页岩气储层多期构造应力场反演与裂缝演化

川南泸州区块五峰组—龙马溪组的页岩气蕴藏量大,构造运动使地应力局部集中,从而引起裂缝和断层的产生,对页岩气的勘探开发有较大影响。为了优选页岩气勘探区,采用地震综合资料、古构造图和岩石力学参数测试等方法,运用神经网络算法和地质力学建模方法,对研究区多期古构造应力场进行反演,并对应力影响下的储层裂缝发育规律进行预测。研究结果表明:采用数值模拟和神经网络算法,可以进行多期构造作用下的地应力场反演。多期构造运动使地应力发生调整变化,地层背斜部位应力较为集中,背斜核部受到强烈构造作用而发生破裂,应力逐步释放;多期构造运动使储层岩石承受的应力逐步变化,易出现破裂带而形成断层,应力逐步减小;原有断层周边裂缝发育较为强烈,易出现应力衰减区域,从而出现多而短的小型裂缝。现今应力场受多期构造运动综合影响,分布较复杂,裂缝发育规律性不强,对页岩气钻井、开发等影响较大。研究成果对深层页岩气的勘探开发具有一定的指导意义。

基于应力响应系数Kw的唐山古冶5.1级地震孕震过程应力场反演

通过计算唐山及邻区含水层对应力变化的响应系数K w,结合井水位变化,反演出唐山古冶5.1级地震前后应力场的变化情况,结果表明:①2020年7月唐山区域应力场发生了明显的转折变化,由1.583 Pa的压应力作用变为−2.869 Pa的张应力作用,应力变化幅度达4.452 Pa;②区域应力场演化的基本特征从时间进程表现为挤压—增强—转折—拉张—减弱—恢复,从空间进程表现为应力集中—增长扩展(西—东方式)—打破活动断层控制,震后转折—减弱转移—恢复,强度演化特征为震源区周围应力场由正常逐渐增强,达到一定程度后增强速率变缓,继而发震,震后较快减弱直至消失;③利用井水位长期变化趋势、井水位孔隙压二年变差、震源机制解和GNSS解算得到的结论与利用含水层对应力变化的响应能力所得区域应力场应力状态一致,整体上呈现近EW向压缩、近NS向拉张的受力状态。

北天山中东段中小地震震源机制解及应力场反演

主要对北天山中东段中小地震震源机制解系统聚类和应力场反演。结果表明,研究区内中小地震震源断错性质主要以逆断层为主,地震主破裂面基本沿NWW向或近EW向,与该区域的NWW向构造带基本一致;研究区内主压应力P轴近NS向,倾角较小,主张应力T轴倾角较大,表明区域应力场主要受NS向水平挤压作用;分区应力场反演结果显示,研究区中、西部最大主应力方向为近NS向,与北天山西段构造应力场方向相一致。

初始地应力场反演及回归分析方法研究

运用岩体工程地质力学方法和数理统计原理 ,建立了初始地应力场的三维有限元反演及回归分析模型。该模型克服了边界调整法等一般反分析法的不足 ,具有很好的实用价值和易操作性 。

青藏高原西部及邻区构造应力场反演和断层滑动趋势分析

基于Global CMT提供的1976-01-01~2015-12-31期间1255个M;≥3.5地震的震源机制解,利用FMSI方法对青藏高原西部及邻区(新疆西部地区)应力场进行反演,得到区域应力场特征,并分析西昆仑断裂带及阿尔金断裂带的断层滑动趋势。结果表明,青藏高原西部及邻区的最大主压应力轴σ;整体呈NNE-SSW向,自西向东顺时针旋转;最小主压应力轴σ;整体呈NWW-SEE向。最大主压应力轴σ;倾角大小约为5°~9°,说明该地区的构造应力场以水平运动为主。西昆仑断裂带及阿尔金断裂带具有较强的滑动趋势(T_(s)≥0.5),说明西昆仑断裂带及阿尔金断裂带未来失稳滑动的可能性较大。

小震震源机制与应力场反演方法及其应用研究

众所周知,构造应力场的分析与研究在地球科学研究以及生产实践应用中都具有相当重要的地位。同样,我们也知道,天然地震的震源机制在构造应力场的分析和研究中也具有相当重要的地位。地震矩张量的引入使地震产生的远场位移与描述震源机制的地震矩张量之间成为线性关系。如果地震产生的位移与描述地震波传播路径效应的格林函数已知,则很容易通过波形反演得到地震矩张量,即震源机制。

