断层主要形成于戴南期,这2条断层的发育演化受区域伸展及郯庐断裂带影响明显;真①与真②断层之间的三级断层主要形成于阜宁期,其形成发育主要受真①断层派生的古局部构造应力场控制,在黄珏南和许庄地区最小主应力高值区断层发育密集,最小主应力不仅控制了断层的发育位置,还控制了断层的活动强度;剪应力控制了断层的平面展布,左旋剪应力区主要发育近东西走向断层,右旋剪应力区主要发育北东走向断层.     

九寨沟Ms 7.0级地震的左旋走滑作用与动力机制

2017年8月8日四川九寨沟发生的Ms 7.0级地震是继2008年汶川Ms 8.0地震、2013年芦山Ms 7.0级地震后在青藏高原东缘发生的又一次强震。本文通过综合分析九寨沟Ms 7.0级地震及历史地震的震源机制解、余震和历史地震分布、区域应力场、活动断层等资料,来揭示九寨沟地震的发震构造与动力机制。初步研究结果表明:(1)此次地震的震中位于塔藏断裂、岷江断裂和虎牙断裂之间的交汇区,显示活动断裂的交汇区对此次地震的发生具有控制作用;(2)发震断裂为虎牙断裂,断裂走向为北西西向,倾向南西,倾角较陡,属于高倾角左旋走滑型地震;(3)震中位于虎牙断裂北段的北部地震空区,充填了1973年和1976年4次大于Mw6.0级地震空区;(4)此次地震位于2008年汶川Ms 8.0级地震的库仑应力增加区,应是汶川地震的应力传递和触发的结果;(5)此次地震位于巴颜喀拉块体的东北部顶角区,青藏高原东缘下地壳流向北东方向的挤出是驱动此次地震的动力机制。     

深部逆断层圆弧形断面诱发煤岩动力灾害的力学分析

为了探索逆断层附近易于发生煤岩动力灾害的力学机制,构建了由构造应力为主导的圆弧形断层面简化力学模型,得到了构造应力以及由其引起附加垂直应力的分布规律,进而建立了断层上盘逆冲滑动临界角度的数学模型。研究表明:水平构造应力与附加垂直应力随着断层倾角的增大而增大,当断层倾角接近90°时,附加垂直应力突然增大且其值数倍高于水平构造应力;基于逆断层滑动的力学分析,理论计算了煤层沿断层逆冲滑动的临界角度,这将对煤岩动力灾害的危险性预测有一定的参考意义。     

松辽盆地北部徐家围子断陷构造格局及其成因

徐家围子断陷形成于晚侏罗—早白垩世早期,是松辽盆地北部深层最重要的生气断陷.运用构造解析的方法,结合地质背景和应力环境分析,对徐家围子断陷的构造格局及其成因进行探讨.断陷期形成的地层中发育有近南北向(北北西、北北东向)伸展断裂、北东向—北东东向正断层、北北西向逆冲断层、北北西向褶皱、北东向褶皱、北东东向褶皱等多组构造形迹.除北东向褶皱为晚期北西—南东向挤压应力作用的产物,其它构造形迹均形成于断陷期.断陷期地层内发育的3个不整合被解释为断陷期构造幕式渐进变形的产物.徐家围子断陷的两凹一凸的构造格局受近南北向压扭应力场控制,其中平行于最大主压应力方向发育的左旋斜列低角度边界正断层控制了2个箕状断凹的形成,分隔这两个断凹的断凸的形成则与边界断裂的倾滑作用派生的局部挤压应力有关.     

济阳坳陷低级序断层组合样式及成因机制

济阳坳陷在形成和演化过程中发育了丰富多样的断裂系统 ,根据断层的规模、性质等因素 ,可将盆地内部的断层划分出 6个级别 ,其中四级及其以下级序的断层统称为低级序断层。低级序断层是在走滑应力、伸展应力以及受主断层的牵引或在局部地区的拱升应力等作用下形成的。在空间上 ,各种应力机制相互影响和改造 ,使低级序断层变得错综复杂。在平面上 ,低级序断层主要有平行状、帚状、放射状环状、棋盘格式、羽状、“入”字形等组合样式。低级序断层大多是主断层的伴生产物 ,并且也控制了油气的聚集和分布。