蒙冀辽交界地区地壳应力场研究

利用2008年1月1日-2021年12月31日发生在蒙冀辽交界地区的472个地震的P波初动符号资料,应用综合震源机制解法获得了蒙冀辽交界地区0.25°×0.25°精细应力场,所得应力场结果基本覆盖整个蒙冀辽交界地区。应力场反演结果显示:①蒙冀地区受拉张应力体系作用,主压应力场为东向,源自青藏高原东北边缘的强烈挤压作用。综合震源机制解类型主要为正断层和走滑型,P轴整体呈NE、NNE向,T轴整体呈NW或NNW方向,与前人研究该区域活动构造运动和地块受拉张和裂陷作用相符合。②蒙辽交界地区P波矛盾比较大,震源机制界面较为散乱,蒙辽或冀辽交界地区辽宁一侧震源机制解以逆断层为主,辽南地区震源机制以正断性质为主。

中国大陆地壳应力环境基础数据库

本文介绍了国际上有关地应力环境研究与数据库建设的相关情况;重点阐述了“中国大陆地壳应力环境基础数据库”的构成,包括基本数据类型、数据来源以及数据覆盖范围等基本情况;阐述了本数据库管理系统的基本设计思想、主要功能及其特色;扼要介绍了以数据库资料为基础开展了中国大陆构造应力分区以及应力场的数值模拟研究成果.

首都圈地区横波分裂与地壳应力场特征

利用宽频带流动地震台阵和首都圈固定台网记录到的近震波形数据,研究了首都圈地区(38·6°N^41·0°N,115·0°E^119·7°E)的横波分裂,给出了快波偏振优势方向的场分布,讨论了首都圈地区的应力场特征.在此基础上,采用二维线弹性有限元数值模拟方法,探讨了断层不均匀滑动对区域构造应力场的影响.结果表明:(1)首都圈地区的应力场整体特征表现为NE向的背景应力场和受张家口-蓬莱断裂带控制的NW向的局部应力场;(2)在研究区域的西半部分和中部,最大主压应力方向为NE60°~70°,在唐山大震区及其东部区域,最大主压应力方向近WE向;(3)首都圈地区的局部应力场最大主压应力方向比较一致,基本上都与张家口-蓬莱断裂带走向平行,为120°~130°;(4)首都圈区域内断层的存在及其郴均匀滑动是研究区内出现大量局部应力场的一个重要原因,张家口-蓬莱断裂带对首都圈局部应力场起着重要的控制作用.

井水位对地壳应力-应变响应灵敏度的研究

从丰镇井水位的潮汐效应、地表水体荷载效应与列车荷载效应分别计算出井水位对各类应力 应变的响应灵敏度,其结果分别是6.6×10-9体应变/mm、9.6×10-7体应变/mm与1.0×10-2体应变/mm;在此基础上,推算出该井水位在张北地震前60mm的缓升型异常相应的含水层应变与应力前兆的量级为5.76×10-5体应变与2.3kPa。

华东地区现代地壳应力场及地震断层错动性质

使用143组中、小地震单震震源机制解和17组小区域综合机制解资料,统计分析了华东地区的现代构造应力场特征。华东地区现今处在NEE向(80°左右)主压、NNW向(350°左右)主张应力场的控制下;主应力作用方式以水平和近水平为主。在应力场方向和作用方式基本一致的背景上,不同地震构造分区存在一些差异,这些差异可能与相应区域主要活动断裂的主体分布方向有关,可能表征了现存构造对地震错动特征的影响和控制作用。现代中、小地震震源机制解,历史中、强地震和现代有感地震最内等震线长轴方向等资料显示华东地区地震主要沿NE,NW2个方向破裂错动,兼有NNE,NEE,NWW或近EW方向。以走滑和近走滑方式为主,兼有少量斜向滑动。地震断层的错动方式存在某些分区差异。华东地区历史中、强地震以NE向破裂错动为主,而现代中强地震在陆域以NW-SE为主,海域NE,NW兼有。

利用华北北部深部地球物理资料数值模拟地壳应力场

利用华北北部近２０多年的地震测深资料进一步深化分析解释，结合其它地质、地球物理资料，给出地壳分层结构，求得弹性力学参数，得到三维有限单元的地壳模型．参考区域构造应力场，在考虑重力影响的情况下，对模型边界作适当约束，利用线弹性三维有限单元程序进行各节点位移和各单元应变、应力计算．通过分析上、中、下地壳各层的最大主压应力等值线图，探讨地壳应力场的分布特征与地震的关系．

利用GPS资料研究区域地壳应力场变化与地震活动关系

推导了地球内应力场变化与地面位移场和重力变化的关系 ;讨论了利用地面位移变化速率来计算地球内应力场变化的边界元方法 ;最后 ,利用中国新疆伽师地区的 GPS观测资料 ,对该地区地壳内的应力场变化进行了计算 ,并分析和讨论了该地区地壳内的局部应力场变化与地震活动和断层构造活动的关系 .

