静态应力扰动对走滑断层阶区附近地震破裂传播影响的二维数值模拟

动态破裂在走滑断裂带上阶区附近的传播能力控制了地震破裂的可能规模,而非均匀应力场对动态破裂的传播有显著影响。在本研究中,我们通过整合动态破裂模型和静态应力扰动模型,构建了走滑断层上的非均匀应力场,对走滑断层阶区附近前次动态破裂所产生的静态应力扰动对后续破裂传播行为的影响进行了二维动态破裂模型研究。模拟结果表明,当考虑到走滑断层上的地震复发行为时,即使前序地震破裂传播被阶区所阻挡,其所产生的静态应力扰动也可显著提升下次地震跨该阶区传播的能力。另外,不同的初始均匀应力使得动态破裂能够跨大致相同宽度的阶区传播。较大的应力降或者较小的断层强度比(S)能够使得动态破裂在相对较宽的阶区上传播。因此,在研究走滑断裂带不同分段的级联破裂模式时,需要考虑前序地震所造成的静态应力扰动影响。

新生破裂影响地震破裂跨越断层阶区传播过程的扩展有限单元法模拟

采用扩展有限元方法计算了断层阶区内介质产生的新生破裂对地震破裂跨越断层阶区传播过程的影响。模型中新生的断层扩展遵循最大剪应力破坏准则,当最大剪应力超过岩石的承受极限时,完整介质产生破裂形成新的断层,并且新断层的扩展方向为最大剪应力方向。扩展有限元法模拟结果表明,断层阶区内新生的断层改变了断层阶区的几何形态,同时也改变了断层破裂后的应力状态。新生破裂可以改变库仑应力在空间的分布格局,特别是可以提高断层上的应力水平,从而提高地震破裂跨越断层阶区的能力。模拟结果还显示,断层阶区内新生破裂的产生,可以使得地震破裂跨越10 km宽的断层阶区,若阶区内部介质没有产生新生破裂,则地震破裂无法跨越该断层阶区。本研究有助于进一步认识地震破裂跨越断层阶区的传播过程,特别是对地震震源过程分析及地震灾害评估等具有重要的科学意义。

青藏高原东北缘海原构造带马东山阶区深部电性结构特征及其构造意义

海原一六盘山构造带是青藏高原东北缘地区的一条重要边界,在海原断裂带和六盘山断裂带接触区形成了特殊的马东山挤压阶区,本文对跨过该挤压阶区一条密集测点大地电磁剖面数据进行了处理和二维反演,获得的深部电性结构图像揭示在马东山挤压阶区深部电性结构表现为在高阻背景下镶嵌多个向西南倾斜的低阻条带电阻率结构样式,并在深度约25 km汇聚到中下地壳低阻层内,共同组成"正花状"结构;海原一六盘山构造带西南侧到陇中盆地区间呈现高、低阻相互"楔合"的深部结构特征,而其东北侧的鄂尔多斯西缘带自地表到中下地壳为较完整的高阻块体.另外结合跨过海原断裂带中段和西秦岭造山带的大地电磁探测结果,对海原一六盘山构造带分段性及其两侧的陇中盆地和鄂尔多斯地块的接触关系进行了研究分析.大地电磁探测成果佐证了在海原断裂带中段为具有走滑特点的断裂,而其尾端与六盘山断裂带斜交区域的马东山地区发生了强烈的逆冲推覆与褶皱变形;活动构造研究发现沿海原断裂带所产生的左旋走滑位移被其尾端的马东山、六盘山以东西向的地壳缩短调节吸收,GPS观测表明青藏高原东北缘地区现今构造变形分布在海原一六盘山构造带以西上百公里的范围内,陇中盆地一海原一六盘山构造带和鄂尔多斯地块一线的深部电性结构图像也很好地解释了该区变形状态:海原一六盘山构造带带及西南盘的陇中盆地的中下地壳非常破碎,在青藏高原向北东方向的推挤下容易发生变形,而北东盘鄂尔多斯地块地壳结构完整,很难发生构造变形.对海原一六盘山构造带马东山阶区和龙门山构造带的深部电性结构及变形特征等进行了比较分析,发现该区有与2008年汶川地震相似的深部构造背景,应重视该区强震孕育环境的探测研究.

