汶川地震强震区地震诱发滑坡与后期降雨诱发滑坡控制因子耦合分析

本文以汶川地震强震区北川县典型研究区为例,利用高分辨率航片、SPOT5卫星图像对北川县典型研究区进行了"5.12"地震之后和"9.24"降雨之后诱发的滑坡解译,解译结果显示:"5.12"地震诱发滑坡1999个,"9.24"强降雨诱发滑坡828个,"9.24"强降雨导致原有地震滑坡面积扩大的滑坡150个。研究表明:地震和强降雨都是诱发滑坡的动力成因,"9.24"强降雨诱发的滑坡面积是"5.12"地震诱发滑坡面积的1/4倍,强降雨诱发滑坡的数量增加了41.4%;强降雨不仅诱发新的滑坡,而且促使原来地震滑坡复活,并扩大其面积,强降雨导致地震诱发的滑坡面积扩大了原面积的68.7%。同时,在遥感解译数据基础之上,开展地震诱发滑坡与降雨诱发滑坡规模对比和控制因子耦合分析及地震与降雨耦合灾害链模式研究,为进一步分析研究地震灾区滑坡的产生、发展趋势、危险性和风险评价等预测预报提供科学依据,也为汶川震区恢复重建中的减灾防灾提供决策参考。

汶川M_S 8.0级地震诱发崩滑特点及其与地震动参数对应关系初析

2008年5月12日汶川MS8.0级强震诱发了大规模的崩塌滑坡地质灾害,不仅造成了巨额的经济损失,而且造成了众多的人员伤亡。汶川地震诱发崩滑分布受发震断层影响明显,而且在断层两侧不对称分布。分析表明汶川地震诱发崩滑与地震烈度存在相关性,但没有明确的对应关系,与震级、地震动峰值加速度关系较为密切。利用汶川地震在龙门山断裂带及附近地区获得的近40个台站的强震记录,对地震诱发崩滑与地震动峰值加速度的关系进行了初步研究,得到如下结果:地震诱发崩滑与地震动峰值加速度存在正相关性;水平向地震动水平对斜坡稳定性影响更大;在龙门山断裂带及其附近地区存在0.2g的地震动峰值加速度分界线,大于此值时崩滑明显增多。研究结果表明利用地震动峰值加速度对地震诱发崩滑进行研究具有一定理论和实际意义。

黄土高原地震诱发滑坡分布特征与灾害风险

引言黄土高原东起太行山,西至乌鞘岭,南连秦岭,北抵长城,东西长1000km,南北宽750km,横跨甘、青、宁、内蒙古、陕、晋、豫7省区的大部或局部,面积约34万km^2。黄土高原是我国黄土分布的主体区域,也是全世界黄土连续分布面积最大、土层最厚的黄土地区。第四纪以来的风积黄土作用,覆盖于地表欠压密的应力历史,形成了黄土特殊的支架孔隙结构,以及具有很强水敏性、崩解性等水理特性。

基于迁移学习的青藏高原东北缘地震诱发滑坡易发性评估模型

通过研究,旨在提出一种迁移学习方法,以应对机器学习在缺乏历史滑坡点数据的大区域很难取得良好的评估效果的挑战。首先,通过结合10个影响因子利用随机森林算法对2013年芦山7.0级地震极震区进行预训练,得到高精度的预训练模型。随后,采用直推式迁移学习方法进行初始迁移,并利用“半监督”评估方式补充青藏高原东北缘地区的标签数值点。最后,利用归纳式迁移学习进一步训练预训练模型,得到在青藏高原东北缘地区评估更准确的地震诱发滑坡易发性评估图。此外,使用Kullback-Leibler散度计算迁移前后区域影响因子数据的相似性,并对2022年泸定6.8级地震极震区进行评估应用,验证基于迁移学习的青藏高原东北缘地震诱发滑坡易发性评估模型的准确性。研究结果可为该区域地震诱发滑坡灾害预防提供一定的参考。

