中国海区及其邻域的原地应力状态

本文根据钻孔崩落.应力解除和水压致裂等方法得出的137个应力数据以及部分油井压裂资料,分析了中国海区及其邻域的原地应力状态和构造应力场,并在此基础上探讨了有关力源问题.研究结果表明,中国海区的构造应力场有一定的分区特点,它是中国东部的华北和华南两大应力区向海域的延伸.其中渤海、黄海及其邻域受 NEE 向挤压应力场控制,区内的断层活动性质以走滑为主.而东海、台湾海峡及其南海则处于 NWW-NW-NNW 向挤压应力场的作用下,其最大水平主应力方向由内陆向东南沿海呈辐射状展布.主应力方向随深度增加更趋稳定一致.在华北地区及邻域断层活动以走滑为主,而华南地区及其邻域则大致以1700m 深为界,上部以逆冲为主,下部以走滑为主.另外,研究区构造应力场的力源主要来自太平洋板块、菲律宾板块和印度-澳大利亚板块的综合作用.

自流井背斜地震活动与注水关系的研究

四川省自贡市地处南北地震带中段东侧,历史上未发生过 Ms>6的强震.但是,自1947年以来,在中心区的自流井背斜上发生过4次较强的地震(Ms=4.6—5.0),震中烈度约为Ⅶ度.这里是井盐生的主要地区之一,至少有上千年的历史.解放前及解放初期主要开采盐卤与天然气,只有很少部份用水开采盐岩.自1978年以来,在背斜东北段的大山铺用高压注水开采盐岩.1985年3月29日地震s=4.8),震中就在注水漏失的淹没区内.自流井背斜上人口密集,工矿集中,地震给工业生产和人民命财产造成严重损失.研究这里地震活动的机制,对于地震区划、地震预报或控制是十分重要的.自流井背斜地震活动机制研究的一项重要工作是了解地下深部岩体中的应力状态.如果岩体中的力状态足以驱动断层重新活动,则自流井背斜地震活动的机制是构造运动.如果岩体中的应力状态本不足以使已有断层重新活动,而注水以后有效正应力减少造成断层滑动,则其地震活动机制应是注水发地震.

利用地壳测深资料研究剪切波分裂与偏振异常

利用地壳测深三分向记录,研究了 S 波基底结构和 S 波分裂与偏振异常,进一步讨论了利用 S 波分裂与偏振特征研究地壳介质地震各向异性,区域构造应力场作用方向和潜在震源物理标志的技术途径.通过对长江三峡坝区及外围深地震测深资料的典型 S 波记录分析研究,进一步证明了 S波分裂与偏振异常是研究地壳介质地震各向异性、区域构造应力场作用方向的可靠依据.同时也表明了地壳测深资料具有震源位置确定,能可靠追踪 S 波射线路径等优点,对识别异常体和适当扩大 S 波有效观测窗口是十分有利的.

中国西南地区现代构造应力场基本特征

通过区域范围大量活动断层擦痕的观测，利用由断层滑动方向反演构造应力张量的计算方法，获得西南区４１个测区（点）上５８个构造应力张量的方向结构特征，并综合震源机制解、原地应力测量，得出中国西南地区现代构造应力场基本特征；（１）中国西南地区现化构造应力场自第四纪早更新世末期或中更新世以来是持续稳定的；（２）构造应力作用以水平为主；（３）最大主应力轴方位由北到南呈规则转动的趋势，在北部松潘。

地壳深部稳定性——震源体破裂机制和摩擦滑动机制的综合研究

本文通过地壳应力测量结果和地震资料的综合分析,对深部应力状态与断层运动的关系作了讨论:进而应用库仑准则,推导了三维应力作用下完整岩体和已有的任意空间方向断层面的失稳条件及其滑动方式的解析表达式.通过建立描述岩体和已有断层稳定性的两个函数——破裂函数 F_m 和摩擦函数 F_f,给出了应用破裂机制和摩擦滑动机制综合分析地壳稳定性和失稳性态的方法:根据这种分析方法并结合华北平原区的水压致裂应力测量资料,以及孔隙压力、大地热流等观测结果,定量研究了本区地壳的稳定问题,计算并图示了地壳内破裂函数沿深度的分布,以及各种走向和倾向断层面上的摩擦函数和剪应力分布;计算中以 Byerlee 定律作为断层运动的约束条件,并考虑了地壳密度纵向非均匀性导致的垂直应力沿深度的非线性增长以及深部超静水压力的异常孔隙压力作用.结果表明,华北平原区地壳失稳性态主要表现为已有断层的滑动;伴有高剪应力降的断层运动的深度范围在8至2.0多公里之间:陡断层稳定性低于缓断层,其运动方式以走滑为主;本区 NNE-NE 走向的陡断层是一组易震断层,其震时错动为右旋走滑;孔隙压力的增长对地壳稳定性有显著的影响;华北平原区深部高异常孔隙压力是地震活动的一种重要背景.