大港滩海埕北断阶区沙河街组三段、二段近岸水下扇沉积微相特征

大港滩海埕北断阶区沙河街组沙三段、沙二段砂体是由辫状水道控制的近岸水下扇。主要发育基质支撑砂砾岩相、颗粒支撑砂砾岩相、正递变层理砾岩相、含砾砂岩相、逆递变层理砾岩相、含砾砂岩相、泥质支撑砂岩相和粉砂岩相,粒度粗是其主要特征;水平层理、块状层理、平行层理、交错层理、波状层理、包卷层理和变形层理十分发育;砂球、重荷模、砂岩脉和冲刷面等沉积构造也十分发育;电阻率曲线呈正韵律,曲线由高幅至中幅呈钟形及箱形,与不同岩性和不同沉积相具良好对应关系。通过对区内各井的岩性组合观察,结合各砂层组的沉积特征及其相应的测井相标志将研究区近岸水下扇划分为2个亚相和5个微相:扇中(包括辫状水道、辫状水道间和扇中前缘)和扇端亚相(扇端泥、扇端席状砂)。其中扇中辫状水道为主要储集层。

正断层的阶区构造及生长机制:以狼山山前断层带为例

正断层带在生长过程中内部发育有阶区构造,阶区在正断层的相互作用、连接过程中起重要控制作用,同时阶区还影响地表径流和沉积盆地的发展、流体的运移和圈闭的形成。位于内蒙古河套断陷西缘的狼山山前断裂是晚新生代以来持续活动的大型正断层系统,断层带内部发育有不同类型的阶区构造。识别出了两种类型阶区的连接方式,一种是两条平行断层之间的斜坡从"软连接"到"硬连接"的演化过程;另一种是楔状阶区通过一条断层向另一条断层扩展的方式连接产生。基岩中的先存构造要素控制并影响山前正断层的展布方位及阶区的形态:基底内部NNE向糜棱面理控制山前断层带的走向,早期向SE倾斜的逆冲断层面被正断层局部利用。沿断层倾向方向,山前正断层逐渐向盆地方向扩展,最新活动的断层位于盆地边缘甚至盆地内部;沿断层走向方向,狼山山前正断层逐渐向南西侧扩展。

断层阶区对震源破裂传播过程的控制作用研究

地震破裂能否穿越断层阶区(stepover)引发更大震级的地震是震源动力学研究的重要内容.本文利用不连续变形体接触力学的动态有限单元方法,模拟断层阶区对地震破裂传播的控制作用.通过改变断层周边初始应力场、断层面上的摩擦本构关系以及断层阶区的间距大小来分析各个因素对破裂传播的影响,并定量分析产生这些影响的力学机制.模拟结果表明:断层面上的摩擦系数减小或断层周边区域内的初始剪应力增大,都将增加断层破裂跳跃阶区传播的可能性;此外,若断层阶区间距越小,断层破裂也越容易跳跃阶区传播.计算结果还显示:断层上的摩擦系数大、初始剪应力小、断层阶区间隔大,那么此阶区所在之处将可能是断层破裂的终止位置;相反,当断层面上的摩擦系数较小、初始剪应力较大、断层阶区间隔较小,破裂就容易穿越阶区而出现较大的地震.同时,从模拟结果可以看出,在发震断层破裂停止后,应力将继续向四周传播;当应力积累达到破裂极限时,触发断层阶区中的另一断层产生破裂,因此在破裂跳跃断层阶区的过程中存在一个时间延迟.最后,破裂能否跳跃断层阶区,可以利用库仑应力在空间的分布进行合理的解释.

大港油田埕北断阶区油气成藏期次

储层中的流体包裹体记录了油气水充注储层时的组成、性质及物理化学条件,在确定油气成藏期次方面得到了较好的应用。对埕北断阶区16口井的流体包裹体特征和均一温度进行了分析,埕北断阶区储层流体包裹体分为盐水包裹体和有机包裹体。根据包裹体的均一温度、地层埋藏史和热史确定该区有2期油气充注,对应的地质时期分别为东营组沉积末期和明化镇组沉积末期至今。结合圈闭发育史和烃源岩生排烃史等分析,认为该区发生2次油气运聚成藏,其中明化镇组沉积末期至今为主要油气成藏期。