西北太平洋俯冲带日本本州至中国东北段应力场反演

本研究基于Global CMT提供的1196个1976年11月—2017年1月MW>4.6地震矩心矩张量解,对西北太平洋俯冲带日本本州至中国东北段的应力场进行反演计算,得到了从浅表到深部俯冲带应力状态的完整分布.结果显示:俯冲带浅表陆壳一侧应力场呈现水平挤压、垂向拉伸状态,洋壳一侧的应力状态则相反,即近水平拉张、近垂向压缩.沿着俯冲板片向下,应力主轴逐渐向俯冲板片轮廓靠拢,其中位于双地震层(120km深度附近)之上的部分,主张应力轴沿俯冲板片轮廓展布而又比其更为陡倾;双地震层内的应力模式同典型I型双层地震带内的应力模式一致,即上层沿俯冲板片轮廓压缩、下层沿俯冲板片轮廓拉伸;双地震层之下,应力模式逐步转变为主压应力轴平行于俯冲板片轮廓.通观所研究的整个俯冲系统,水平面内主压和主张应力轴基本保持了与西北太平洋板片俯冲方向上的一致性,同经典俯冲板片的应力导管模型所预言的俯冲带应力模式相符;而主张应力轴在俯冲板片表面之下的中源地震深度范围内转向海沟走向,或许同研究区域横跨日本海沟与千岛海沟结合带,改变的浅部海沟形态致使完整俯冲板片下部产生横向变形有关.

基于微震监测的应力场反演方法及其工程应用研究

确定工程中岩体所处的应力场环境是灾害监测预警与应用的基础,在微震震源机制解的基础上探索采用联合迭代反演方法反演应力场,该方法采用不稳定性系数I作为约束结合经典的线性反演方法反演应力场,有效避免了两个断层面的模糊性对反演结果的不利影响,提高了反演精度。通过多次反演选取能够产生最大不稳定性系数的摩擦系数μ作为岩体的摩擦系数,并通过应力与摩擦系数定义了主破裂面。对一起典型的岩体破裂微震定位事件案例,首先分析了破裂类型以及破裂面方位,并对破裂的时间演化进行了推测;其次分析了加入不同程度噪声对应力反演结果的影响,并给出了分析结果;最后对应力场分布进行了分析,结果表明最大主应力轴的方位角与倾角为229.86°/48.57°;中间主应力轴的方位角与倾角为353.89°/26.28°;最小主应力轴的方位角与倾角为100.08°/29.44°,应力的分布与震源机制解P/T轴分布具有一致性;主破裂面的方位较好地符合了此次微震事件实际监测结果。

多模型在引水隧洞初始应力场反演计算中的应用对比研究

结合现场观测试验值,对比四种不同模型在辽宁某引水隧洞初始应力场反演计算中的精度。分析结果表明:多元线性、非线性以及基于线性回归的PSO-BP神经网络模型均可对隧洞工程应力分布规律进行较为准确的模拟,其中多元非线性回归模型模拟效果最佳,但在主应力变幅较小的情况下,基于线性回归的PSO-BP神经网络模型在应力方向以及量值模拟精度均好于其他模型。

小震震源机制与应力场反演方法及其应用分析

在地球地壳活动的研究中,构造应力场分析和研究对其有着非常重要的作用,而自然地震的震源机制对于构造应力场的分析和研究起到了至关重要的作用。在这一过程中,通过引入地震矩张量使得地震产生的位置变动和矩张量之间呈线性关系。而如果由地震产生的位移和表达地震波传播途径效应的格林函数是已知的,那么可以利用波形反演得到震源机制。但是这种方法只适用于记录比较大的地震,由于近场距离合成格林函数无法接近实际的介质相应,波形反演法不适用于小震。因此,要探索和研究确定小震震源机制的新方法是本文的研究重点,进过不断的研究发现,利用震源机制繁衍应力场有着比较高的计算率。