安宁河断裂带测区古构造残余应力场对大地震的控制

以岩体正交异性弹性理论为基础,用X射线法,在安宁河断裂带测区,沿横过和平行断裂带的6条测线,测量了岩体三维宏观残余应力,绘成了宏观残余应力场水平和铅直三维主分量水平分布等值线图、水平和铅直最大剪应力水平分布等值线图及水平主应力线图,研究了此种场对大地震的控制作用。

1976年唐山地震震源失稳性态控制因素的模型研究

浅源构造地震是以岩体破裂和断层粘滑为主要机制的力学失稳事件.震源分布范围、失稳性态及失稳滑动方式决定于与深部构造物理背景和力学环境相关的多种因素的综合效应.单独应用破裂或摩擦的力学失稳模式难以解释国内外地震资料和地壳应力测量结果所反映的某些带有普遍性的现象.

北京以西至晋冀蒙交界地区的应力场

本文根据北京以西至晋冀蒙交界地区的地震地质构造条件和地震活动资料,用有限单元法与位错理论分别研究了该地区的构造应力场与地震应力场,结合应力场的分布特征和近期小地震的活动特点,推断该地区存在两个应力相对集中区,即(1)黑山寺断裂以北、牛心川—四回庄断裂以东及梁家庄断裂以南所围成的地区;(2)天镇北断裂与韭菜沟—黄土堌堆断裂和张皋断裂汇交区所围成的长轴呈北西向的区域.其中,第一个应力相对集中区内怀来以西的下花园断裂、浑井东断裂和桑干河断裂的汇而不交处及其附近地区。

华北地区中强地震发生时间的预测研究

通过对华北地区中强地震(指M_s≥5.5的地震)发生时间不均匀性的研究结果表明:自1815年以来,该区可划分为5个中强地震集中活跃时段。可用灰色系统理论和方法建立灰色预测模型,预测未来一个活跃时段的起止时间。如果发生在活跃时段内的中强地震的发生时间呈较好的线性趋势变化,则可用二次指数平滑方法进行预测。在此基础上,本文还对它的预测精度作了估计。

地震活动持续时间的初步研究

通常,所谓地震活动持续时间主要包含两层内容,即地震活动(活跃)期持续时间与余震(包括震群)活动持续时间.研究前者的目的主要在于正确估计最近一个地震活动(活跃)期是否业已结束,从而为地震的中、长期预测提供科学的依据;而研究后者则主要旨在合理判断余震(特别是强余震)持续活动的时间,为地震区的防震救灾、重建家园和社会秩序的稳定以及灾民的生活生产安排等项工作提供重要的依据.70年代以来.国内外地震学者采用类比法和统计学方法。

高精度岩层应力仪探头安装在土层中的实验观测

高精度岩层应力仪的压磁探头在土层安装后,经8个多月的实验观测,对太原附近仅有的两次有感地震(M_L3.5,M_L4.2),仪器均有明显的前兆反映,出现了幅度达数十千帕的应力速率异常。并在震前成功地预报了这两次地震。

地震演化指数YH与其细胞自动机模型检验

本文着眼于地震活动总体特征,定义了地震演化指数YH。首先简要给出其概念与计算方法,然后以近年来资料较齐全的东部6.0级、西部6.5级以上的强震为例,研究了地震演化指数YH作为短临前兆的特征,并以展望性孕震空区为背景,对YH值进行了展望性分析。结果表明:YH值升高是强震孕育后期的重要特征。为从机理上证明和深入研究演化指数YH值作为短临前兆特证,我们利用带断层的地震细胞自动机模型模拟强震孕育发生的过程,并用YH值分析了模拟强震的震兆。

用算法复杂性分析地震活动演化特征

以非线性动力学理论为依据，用非线性动力学中分析时间序列的算法复杂性研究地震活动规律和构成地震活动复杂现象的动力学特征。提出了按震级计算的地震算法复杂性AC值和按发震时间计算的地震算法复杂性TAC值。选取1970年以来中国东部Ms≥6.0地震，西部Ms≥6．5的强震，对AC值和TAC值进行回顾性分析；利用1970～1980年大华北地区展望性空区识别结果，对AC值和TAC值进行展望性检验分析，并进行了稳定性和可靠性分析。所得结果表明，主震前算法复杂性表现为低值异常变化；表明主震前孕震区震源参数及地壳介质各种物理性质的变化，导致中小地震活动的时空分布出现明显的变化，从原来的无序、杂乱状态向某种有序状态转变。

孔壁崩落的实验研究与分级破坏模型

给出了一组砂岩试件的孔壁崩落的实验结果.根据实验结果提出了孔壁崩落的分级破坏模型,试图建立钻孔崩落的截面形状与地壳应力的定量关系.文中指出,崩落的产生不仅与某点的应力状态有关,还与该点附近的应力状态有关.根据本文模型所得孔壁崩落的截面形状与实验所得孔壁崩落的截面形状相符较好.