断层阶区对产生超剪切地震破裂的促进作用

地震时若断层发生超剪切破裂,地震灾害会显著加剧.因此研究超剪切破裂的形成机理有着非常重要的科学意义.本文利用动力有限单元方法,模拟断层破裂从初始断层跳跃传播到另一条平行的次级断层(断层阶区)时破裂速度的变化情况,并分析断层阶区几何特征等物理参数对产生超剪切地震破裂的促进作用.计算结果表明,断层阶区的诸多物理因素(如:重叠长度、相隔距离以及摩擦系数等)都会对破裂的传播速度产生影响.在一定条件下,破裂传播速度会由在初始断层上的亚剪切波速度,转换为在次级断层上的超剪切波速度.在破裂速度转换过程中,断层间隔起着重要作用,当断层阶区中两断层垂直间隔距离小到一定程度时,破裂跳跃阶区后,破裂速度不会发生变化.所以对于分段断层(可视为一种特殊的断层阶区),由于其断层垂直间隔为0,也就不会出现破裂速度变化的现象,模拟结果对此也进行了证实.然而,若断层间隔太大,当其距离超过一定的限度后,破裂通常无法跨越断层阶区继续传播,而是终止在初始断层上.模拟结果还表明,初始断层与次级断层之间的重叠距离也十分重要,只有当断层阶区中两平行断层之间的重叠部分达到一定长度后,断层的破裂速度才有可能发生转换.此外,计算结果显示,破裂过程中断层面上的应力变化可能是破裂传播速度发生转换的直接原因.最后,模拟还发现,当破裂跨越断层阶区发生速度转换时,破裂需要停顿一定的时间,以便积聚足够的能量来实现破裂速度的增快.

阶区对走滑型地震地表破裂带传播与终止行为的影响

系统收集了国内外28个走滑地震破裂带上阶区与地震破裂行迹的资料,利用数理统计的方法分析了阶区的类型、尺度与地震破裂的关系。结果表明,不同震级档的走滑地震阶区限制破裂传播的止裂尺度是不同的,震级MS为6.5-6.9,阶区的最小止裂宽度约为3km;震级MS为7.0-7.5,阶区的最小止裂宽度约为4km;震级MS为7.5-8.0,阶区的最小止裂宽度约为6km;震级MS为8.0-8.5,阶区的最小止裂宽度约为8km;且拉分阶区比挤压阶区更容易被破裂所贯通。上述给出的阶区的最小止裂宽度可作为判定地震破裂止裂尺度的重要标志,是进行破裂分段的前提和基础,对地震危险性分析具有重大的实用价值。

储层反演技术在埕北断阶区岩性油气藏评价中的应用

针对埕北断阶区北部工区构造复杂、储层横向变化大、物性非均质性强的特点,本文运用高精度叠后拟声波阻抗反演、频谱成像分析等储层预测技术对沙河街二段储层空间展布特征进行了精细描述,认为研究区沙二沉积期以辫状河三角洲前缘砂体、滨岸滩坝砂体为主要储集体,主要分布在赵北断层下降盘东部和张东—海四井断层的两侧;进而运用衰减梯度属性研究储层物性及含流体性,圈定有效储层分布区域,确定了三个岩性油气藏勘探的有利区带及目标。

走滑断裂带中挤压阶区内部剪切构造初探

野外地质调查和航片立体镜下解译发现，小江断裂带北段蒙姑和东支大营盘两个挤压阶区内部发育有剪切构造，它们在地表主要表现为断裂槽地、断层陡坎、地裂缝等。挤压阶区内部剪切构造和拉张阶区内部剪切构造一样，是阶区形成后，随着走滑断裂的进一步活动而形成的新生性构造。

大港滩海埕北断阶区沙河街组二段物源分析

利用研究区沙二段砂岩分区的类型,岩屑类型及含量变化,重矿物含量变化,分析埕北断阶区沙河街组二段的物源区。分析结果认为,沙河街组二段沉积时期,研究区物源主要来自南部埕宁隆起和北部燕山褶皱带,还有来自东北部的海中隆起。