2011年5月11日西班牙东南洛尔卡M_W5.1地震诱发的大范围滑坡

2011年5月11日，一个中等震级地震（Mw5．1）袭击了西班牙东南部洛尔卡城和邻近地区，造成了显著的破坏和人员伤亡。通过地震影响区的野外考察对250多处主要是碎裂型（岩／土崩塌、碎裂的土质滑坡和岩崩）诱发滑坡进行了定点和特征描述。与以前该区域相似震级（Mw4．7～5．0）的地震事件，以及以前预测地震期间斜坡表现的模型结果相比，本次地震诱发滑坡的数量相当大。提出了几个原因来解释这种差异：（1）地震序列中相对高震级（Mw4．5）的前震可能弱化了区域内的斜坡强度；（2）这些事件产生了高的地震动峰值；（3）发生了地形场地效应。本研究的结果指出了在改进区域斜坡特征研究模型时考虑这些影响的重要性。

湖北省宜都县邓家桥水库地震诱发机理讨论

本文讨论了湖北省宜都县邓家桥水库诱发地震的机理,认为该库地震的发生与水体荷载关系不明显,但与库区断裂、岩溶等地下水渗流环境有关。根据震源深度与地下水循环深度吻合,认为水向库基深层渗透导至水库基岩石孔隙压骤增是本库诱发地震的主因。

气液注采工业活动诱发地震机理及其断层滑动风险评估综述

诱发地震研究对气液注采相关工业活动安全开发有重要意义,是当前国际地震科学前沿热点问题之一.本文梳理了全球诱发地震相关研究,总结出四种诱发地震机理(流体扩散、孔弹耦合效应、热应变效应、断层蠕滑),以及一种由于工业区发生大量地震而可能发生的级联触发机制,列出其控制方程和相应案例,总结其地质构造条件、物理过程、诱发地震活动的时空特性及现象.本文结合断层稳定性分析,介绍了构造背景应力场下气液注采施工引起的断层滑动风险评估方法.基于对机理的认识,探讨诱发地震最大震级、延迟触发和如何判断背后主控机制等关键问题;提出在设计、施工及预警阶段降低诱发中强地震风险的措施建议.本文提出:探测先存断层、进行滑动风险评估、注采区选址规避高风险断层,是降低诱发地震风险的重要环节;开展实时监测和结合施工参数开展数值模拟分析是降低诱发地震风险的关键研究方法.

马头营干热岩开采试验场地人工注水诱发地震探讨

结合马头营干热岩区7个临时测震台站的地震观测资料和M1井2022-06~09的加压注水数据,研究地震活动与注水压力、水流量的关系,同时分析诱发地震震源机制解及其对周边应力场的影响。结果表明,注水作业可能诱发了201个地震,震源深度主要集中在0~4 km,这个区段也是地围压较小的安全区域,发生中强震的几率较小;水流量、水压力的改变不仅影响诱发地震的时空分布特征,而且影响地震活动频度,应力积累到一定水平诱发地震发生,之后水流量、水压力与地震频度呈现正相关关系;注水量和震级之间关系不明显,压力和诱发地震震级呈线性相关;在持续注水量达到11 821 m^(3)、压力达到23.46 MPa时,有断层失稳、诱发地震的可能;最大诱发地震的震源机制解为走滑型,主压应力NNW向,与华北区域应力分布有一定偏差,可见M1井开采对局部应力分布有影响;从地震震中位置迁移规律推测,有新的地裂缝产生。

构造型水库诱发地震震级预测与探讨

国内外大量水库发生过不同震级的水库诱发地震,给社会经济环境和生态环境等都造成了不同程度的损失,自20世纪70年代以来,国内学者从不同角度对水库诱发地震的诱发原因和预测方法展开了研究。在前人研究的基础上,对水库诱发地震基本特征和诱发主要因素进行了分析、研究,探索性提出了构造水库地震影响因素的隶属函数,该构造函数综合考虑了对水库规模、构造类型、构造活动性、地层岩性等因素对水库诱发地震的影响,并构建了新的水库诱发地震数学模型对国内外100多座水库诱发地震震例进行计算。经对比分析,发现采用本模型计算的水库诱发地震震级与各水库实际地震震级相接近,可见利用该数学模型预测水库诱发地震震级是基本可行的,希望能为构造型水库诱发地震预测与防治提供一点启示;此外,还发现地震动参数对水库诱发地震的震级贡献相对较大,但水库规模对震级贡献相对较小,特别是水深超过20 m时,水库规模导致的震级差异不明显。