腾冲及邻区构造应力场与地震活动性研究

以云南腾冲及邻区为研究区域,使用FM_(S)I 方法进行应力场反演;在此基础上,进行了断层滑动趋势和地震活动性分析。结果表明:腾冲及邻区的震源机制主要以走滑型为主,最大应力主轴σ1沿 NNE—SSW 向,最小主应力轴σ_(3)沿 NWW 向,并且最大、最小主应力轴都是近水平向。研究区域具有较强滑动趋势的断层走向范围主要为40°—80°、160°—200°、220°—260°、340°—360°;断层倾角为50°—70°,这与该地区的构造背景相符。结合该地区的断层分布分析认为,腾冲火山区附近的大盈江断裂、龙川江断裂、龙陵—瑞丽断裂未来可能具有较明显地震活动趋势。2000—2021年该区域发生了7次4.0级及以上的中强地震,且2012年之前研究区域内地震活动较多,4.0级及以上地震事件大部分都发生在2011年前后;其间,2次中强地震活动均发生在滑动趋势较强的断层周边。

应用遗传算法反演平均应力场的研究

应用遗传算法反演平均应力场的研究杜兴信张惠玲鲁秀玲张春生（中国西安７１００６８陕西省地震局）主题词震源机制遗传算法平均应力场反演应用一组断层滑动方向反演平均应力场，根据资料条件可分为两类方法：一类是当已知断层面及基上震源机制参数时，可直接利用滑动矢量...

藏东南某大型水电站工程区地应力状态及反演分析

某水电站作为西藏易贡藏布流域的控制性调节工程,对满足西藏电网的用电需求发挥重要作用。为查明该水电站现今地应力环境,掌握地下厂房、引水隧洞等关键位置地应力分布特征,保障其工程安全,文章综合考虑工程区构造地质背景、岩体条件等,通过布设钻孔开展水压致裂法地应力测量工作,获得4个测点(8个孔)的地应力数据;依据现有地质条件,建立有限元三维地质模型;通过测得的应力状态,获得加载条件,进行工程区应力场反演分析。结果表明:二维地应力测试结果显示最大水平主应力为4.17~16.93 MPa,三维地应力测试结果显示最大主应力为14.20~16.23 MPa,最大水平主应力方位为NE 38°~NE 47°,现今构造应力场以北东向为主导;电站地下厂房区域2995 m高程水平面最大主应力σ1应力值为11.70~12.12 MPa,中间主应力σ2应力值为9.81~10.74 MPa,最小主应力σ3应力值为5.22~6.85 MPa;引水隧洞沿线最大主应力值σ1为11.8~14.05 MPa,中间主应力值σ2为10.13~12.83 MPa,最小主应力值σ3为4.56~8.49 MPa;该水电站地下厂房轴线方向和引水隧洞轴线方向与实测最大主应力方向呈小角度相交,地应力场对工程洞室的稳定性有利。后期施工过程中应综合考虑实际地质情况,采用适宜的隧洞施工技术并加强施工监测,从而确保工程安全建设。

2021年5月21日漾濞M_(S)6.4地震及周边的构造应力场特征和动力学意义

文中利用CAP方法计算了2021年5月21日漾濞地震序列M_(S)≥4.0地震的震源机制解,再结合收集到的周边历史地震的震源机制解,反演计算了漾濞地震及周边区域的构造应力场,并根据反演得到的应力张量模拟了漾濞地区的相对应力值大小和震源机制解分布情况。研究结果表明:1)研究区以走滑型地震为主,其次是正断型地震,地震集中分布于15km以浅的深度范围,主要发生在脆性上地壳。2)漾濞震源区的构造应力场属于典型的走滑应力结构,最大主应力方位为NNW-SSE向,与区域构造应力场基本一致。研究区的分区反演结果显示,最大主应力轴和最小主应力轴的方位从东北至西南呈现出顺时针旋转的趋势。区内川滇菱形块体、腾冲和保山等地块内部的应力方位分布一致性较好,块体边界带是应力发生偏转的部位,表现出一定的差异性,区域构造应力场受到不同块体间相互作用的影响。3)应力形因子R值的分布上大致表现为自西北向东南逐渐增大,说明物质运移所需的压应力相对变小,结合研究区的地质构造背景认为,地块(物质)的运动速度自西北向东南逐渐变缓。4)根据模拟计算的漾濞地震相对剪应力和相对正应力大小推测认为,漾濞地震是在区域构造应力场作用下沿着最优释放节面滑动破裂而发生的,更容易发生错动的NW向节面为此次地震的发震断层面。

用小震断层面解反演平均应力场——以汾渭地震带为例

本文以汾渭地震带为例和以小震P、S振幅比测定的震源参数尝试应用了用小震断层面解反演区域平均应力场的方法。结果表明,该方法既吸收了用振幅比资料测定震源参数所需记录资料少的优点,又提供了较多震源信息,同时,由于计算中考虑了震源参数测定不稳定性等因素,因而较切合实际。