储层预测技术在埕北断阶区的应用

勘探实践表明位于歧口凹陷南缘的埕北断阶区是构造、岩性—地层油气藏发育的有利区带,但该地区构造断裂复杂,储层砂岩以薄层、条带状砂体为主,且横向变化大,制约了勘探的有效开展。本文利用钻井资料结合多种地震地质技术手段对目的层沙河街组开展储层预测研究,在精细标定的基础上,应用地震属性分析、相干体分析、波阻抗反演、三维可视化等技术,对储层进行定性分析和定量描述,以求提高钻井成功率和取得更大的勘探效益。

歧口凹陷埕北断阶区断砂组合样式及其对油气富集的控制作用

在陆相断陷盆地中,断裂与砂体是构成油气运移输导网络的主要要素。为了探究断砂组合输导条件控制下的油气运聚规律,本文对歧口凹陷埕北断阶区的断砂组合样式进行了划分,并通过断裂、砂体输导性的定量评价分析了不同样式断砂组合对油气运移成藏的控制作用。结果表明:依据断裂在油气成藏过程中的主要作用不同,划分了油源断裂与多套砂体上下叠置组合、输导断裂与砂体顺向或反向阶梯式组合、调节断裂与砂体"Y"字型组合,共3类4种断砂组合样式,在空间上形成了"接力式"的成藏模式。断砂组合对油气富集的控制作用主要体现在3个方面:(1)控制了油气藏的类型;油源断裂与多套砂体上下叠置组合主要控制形成岩性-构造、断块类油气藏,输导断裂与砂体顺向或反向阶梯式组合控制形成断块、断鼻和复合类油气藏,调节断裂与砂体"Y"字型组合控制形成断块类油气藏。(2)控制了油气的运移过程;油源断裂根部与大面积砂体组合沟通深层烃源,在油源断裂活动时,油气先沿断裂运移至浅层,并远距离运移至断阶区高部位富集,输导断裂与砂体顺向或反向阶梯式组合为油气提供阶梯式垂向-侧向运移通道,调节断裂与砂体组合则对油气富集起再调节分配作用。(3)控制了油气的聚集部位;当断裂输导概率f>50%,砂地比>0.50时,断砂组合起完全输导作用。在中浅层,油气沿输导断裂运移,输导断裂封堵性控制成藏;在中深层,油气富集程度则与砂地比值成正相关。

走滑断裂阶区古地震复发行为研究——以阿尔金—海原走滑断裂系为例

走滑断裂上的几何结构不连续或复杂部位,如阶区、弯曲构造或分叉等,是断层破裂分段的重要标志。它们作为走滑断裂活动的障碍体,使断裂带应力分配不均匀,进而导致地震破裂的起始、扩展和结束,最终控制了地震的大小。根据以往野外调查和数值模拟的结果显示,当走滑断裂上的阶区宽度大于4km以上时,会阻止大部分地震进一步破裂,但仍然有极少部分大地震会穿过阶区,造成更长的地表破裂。这些障碍体是如何影响或控制地震破裂的,至今仍然存在疑问。是否与局部应力积累过程有关?阶区一旦被大地震所贯穿,它是否还能继续作为破裂分段的标志?前人通过数值模拟地震破裂过程,结果显示准周期的地震破裂在障碍体之前具有规律的位移递减,并且残余应力在破裂带的尾端得到累积。多个地震周期之后,障碍体之前的应力累积足够大,就会产生突破障碍体的地震破裂。

渤海湾埕北断阶区油气二次运移模式及其对勘探的作用

油气二次运移是成藏的关键 ,通过对渤海湾埕北断阶区油气二次运移条件及对已发现油气分布特点的分析 ,总结了该区油气二次运移的主要模式 :沿主断层垂直运移 ;沿不整合面和渗透层侧向运移 ;阶梯式运移 ;沿断层走向运移 ;浅层的次级断层对油气再分配等几种 .针对不同区块以相应的运移模式为指导优选了有利钻探目标 ,经庄海 1 x1、庄海 4x1井的钻探验证了研究观点的正确性 .据此提出了 ZDD构造。