考虑诱发地震影响的砌体结构易损性分析

为揭示诱发地震和天然地震对建筑结构影响及其破坏概率分布的影响,本文以我国典型砌体结构为研究对象,开展了考虑诱发地震影响的易损性研究。首先建立了典型三层和六层砌体结构分析模型,然后以40条震级和震中距都接近的天然地震地震动和诱发地震地震动为输入开展Pushover分析,分别建立基于峰值加速度PGA和结构基本周期加速度反应谱值Sa的易损性曲线,最后采用循环往复加载方法对两次诱发地震作用下的结构倒塌易损性进行了分析讨论。结果表明:当以PGA作为易损性输入地震动参数时,天然地震地震动作用下的易损性显著高于诱发地震地震动;当以Sa作为易损性输入地震动参数时,三层砌体结构由于以基本振型为主导,在两类地震动作用下其易损性曲线比较接近,而六层砌体结构高阶振型由于对结构地震响应具有一定影响,且诱发地震地震动的高频成分较天然地震地震动丰富,因此六层砌体结构在诱发地震地震动作用下的易损性高于天然地震。此外,对两次诱发地震作用下的砌体结构易损性分析结果表明两次地震作用下结构的损伤概率明显增加。

国际诱发地震研究进展与展望——2024年EGU大会地震成核和诱发地震专题会议侧记

欧洲地球科学联盟(European Geosciences Union,EGU)2024年度学术大会(EGU General Assembly 2024)于2024年4月14—19日在奥地利维也纳举行。本次会议共有20979名科学家注册参会。其中,来自116个国家的18388名科学家现场参会,来自109个国家的2591名科学家线上参会。

干热岩开发断层滑动及诱发地震风险研究:以唐山马头营干热岩场地为例

诱发地震是干热岩大规模开发面临的主要问题之一,断层滑动和流体超压是较大地震的两大主要诱因,同时每个场地的诱发地震情况受具体的地质条件控制。本文选取马头营干热岩场地为研究区,在地震地质、构造地质、地热地质条件分析基础上,建立水热力多场耦合数值模型,综合考虑地应力场和多条断裂的影响,通过计算断层滑动趋势评估干热岩开发过程中的断层稳定性,并依据注入扰动体积估算长期注入可能诱发的最大震级。结果显示,10年干热岩开发过程中,马头营干热岩场地断层的孔隙压力变化不超过0.8 MPa,不会引起断层上有效应力的明显变化;注采期间断层滑动趋势均远低于滑动预警线,注采过程安全。优选出两种适用于马头营场地的地震矩计算模型,10年开采过程中可能诱发的最大震级为2.0级至2.1级。研究成果不仅能够为马头营场地干热岩安全规模化开发提供支撑,而且有助于深入理解工程活动影响下的地球动力学过程。

水力压裂延迟活化断层的多场耦合数值模拟研究——以加拿大福克斯溪地区诱发地震为例

加拿大西部盆地的福克斯溪(Fox Creek)页岩气开采区自压裂开采以来,地震频度急剧增加,引发工业界和科学界的广泛关注。目前一些典型诱发地震案例的断层活化动力学机制尚未完全厘清。本文以2014年初福克斯溪地区Duvernay地层附近发生的地震群及构造为研究对象,开展地下断层受流体扰动而活化的多场耦合数值模拟研究。文中重点讨论的1号平台附近发生的诱发地震主要沿着两个较为清晰的发震断层发生,最大震级M_(W)3.9事件发生于压裂井下方约1 km处的结晶基底内,并具有典型的延迟触发特点。本文就上述断层的滞后活化现象开展数值模拟研究。首先,基于PKN裂缝扩展模型计算并验证注入流体的应力扰动输入项,根据地震数据识别出断层的具体位置,结合地层和构造信息建立二维地质模型;然后,耦合固体力学、流体渗流定律和断层活化理论搭建多孔弹性介质内的断层活化数值仿真模型;最后,采用有限元方法数值模拟水力压裂活化断层的全过程,通过计算库仑应力改变量(ΔCFS)的值来观测断层活化前后的流固耦合场和应力应变场的演化特征。结果表明,经过5天注水和15天扩散的流体作用,西断层附近的ΔCFS持续增加,验证西断层延迟活化的主要成因是流体逐渐扩散累积到结晶基底并改变了其应力状态。此外,模拟结果表明东断层的存在使得西断层更容易活化。断层位错产生的正ΔCFS区域与诱发地震发生位置高度吻合。本文的数值模拟研究重现了水力压裂活化断层的物理过程,相关机制的正演分析若能事先开展,将可能为地震危害性预测提供科学依据。

