龙门山北端青川断层附近应力测量与断层稳定性.pdf

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1、第15卷第2期地质力学学报V01．15No．22009年6月JOURNALOFGEOMECHANICSJun．2009文章编号：1006．6616(2009)02．0114—17龙门山北端青川断层附近应力测量与断层稳定性彭华，马秀敏，姜景捷(1．国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室，北京100081；2．中国地质科学院地质力学研究所，北京100081)摘要：汶川8．0级地震后，余震是否沿青川断裂向汉中方向发展，是否还会发生强烈余震成为社会关注的问题。为了查明汶川8．0级地震后青川断层库仑应力的变化，判明余震的发展趋势，2008

2、年6月2日～28日我们在青川断裂中段阳平关一带开展了断层附近原地应力测量研究，在3个钻孔中分别用水压致裂法和解除法得到了断层上下盘构造应力的大小、方向和分布特征。根据实测的地应力资料，断层附近最大水平主压应力方向为NE．NEE向，与区域构造应力SN．NNE向主压应力方向有一些差异，说明受断层活动影响，断层附近的应力状态与区域应力场已经发生了改变。青川断层是一条逆冲兼右行走滑的活动断裂，在汶川大地震中虽未见其活动，但其阻隔了余震向北发展，表明该断层是一条重要的边界断层，既是区域构造分区的界线，也是区域应力场的分区标志线。利用地应力实

3、测资料研究了断层的活动性，在测量深度域内水平和铅直应力的关系为仃>>，该应力状态有利于逆断层活动，与地质资料反映的以逆断层活动及近期在断层附近发生的地质异常现象一致。利用库仑摩擦滑动准则，摩擦强度取0．61．0进行分析，断层附近的现今地应力状态接近产生逆断层摩擦滑动的临界值，其中断裂东段发生逆断层活动的可能性较小，相比而言，青川断裂带西段危险性更大。关键词：龙门山地震；青川断层；水压致裂地应力测量；垂直应力解除；库仑摩擦滑动准则中图分类号：P315．727文献标识码：A0引言2008年5月12日四川省汶川发生了8．0级特大地震，导

4、致大量建筑物倒塌和破坏，约7万余人死亡、17823失踪，直接经济损失8451亿元。根据国家地震台网观测报告，本次地震的余震序列非常发育，截止到2008年10月6收稿日期：2009．05．31基金项目：科技部“汶川地震断裂带科学钻探”项目和地调项目(编号：1212010916064)联合资助。作者简介：彭华(1964．)，男，研究员，主要从事地应力测量及相关测量仪器研制、地壳稳定性调查与评价、地质灾害、岩稳定性和岩石力学与工程施工等方面的研究工作，E-mail：penghuahgs2005@yahoo．corn．ca。第2期彭华等：

5、龙门山北端青川断层附近应力测量与断层稳定性115日，已经记录到的余震总数超过300000次，其中5～5．9级地震32次，6～6．9级地震8次，最大余震为2008年5月25日青川6．4级地震。这些余震基本沿龙门山断裂带集中分布，形成300km长的余震分布带，并具有从中段向北段迁移的趋势，余震分布突破了以往所认识的断裂活动边界，直达青川以北陇南的文县和陕南的宁强青木川一带。汶川地震后在青川断裂阳平关和大安镇一带形成了大范围的地质异常，水井水位普遍上升，泉水异常增大，干涸的小溪又出现了水流，温泉变冷泉，断层附近树木离奇枯萎等等，一度引起

6、了陕西汉中地区、甘肃陇南地区的社会恐慌(据中国地震信息网，2008—07。03)。该地区是否还会发生强烈余震成为社会关注的问题。地震是断裂变形产生的应变能积累而突然爆发性释放的过程，实质是地层受力破裂而滑动的过程，震前必然有应力的积累和临震微破裂。因此，通过震前地应力积聚程度及其所产生的相关地球物理异常监测，分析岩石受力状态，研究地壳岩石受力和破坏的规律，是实现地震预报的关键。地壳应力水平的测量和应力波动变化的监测，有助于我们对断裂活动力学状态和发震力学机制的分析、发震危险性及地壳稳定性的判断。为了迅速查明青川断层在汶川8．0级地

7、震后地质构造环境的变化，判明余震的发展趋势及余震是否沿青川断裂向汉中方向发展，国土资源部统一部署，由中国地质调查局组成地震应急工作组开展相关的地震地质调查，我们在青川断裂东中段阳平关一带开展了断层附近原地应力研究，分别在阳平关、大安镇和代家坝建立了地应力监测站。根据青藏铁路监测站的技术要求J，在站内安装了体应变仪和短周期地震仪，开展余震和地壳应力场动态观测。6月2日～28日在监测站的钻孔中进行了铅直孔空芯包体解除法地应力测量，得到了断层两侧构造应力的大小、方向，对断层库仑应力状态进行了计算和分析。希望通过对地应力大小及其变化趋势的

8、观测、库仑应力状态的计算，判断青川断层活动的危险性，为余震发展趋势的分析提供依据。1区域地质背景龙门山是青藏高原东部边缘陡度最大的山脉，其新生代的推覆构造活动一直倍受关注，许多学者对龙门山以及四JII盆地进行过研究，认为龙门山是发生在中生代的推覆构