西南部分活动断裂面上现今应力状态与断裂失稳变形的关系

本文利用西南地区原地应力测量数据结合测点附近主要活动断裂几何要素、断裂微量位移及其附近M_S≥5.0级地震能量释放等资料进行了综合分析,表明地震能量释放相对偏低、断裂微量位移也相应较小的测区,断裂面τ/σ_n值较高;反之则出现相反的情形。

关于震源体物理意义的实验研究

运用固体传压介质岩石三轴试验装置模拟震源失稳振动过程,采取多点布设电阻应变片的方法,对试件突发失稳振动行为及其在试件—压机系统中的传播过程进行观测、测试结果为:应力振动的初动半周期平均约为0.11ms,与岩石类型、围压及应力降等因素无关,振幅逐渐衰减;在试件—压机系统中,振动波从试件错动面处向外传播,其速度约为3.30m/ms;在失稳初动半周期内,振动波向试件以上传播的距离为363mm,传播的范围只占试件—压机系统一小部分,即相当于地震的震源体部分。实验研究证实,在地震能量释放过程中,震源体,作为能量的释放源,只是整个系统中对错动失稳有贡献的那一小部分,它可以由错动时间间隔内弹性波的传播范围,或者位移和速度近似大于零的岩体加以定义。

深井孔隙压力测量及其与地震活动性的关系

介绍了在深钻井中测量岩层流体孔隙压的方法.以华北地区沉积盆地为例,分析了0～4km深度岩层孔隙压实测值的变化规律,并结合区内1900年以来发生的Ms≥5.0的地震,讨论了3000m深处异常孔隙压的区域分布与地震活动的关系.研究结果表明,深井中实测的岩层孔隙压P0并不完全等同于静水压PH,超孔隙压现象存在但不具普遍性.由油田勘探井、评价井及开发井中实测的孔隙压（p01,p02及p03）与静水压之间的关系为;①具超孔压的地区p01>p02>pH>p03;②孔隙压正常或偏低的地区pH>p01>p02>pH>p03通过对本区超孔隙压现象的区域分布与Ms≥5.0地震活动的关系分析,发现大约以纬度36°～36.5°为界,南部存在超孔隙压现象,即在约2 000m深度以下,实测孔隙压明显高于静水压,且随深度增加而呈幂函数递增,其地震活动性弱;而北部实测孔隙压基本正常或偏低,孔隙压值随深度呈线性递增,其地震活动性较强.

套芯法、水压致裂法原地应力测量、钻孔崩落及震源机制解分析所得结果的对比

我国已积累了大量震源机制解资料,近年来为各种目的开展了套芯法及水压致裂法原地应力测量,并从一些深钻井的测井资料中获得了一批钻孔崩落数据,为地壳应力状态的研究提供了十分有用的资料.为了进行区域构造应力场的研究,笔者对上述各种方法的测量结果进行了对比研究.在同一个钻孔中用不同的方法进行原地应力测量,如在同一个钻孔中用套芯法及水压致裂法进行观测;用水压致裂法的测量结果与同一钻孔中发现的钻孔崩落资料进行对比.还在相距不远的钻孔中用同样的或不同的方法进行原地应力测量;还将同一地区各种方法所得的资料进行了对比,发现其差异并不很大.这就使我们有可能利用上述各种方法提供的资料来进行区域构造应力场及地壳应力状态的研究.

应力对岩石中孔隙流体压力的影响和地下水位震前异常变化机理

在不同的围压和初始孔隙压力作用下,对孔隙岩石试件进行了不排液的三轴压缩试验,观测了轴向应变和孔隙压力随差应力的变化.试验结果表明:在低差应力下,孔隙压力随差应力的增加而增加.在中等和高差应力下孔隙压力随差应力的增加而降低.在高差应力下,孔隙压力也会随差应力的大幅度降低而升高.基于上述试验,假定地下水位的震前异常变化是地壳岩石中差应力变化的反映.根据这种假定解释了唐山大震前震中及外围地区地下水位异常变化的特征.

1991年3月26日5.8级地震的磁效应初探

本文将华北地区1990年10月—1991年4月地磁核旋定点观测数据利用加权差分法和带通滤波处理提取地震磁效应。发现1991年3月26日山西大同发生Ms5.8级地震的地磁前兆异常和同震异常现象。