页岩气开采诱发地震的主要机理与影响因素

随着水力压裂技术的发展与应用,各地区页岩气开采区的地震活动显著增强,且中等以上地震明显增多,严重影响工业和人类活动,为确保安全、绿色的页岩气开采,避免或减少破坏性地震活动,研究诱发地震机理和影响因素具有重要意义。为此总结美国、加拿大和我国典型页岩气开采区地震活动特征,并结合断层力学与莫尔-库仑破坏准则,较为系统地分析了目前对水力压裂技术诱发地震机制的主要认识,以及诱发地震的影响因素。研究结果表明,基于莫尔-库仑准则可以在宏观上解释注入式诱发地震活动,断层面摩擦系数、正应力、剪切应力和孔隙压力的变化都可能影响诱发地震活动的发生;在断层与诱发地震相对关系方面,地震活动有3种诱发机制,包括孔隙压力作用下的断层活化、孔隙弹性效应导致的断层活化、无震滑动引起的断层活化;诱发地震活动不仅与流体注入参数有关,还取决于区域断层孕震情况和应力状态等条件。目前由于影响水力压裂作用下断层剪切破裂起始及扩展的因素尚不完整,同时也缺乏有力的试验验证,有必要开展水力压裂试验工作,模拟页岩气开采过程中流体加载和应力边界等条件,进一步确定断层剪切破裂的驱动机制和关键影响因素。

水库诱发地震的震例比较与分析

以水库诱发地震震例数据库为基础,借鉴统计学原理,分析了全球已发震水库的150个震例在地震活动性、震源机制、构造地质和水文地质等方面的主要特征.研究结果表明：水库诱发地震发生在水库周围并在蓄水过程中,多数在距库岸10km范围之内、震源深度＜10km,少数沿着断裂带、溶洞、（温）泉等渗水通道向外延伸至十多km,甚至更远;水库诱发地震活动的频次和震级与库水水位变化呈现相关关系,大部分最大震级地震发生在首次达到最高水位之前或者之后的2～3个蓄水周期内,之后发生最高震级的水库诱发地震概率较少;水库诱发地震序列完整,一般多为“前震-主震-余震”或“前震-震群-余震”型,以1～3级微震居多,因此b值多在1左右;水库诱发地震具有较高的震中烈度、地震动频率和地面峰值加速度,但随距离增加烈度衰减很快;水库地震应力降明显小于同一级别的天然地震应力降,震源尺度大于同一级别的天然地震;水库诱发地震的发震地段具有良好的库水渗透的岩性条件和构造条件,张性断裂带、未胶结的断裂面、岩溶、（温）泉等成为库水的渗透通道.

四川长宁盐矿井注水诱发地震研究

根据现场调查资料、矿区地质构造资料和数字地震记录,研究了四川长宁盐矿井注水诱发的地震活动。研究发现,2006年4月前矿井注水与出水量相当,地震活动平稳;之后注水量远超过出水量,在注水量和出水量相差较大时,浅层中小地震频次急剧增加。长时间的大量注水可能渗入先存的长宁背斜内的小断裂及微裂缝带,加速附近区域微构造地层的破裂,引发了小震群活动。利用数字地震波形资料计算的Q值显示该地区地下介质较不均匀;小震精定位结果显示震源深度较浅,主要分布在2-3km;震源机制解表明,浅层地震呈正倾滑特征。这些都表现出矿井注水诱发地震活动的某些特征。