中国大陆地壳应力场与构造运动区域特征研究

系统研究了1918～2006年间中国大陆及其周缘发生的3115个M4.6以上中、强地震的震源机制解,得到中国大陆地壳区域应力场的压应力轴和张应力轴空间分布的统计结果.探讨了大陆应力场的结构,以及周围板块运动对中国大陆应力场影响作用范围及其界线.结果表明,中国东部的华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,又受到从贝加尔湖经过大华北直至琉球海沟的广阔范围内存在的方位为170°引张应力场的控制.华北地区大地震的震源机制解反映出,该区地震发生为NEE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用结果.印度洋板块向欧亚板块的碰撞挤压运动所产生的强烈的挤压应力,控制了喜马拉雅、青藏高原、乃至延伸到天山及其以北的广大地区.在青藏高原周缘地区和中国西部的大范围内,压应力P轴水平分量位于20°～40°,形成了近北东方向的挤压应力场,大量逆断层型强震集中发生在青藏高原的南、北和西部周缘地区以及天山等地区.本文结果表明,正断层型地震集中发生在青藏高原中部高海拔的地区.证明了青藏高原周缘区域发生南北向强烈挤压短缩的同时,中部高海拔地区存在着明显的近东西向的扩张运动.根据本文最新结果,得到了华北、华南块体之间地壳区域应力场的控制边界线,发现该分界线与大地构造、岩石圈板块构造图等有较大差异,特别是在大别及其以东地区,该分界线向东南偏转,在沿海的温州附近转向东,最终穿过东海直至琉球海沟.台湾纵谷断层是菲律宾海板块与欧亚板块之间碰撞挤压边界,来自北西西向运动的菲律宾海板块构造应力控制了从台湾纵谷、华南块体,直到中国南北地震带南段东部地域的应力场.地震震源机制结果还表明,南北地震带南段西侧其P轴大约为NNE方向,与青藏高原的P轴方位一致.南北地震带南段东侧其P轴大约为NWW方向,与华南块体的P轴方位一致.因此,将中国大陆分成东、西两部分的南北地震带南段是印度洋板块与菲律宾海板块在中国大陆内部影响控制范围的分界线.

首都圈地区跨断层形变观测与地壳应力场

通过首都圈地区11个跨断层测点的形变观测资料,将断层两盘作为不变形的刚体来分析断面相对滑动与地表两盘点位相对位移的定量关系,并以唐山地震及其余震为时间界限,将所得的断层滑动矢量分为2大时段,拟合区域2个不同时段的现今地壳上部应力状态,发现首都圈地区依据跨断层形变观测资料反演的地壳上部应力状态在唐山地震前后存在着较为明显的变化特征:1)第1时段(唐山地震及其余震期间),地壳应力状态以NNE-SSW向挤压,NWW-SEE向拉张为主要特征,反映该区构造应力场在NNE-SSW向的构造应力作用是逐渐增强的;在NWW-SEE向,其构造应力作用相对于NNE-SSW向有所减弱,表现为相对松弛状态。2)第2时段,在唐山地震及其余震之后的3个次级时段内,地壳上部应力状态以NNW-SSE向拉张为主要特征,表明在唐山地震及其余震之后,研究区的构造应力作用一直处于近SN向的松弛状态。

华北地区盆地内地壳应力随深度的变化

本文详细讨论了华北地区盆地内水平应力和垂直应力以及最大剪应力随深度的变化,找出了水平应力与垂直应力之比与深度的关系。鉴于2100米以下超孔压带的存在,对该带内测得的所有最大水平主应力值作了孔压修正。 区内最大水平主应力方向近东西,变化幅度随深度增加逐渐变小,从地表到4000米深处,基本存在S_H=σ_1、S_h=σ_3、S_v=σ_2的应力状态。因此,我们推测区域内现今构造活动模式浅部为平移断层,深部为平移正断层。

地壳应力状态及其在三维模拟计算中的意义

总结了三维数值模拟计算中在边界条件选择上存在的若干问题。提出了以地壳上层地应力实测资料为基础 ,以地区性的震源机制及壳内剪切强度规律为约束 ,逐步调整的方法 ,得到板内地壳中 3个主应力和 3个最大剪应力随深度的变化曲线。