锦屏一级水库蓄水前后地震活动、震源机制及应力场研究

本文研究了锦屏一级水库蓄水前后发生在库区及其周围M_(L)0.5以上的地震活动并进行了精定位,反演了M_(L)3.0以上71个地震事件的震源机制解,并通过计算比较了蓄水前后的应力场。结果表明:锦屏一级水库地震开始响应时间较长,应与第一阶段水位抬升有限,库水淹没范围尚未覆盖震群附近有关。淹没范围扩大至震群所在区域后地震活动大幅增加,之后几个阶段的蓄水过程和地震活动变化有较好的对应关系。蓄水后大量地震集中发生在木里藏族自治县葫芦沟附近,震源深度集中在6~14 km,与蓄水前相比震源深度变浅。除葫芦沟以外的区域震源机制解结果,P、T轴分布及区域应力场反演结果都与之前的研究结果相一致。葫芦沟附近震群的震源机制多为走滑型,P轴以NS向及NNW—SSE向为主,T轴以EW向及NEE—SWW向为主,区域应力场最大和最小主应力轴近水平,中间应力轴近直立,R值为0.5,与其他区域存在差异,其发震机制应受孔隙压扩散和水浸润弱化作用影响。

2023年土耳其双强震震源机制中心解及震源区构造应力场特征分析

为理解2023年2月6日土耳其双震震源区的构造应力场特征,剖析双强震的孕育背景和发生条件,根据1976年1月至2022年10月全球CMT目录的震源机制解反演了土耳其双强震震源区及其邻区震前构造应力场,并模拟在其作用下各种形状断层上产生的相对正应力和剪应力分布情况。结果表明:(1)研究区域震前主要处于NNW-SSE向挤压和WWS-EEN向的拉张状态,且以拉张应力为主。这与阿拉伯板块向北运动,推挤安纳托利亚地块和安纳托利亚块体被迫向西逃逸相对应。(2)M_(W)7.8地震的断层破裂几乎沿应力场的最大剪应力平面发生,是在区域走滑型构造应力场作用下,沿应力场最大剪应力平面进行的正常能量释放。M_(W)7.5地震与背景构造应力相差较远,推测为M_(W)7.8地震产生的应力变化触发的结果。

从断层擦痕反演的郯庐断裂带南段合肥盆地白垩纪构造应力场

本文通过断层擦痕应力场反演方法,对郯庐断裂带南段合肥盆地白垩纪伸展活动进行了详细研究,厘清了郯庐断裂带南段合肥盆地白垩纪拉伸方向的演变规律。研究结果显示:从早白垩世早-中期、晚期到晚白垩世,拉伸方向由NWW-SEE向、NW-SE向到近SN向转变,具顺时针旋转特征。与西太平洋区大洋板块运动方向对比分析认为:郯庐断裂带南段合肥盆地白垩纪伸展活动发生在弧后拉张的动力学背景下,拉伸方向的演变可能是西太平洋区大洋板块运动方向改变的结果。

大相岭深埋特长隧道场区高应力场三维数值反演

大相岭隧道属特长深埋隧道,隧址区地应力高,断裂构造发育,软岩硬岩交错分布,开挖中可能会出现岩爆大变形等现象,运用FLAC3D快速拉格朗日差分软件采用数值三维多元回归原理结合实测地应力资料对隧道场区高地应力场进行数值回归反演,反演结果和实测结果吻合良好,能够较好的从整体上反映场区地应力状况,为地质超前预报以及超前支护和隧道结构设计提供较为可靠的定量分析资料。

2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震震源及邻区震后构造应力场特征

收集2020年1月19日新疆伽师M_(S)6.4地震周围及柯坪逆冲推覆构造附近震源机制解资料,应用MSATSI软件包中阻尼最小二乘法反演该地震震中周围的构造应力场。结果表明,研究区主压应力轴方向呈近NS向且整体一致性较好,西段最大主应力方向为NNW向,东段为NNE向,但西段中的喀什、巴楚等靠近塔里木块体边缘地区主压应力方向为NNE向。柯坪逆冲推覆构造带所在区域的主压应力方向呈NNW向,主张应力方向呈NNE向,与此次地震的震源机制解P、T轴方向相同,表明该地震的发生受区域构造应力场影响。研究区整体张轴的非均匀性明显,方位分布范围较大,但地震震中周围主压应力轴倾伏角一致性特征明显,反映了该区域以逆冲为主的应力特征。