长江三峡水库诱发地震加密观测及地震成因初步分析

从2009年3月起在长江三峡水库湖北段建立了26个地震台站组成的加密台网。2009年3—12月记录到2995次ML-0.8～2.9地震。利用双差定位软件重新确定了2837次地震的精确位置。结果显示:长江三峡水库库区小震震群分布图像呈线性分布或团块状丛集分布,团块状丛集一般在距离库水边5km范围内,地震线性分布可以延伸到距库水边16km远的地方;长江三峡水库湖北段地震主要集中分布在香溪河附近的仙女山断裂北端及九湾溪断裂、泄滩乡以西的长江两岸和巴东北岸神龙溪及附近地区,震源深度<10km,平均在4km左右;库区地震活动频次与库水位升降过程正相关,说明属于水库诱发地震。巴东库区神龙溪两岸地震明显呈现出3条线性分布,通过对比该地区碳酸盐岩的分布特征,发现是由于水库蓄水后,库水从神龙溪两岸等地下暗河渗入而诱发地震的;而仙女山断裂过江段、九湾溪断裂和泄滩乡、沙镇溪镇西部地区等的地震可能与仙女山断裂带、牛口断裂或顺层解理等不连续结构面软化,导致岩体失稳而诱发了水库地震,但诱发机制仍需要进一步详细研究才能获得令人信服的结论。另外,在秭归县文化南和杨林、巴东县东壤口镇以东等地存在着煤矿开采引起的矿山诱发地震,在长江三峡库区两岸存在着一些塌陷地震。

水库诱发地震时空演化与库水加卸载及渗透过程的关系——以紫坪铺水库为例

为了解水库蓄水过程中,水库诱发地震活动的动态响应机制,本文建立了针对水库诱发地震(Reservoir-induced seismicity,RIS)定量化研究的数理模型,并以紫坪铺水库为例,对库区地质构造及水文地质结构条件、水库蓄水后库区小震活动时空演化特征进行了详细的研究.在此基础上,利用有限元方法计算了水库蓄水过程中弹性附加应力场、有效附加应力场、孔隙压力和断层稳定性的动态变化,讨论了RIS时空演化与库水加卸载及渗透过程的动态响应关系.结果表明:(1)RIS诱发机制的定量化模型可分为2个层次:一是以孔隙介质为载体的流体渗流对岩体变形和稳定性的影响,由流-固耦合形式的岩体变形与孔隙渗流模型进行描述;二是对断层相关的RIS定量研究可将水库附加水头压力沿断层面(区)的扩散与断层库仑应力变化联系起来.两种形式模型方法的结合能为RIS定量研究提供一个相对宏观的力学框架;(2)断裂渗透结构对孔隙压力变化下断裂的力学响应具有重要的影响,研究区主干断裂可能属于一种上盘破碎带导水、下盘地层及断层核阻水的"下阻上导型"的渗透结构类型,不同程度的具有使地表水体向深部渗流的通道性.库区深部岩体渗透稳定性的差异在很大程度上导致了诱发地震活动对岩性条件的依赖.(3)紫坪铺水库蓄水后,小震活动在空间分布上呈现出条带状分布、丛集分布和地震迁移的特点,小震震源深度优势分布在地下4～10km范围内,在通济场断裂与安县—灌县断裂的深部汇聚区域震源分布最为密集.同时,小震活动主要集中发生在脆性程度高、渗透稳定性低的碳酸盐岩地层中,而在岩性较软弱、渗透稳定性高的三叠系须家河组砂泥岩和煤系地层中很少有地震发生.在水库蓄水后地震活动的时间响应特征上,水库西南侧和东北侧两个丛集区的小震活动可能属于"快速响应型"RIS,而都江堰小震群活动可能属于"滞后响应型"诱发地震活动;(4)RIS的发生与库水加卸载及渗透过程中库底岩体有效应力的变化密切相关.在以挤压为主的构造应力环境中,库体荷载作用的结果一般会使库底断层更趋向稳定,而水库附加水头压力扩散的效应则是促使断层趋向失稳,正是这个矛盾双方相互制约与平衡的动态过程,控制了断层库仑应力变化的取向,从而决定了RIS时空演化的规律.

国内外水库诱发地震目录

国内外水库诱发地震目录杨清源，胡毓良，陈献程，陈凌岳（国家地震局地质研究所，北京１０００２９）已知目前世界上发生水库诱发地震的震例有１０９例。其中Ｍｓ＞６．０有４例，Ｍｓ≥５．０有１９例，Ｍｓ４．０～４．９有２５例，Ｍｓ３．０～３．９有２５例，Ｍｓ＜...