京津冀地区地壳应力场特征

基于标量断层类型值,对京津冀地区及邻区2187个中小地震震源机制解进行分类,统计结果显示研究区震源机制类型以走滑断层和正断层为主,P轴优势方位为NEE—EW和SWW—EW向;采用MSATSI软件包反演该区1°×1°网格的精细地壳应力场,结果表明:最大主压应力轴最优解的优势方向为NEE—EW向,与P轴优势方位一致;所有网格的相对应力大小R值均小于0.5,表明京津冀地区应力状态偏拉张性质,而且最小主压应力轴的不确定度变化范围相对稳定,表明现今京津冀地区地壳应力场处于一个相对统一的NNW—SSE向的拉张作用控制下。39°N以北地区最大主压应力轴方位最优解显示一定角度的偏转,同时最大、中等、最小主压应力轴最优解推断的应力状态由西向东存在一个正断层—走滑断层—正断层的转换过程;而39°N以南地区的现今构造应力场保持稳定,最优主压应力轴呈NEE—SWW向,大部分网格应力状态显示走滑型。构造应力场的反演结果与活动构造、GPS主应变方向和剪切波分裂的快波偏振方向等相关研究结果基本一致。

中国大陆地壳应力环境基础数据库及查询系统

通过对现有 6大类主要地应力基础数据资料———震源机制解、水压致裂、钻孔崩落、应力解除、断层滑动和连续应力应变观测数据的收集整理 ,建成了便于更新的“中国大陆地壳应力环境基础数据库”。介绍了数据库的结构及其查询分析系统。数据库通过MicrosoftAccess数据库系统建立 ,其中震源机制解和水压致裂采用双数据表结构设计 ,丰富了数据库的数据信息。数据库查询分析系统以MapInfo地理信息系统为技术支持平台 ,依据“中国大陆地壳应力环境基础数据库”中的数据信息 ,自动生成空间数据库 ,实现了地应力数据的地图显示。以此为基础 ,系统提供了包括可视化地图查询和条件查询在内的多种数据库查询方式 ,实现了空间图形数据与文本属性数据的相互查询。另外 ,数据库查询分析系统还提供了地应力研究成果查询、应力方向大小统计分析、专题图及其它辅助功能。

地壳应力场和密度场资料在油气检测中的应用

依据卫星轨道摄动测量结果反演的地壳区域构造应力场和密度场资料 ,可圈定油气区域构造圈闭和储集油气的低密度层。计算绘制了闽江口扇形洲区域构造应力场和密度场卫星遥感图。图上显示出东海近海闽浙中拗陷含油气带与温东丽水油气构造带相接 ,敖江口官岭与闽江口川石诸岛沥青苗等迹象都在此范围内。在闽江口扇形洲东部沿海沙泥沉积区、邻区东海宽长带深厚海沙软泥沉积区及本区北部罗源湾 ,用大地电磁CSAMT检测到 10 0 0～ 3 0 0 0m深度范围内的低阻率地层 ,与本区卫星遥感图低密度场相符。

应用非连续模型研究断层对地壳应力的影响

通过有限元数值模拟的方法,应用非连续的接触模型研究断层对地壳应力的影响。研究结果表明:非连续模型比连续模型能够更好地模拟断层,突出了断层对地壳应力的影响作用,避免了单纯使用软弱带模拟断层所导致的应力削弱现象;非连续模型通过接触单元可以描述连续模型所不能反映的断层带与围岩之间的不连续错动;断层端部和复合断层交叉处附近是应力集中区;断层带具有较高的剪切应力,但其自身及附近局部区域的最大主应力受到了一定的弱化;断层的弹性模量、断层与区域主应力的夹角以及交叉断层是地壳应力的重要影响因素,平行断层是弱影响因素,断层泊松比对地壳应力的影响不大。

地球引力引起的地壳应力

本文计算了地球在引力作用下,弹性变形、塑性变形两种不同变形情况下的地壳应力状态。计算结果表明:引力作用下地壳的弹性变形伴随着巨大的水平地应力,而铅直应力则小于上覆岩层的重量;应力的大小远远超过岩石的强度;塑性变形所伴随的地壳应力状况(包括铅直应力及水平应力)在浅部与地应力实测值很一致。计算表明,除构造运动等因素外,引力作用同样会引起强大的地壳水平应力,地壳现代的应力状态应与引力作用下地壳的塑性变形有密切关系。