正断层阶区现今连接模式综合研究——以山西裂谷系口泉断裂禅房阶区为例

正断层阶区有软连接(soft-link)和硬连接(hard-link)2种端元连接模式。判定正断层阶区现今的连接模式不但有助于理解正断层的生长演化过程,也能指示未来正断层上发生的地震是否会在阶区内形成地表破裂,这对于评价阶区内工程场地的地震安全性具有重要意义。判定正断层阶区内是否存在活动的连接断层是区别正断层阶区现今连接模式的直接方法。然而,在多数情况下,由于正断层阶区内的变形量相对小,加上人类活动对阶区内地貌的改造,导致在本以硬连接模式生长的正断层阶区内也很难直接看到断层陡坎,这为判定正断层阶区内是否存在活动的连接断层带来了困难。山西裂谷系是东亚大陆显著的活动裂谷带,也是中国重要的强震带。口泉断裂位于山西裂谷系北部,是大同盆地的西缘边界断裂。口泉断裂在禅房村附近发育一个正断层阶区,文中称之为禅房阶区。文中以口泉断裂禅房阶区为例,通过构造地貌野外调查、地貌数据分析和地质雷达探测研究禅房阶区的连接模式。结果显示,口泉断裂禅房阶区内部存在活动的连接断层,说明禅房阶区的连接方式为硬连接模式。文中研究基于构造地貌野外调查、地貌数据分析和地质雷达探测的综合方法,可有效定位弱活动断层的空间展布,降低单一方法的不确定性。

断层阶区对滑动行为影响的实验研究

研究断层带几何非规则体对断层活动的力学影响,对于理解断层带上的地震活动具有重要的理论和实际意义.通过中尺度标本岩石力学实验,研究了走滑断层带最常见的一种非规则体-断层阶区对滑动行为的影响.研究表明,拉张断层阶区由于强度较低而很容易发生破裂,破裂后的阶区对断层的滑动无明显阻碍作用,但阶区的微破裂对断层滑动失稳具有指示作用;含拉张阶区的断层带具有速度弱化特征,可用速率-状态摩擦定律表述.挤压阶区由于破坏强度很高,使得断层滑动较为困难,但随着应力水平的增加,阶区外断层端部拉张区的微破裂为断层在阶区未破裂之前发生粘滑失稳提供了变位条件,并因此可作为断层失稳的前兆;挤压阶区可作为断层分段的稳定标志,直到阶区完全破裂使两条断层完全连通.

高频地波雷达海流探测中一阶谱区分离方法

准确分离雷达回波中一阶谱区是高频地波雷达海流探测的关键环节,直接影响海流探测的精度。提出一种基于信噪比的一阶谱区分离方法,利用高频雷达数据中一阶回波谱平均幅度明显高于周边平均噪声的特点,通过确定特定宽度一阶谱与周边噪声的信噪比的极值来分离一阶谱区。将该方法应用于实测地波雷达回波数据,并与差谱法结果进行比对分析,结果表明基于信噪比的一阶谱分离方法能有效避免谱峰内部分裂及硬目标回波的影响。另外,进一步分析了方法中噪声窗和信号窗比值k对一阶谱区分离结果的影响,结果发现k值对一阶谱区分离结果的影响很小,实际处理中可取值0.5。

汶川地震擂鼓地区地表变形特征及其机制探讨

基于擂鼓附近地表破裂几何形态的特殊性以及对擂鼓地区地震地表破裂机制存在的不同认识,本文通过野外实际调查测量,并结合已有的文献资料对擂鼓地区地震地表变形特征进行了详细研究。分析结果认为:擂鼓附近几何形态的变化、同震位移量的明显偏小,以及破裂带拐弯处的表层物质发散运动,表明该地区具有一般挤压阶区的特征。由于北川—映秀断裂北段是兼有逆冲运动和右旋走滑运动的断裂,所以相比于一般挤压阶区,擂鼓挤压阶区受到了更强烈的挤压隆升,并且仍受到逆冲引起的撕裂断层作用。擂鼓阶区内形成的滑坡、地表破裂以及鼓包都是局部块体受到强烈挤压作用的结果,而撕裂断层作用影响较小,且完全被挤压隆升变形所掩盖。根据文中的研究并结合已有的深部运动资料,笔者构建了擂鼓挤压阶区三维结构模型。对擂鼓地区的同震变形机制研究不仅有利于我们深入地理解汶川地震的地表破裂过程,也可为断裂阶区内的防震减灾提供理论依据。