天山地区跨断层形变观测与地壳应力特征

采用“将断层两盘作为不变形的刚体来分析断面相对滑动与地表两盘点位相对位移的定量关系”的方法，对天山地区6个跨断层测点的形变观测资料进行处理，获得断层滑动的位移数据；利用滑动拟合法进行反演计算，从而获得天山地区6个测点处地壳应力状态的基本特征，从而分析天山地区地壳应力的应力方向、应力结构等基本特征，探索天山地区所处的地壳应力环境。研究表明，天山地区6个测点处地壳应力状态的基本特征为：北天山呼图壁测点的应力结构为走滑型，表现为NNW-SSE向的挤压和NEE-SWW向的拉张；石河子的应力结构为逆断型，表现为NNW—SSE向的挤压；独山子测点的应力结构为逆走滑型，表现为NNE—SSW向的挤压和NNW-SSE的拉张。南天山库尔勒、阿克苏与克孜尔3个测点的应力结构均为走滑型，其中库尔勒表现为NNW—SSE向的挤压和NEE—SWW的拉张，阿克苏为NWW—SEE向的挤压和NEE—SWW向的拉张，克尔孜则表现为NWW-SEE向的挤压和NNE-SSW向的拉张。利用跨断层资料反演得到的6个测点的应力状态与由断层滑动资料及震源机制解数据反演得到的构造应力场方向存在10°～20°的偏差，其原因是不同深度的应力资料反映了不同的应力方向。另外，印度板块与欧亚大陆的碰撞使得天山地区的区域构造应力场表现为近南北向的挤压。处于南北向同一构造应力作用下的6个测点，由于其测点位置处于不同走向的活动断裂上，因此表现出各不相同的应力状态。

苏鲁—大别造山带及其周围现代地壳应力场与构造运动区域特征

苏鲁-大别造山带是中国东部华北、华南地块之间的大地构造交界带。本文分析研究了我国东部的地震活动性,并根据1918~2005年间苏鲁-大别及其周围地区发生的1000余个地震的震源机制解,系统研究了应力场的区域特征以及华北、华南地壳应力场构造分区,探讨了其动力学来源以及构造运动特征。结果表明,中国东部大陆华北、华南地块地壳现代应力场和构造运动可以归结为太平洋板块和菲律宾海板块与欧亚板块之间相对运动,以及大陆板内区域块体之间相互作用的结果。华北地区受到太平洋板块向欧亚板块俯冲挤压的同时,受到从贝加尔湖经过大华北直到琉球海沟的广阔地域里存在着的统一的、方位为170°的引张应力场的控制。华北地区大地震的震源机制解均反映出震源应力场为ENE向挤压应力和NNW向张应力的共同作用。郯庐断裂带等华北地区的北北东走向的断裂带,表现为右旋走滑的现代构造运动特征。来自台湾纵谷的北西西向挤压应力控制了华南块体直至南北地震带南段东部地域的地壳应力场。本文研究结果表明,将中国东部大陆划分成华北、华南两部分的现代地壳应力场分界线,其西部大致与秦岭带相同,然而在大别及其以东地区则逐渐偏离大地构造带,到北纬30°后向东南偏转,在温州附近的北纬2...

中国及其邻区地壳应力场数值特征的研究

讨论了利用地应力主方向和 GPS资料联合反演与之相关的地球动力学参数及数值模拟地壳应力场的方法 ,建立了中国及其邻区的四节点有限元模型 ,解决了有限元数值解算中节点位移不连续的问题。提出了在利用随机反演求得全局最优解基础上通过高斯 -牛顿法等局部迭代算法精化反演解的解算思想。其数值模拟解算获得的中国及其邻区的地壳应力场结果基本反映了该区的地壳应力场特征。

利用剪切波分裂研究四川九寨沟M_S7.0地震震源区的地壳应力场

本文讨论了2017年8月8日九寨沟M_S7.0 (MW6.5)地震之后震源区的地震活动性,并针对震后九寨沟地区架设的4个流动地震台站记录到的地震波形数据进行了剪切波分裂参数的计算,分析了震源区地壳应力场的特征性变化。九寨沟M_S7.0地震的地震活动性表现为:8月8日主震后震源区地震活动明显增强,直至8月22日之后才有所下降,余震震级整体也呈降低趋势,震级多集中在M_S2.0以下。震源区4个流动台站的剪切波分裂结果表明:快波偏振方向近似为东西向,揭示了九寨沟地区的区域应力场方向为近似东西向;区域内慢波延迟时间的平均值为5.04 ms/km,慢波延迟时间在九寨沟M_S7.0地震之后降低,反映了随着余震的发生,地壳应力不断调整,应力持续释放,直至8月底地壳应力场逐渐趋于稳定状态。