【摘要】：地震引起的大部分水文現(xiàn)象,包括地下水位、水溫、水化學成分和河流流量等變化,往往歸因于地殼介質(zhì)滲透性的變化,因此前人圍繞地震引起的靜應力和地震波(動應力)對介質(zhì)滲透性的影響及機理開展了一系列研究。因構(gòu)造活動強烈,斷裂帶裂隙發(fā)育,斷裂帶滲透性作為斷層穩(wěn)定性變化及其恢復的重要指示,越來越受到學者們的關(guān)注。封閉良好的承壓含水層對應變響應敏感,利用井水位的潮汐響應分析滲透性變化,成為認識斷裂帶介質(zhì)形變變化的一種有效手段�；诰怀毕治�,開展地震引起斷裂帶滲透性變化研究,為實時獲取與地震和構(gòu)造運動相關(guān)的斷裂帶介質(zhì)物理性質(zhì)參數(shù)的時空變化信息,提供了可行的途徑,也為合理開發(fā)地下水、地熱、石油、天然氣等地下資源,有效保障核廢料和有毒物質(zhì)的地下安全存儲,提供了有效的理論支持。本研究基于井水位對引潮力的潮汐響應,利用Hsieh模型和Roeloffs模型中潮汐參數(shù)(相位差和振幅)與水動力參數(shù)的關(guān)系,計算獲得滲透系數(shù)(導水系數(shù)),進而從同震滲透性(增大/減小)變化和徑向、垂向滲透性變化,震間滲透性趨勢性變化等方面,深入分析了地震波和靜應力作用與斷裂帶滲透性變化的關(guān)系,獲得主要結(jié)論如下:(1)分析了郯廬斷裂帶上3口監(jiān)測井的同震滲透性變化,結(jié)果表明,地震波作用下裂隙含水帶的滲透性既可能增大,也可能減小,并提供了地震波引起含水帶滲透性減小的直接證據(jù)。此外,結(jié)果顯示,引起3口井滲透性增大和減小的地震集中分布在一定方位區(qū)域,其中2口井呈現(xiàn)一定的地震波方位選擇性�？紤]到地震波方位選擇性,參考裂隙疏通導致滲透性增大的機理,提出了地震波通過激發(fā)沉積物和淤堵物的重新分布,導致導水裂隙淤堵,從而引起滲透性減小的機理。進而討論認為,斷裂帶裂隙發(fā)育的各向異性可能是影響裂隙介質(zhì)中滲透性(增大和減小)變化的地震波方位選擇性的主要因素。(2)分析了小江斷裂帶上4口監(jiān)測井的潮汐參數(shù)變化特征,在前人常用的判別方法(相位差是否大于0°)基礎(chǔ)上,進一步結(jié)合相位差和振幅的正向或反向的變化關(guān)系,提出了更準確地識別地下水流類型的方法。據(jù)此判斷昭通井所處含水層地下水流運動以垂向流為主,曲靖井和東川井所處含水層地下水流運動以徑向流為主,彌勒井所處含水層地下水流則是以垂向流為主,徑向流為輔的混合流運動。明確了地震引起了4口井徑向、垂向滲透性增強的特征,其中地震導致了昭通井垂向滲透性短時間增強,曲靖井和東川徑向滲透性在一定時段內(nèi)增強,東川井受魯?shù)榈卣鹩绊懫錆B透性發(fā)生了永久性增強。地震波導致彌勒井水平滲透性短時間明顯增強,出現(xiàn)垂向流向徑向流的轉(zhuǎn)變,但震后又恢復至垂向流為主的水流運動狀態(tài)。提出了地震波通過疏通裂隙可導致彌勒井短時間內(nèi)地下水流類型的變化的機理。(3)分析了華鎣山斷裂帶上4口監(jiān)測井水位、滲透性的時空變化特征,結(jié)果顯示,北碚井水位的趨勢性變化與滲透性變化一致,該井和大足井滲透性的趨勢性下降,主要受區(qū)域壓應力增強導致。榮昌和南溪井水位的多年趨勢性上升,可能主要受當?shù)亟涤炅康挠绊�。研究表�?滲透性的趨勢性發(fā)生變化時,在排除降雨、氣壓等非構(gòu)造因素影響后,一定程度上反映了震后靜應力的調(diào)整。據(jù)此推測:2008-2018年間華鎣山斷裂帶的東北部應力調(diào)整較大,而西南部應力調(diào)整相對較小。其中,2008-2016年間東北部壓應力有所增強,張應力出現(xiàn)減弱到增強的調(diào)整變化,2016-2018年間壓應力逐漸減弱,張應力仍以增強為主。本文基于斷裂帶上監(jiān)測井水位變化潮汐分析結(jié)果,探討滲透性變化與地震活動之間關(guān)系。本研究的理論成果和方法,可為更深入理解斷裂帶的流體活動,全面認識地震對地殼介質(zhì)滲透性影響提供理論基礎(chǔ)和分析手段,也為進一步研究地下流體與地震的相互作用提供了一定參考。
【學位授予單位】：湖南師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P315.2
【圖文】：

基于井水位潮汐分析研究地震引起斷裂帶滲透性變化分析華鎣山斷裂帶上 4 口監(jiān)測井水位、滲透性的趨勢性變化特征，結(jié)合氣壓和降雨觀測數(shù)據(jù)，對比 GPS 形變數(shù)據(jù)，分析華鎣山斷裂帶上監(jiān)測井水位、滲透性趨勢性變化的原因，探討震間期靜態(tài)應力作用下滲透性趨勢性變化與地表形變關(guān)系。

基于地震波振幅與地震波能量密度的關(guān)系，分析不同地震波能量密度下，斷裂帶滲透性的分布，研究地震波振幅對滲透性變化的影響，明確是否地震波振幅與滲透性變化是否存在線性/指數(shù)關(guān)系；基于不同頻率地震波隨距離的衰減差異，分析不同震中距下，斷裂帶滲透性的分布情況，研究地震波頻率對滲透性變化的影響，判斷滲透性變化是否存在頻率依賴性；基于影響滲透性變化的地震震中的空間方位分布，研究地震波的傳播方向?qū)B透性變化的影響，進而根據(jù)滲透性變化的方向特征，分析斷裂帶的各向異性程度，探討斷裂帶各向異性對滲透性變化的影響。（5）地震引起的斷裂帶滲透性變化的機理結(jié)合水位變化、滲透性變化的時空特征，利用前人模型，明確引起斷裂帶滲透性變化的具體機理，或者在前人模型基礎(chǔ)上，進一步提出引起斷裂帶滲透性變化的具體機理。

20 0 22 '/19( ) 14NH EN G = 0度。一般認為，應力作用下水頭對巖石形變的響應是相位，因此，如果有巖石體膨脹觀測數(shù)據(jù)， 的值可潮力相位之差確定。垂向流含水層水頭對引潮高的響應模型

【參考文獻】

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1 祝愛玉;張東寧;蔣長勝;;川滇地塊東邊界中南段構(gòu)造應力分布特征與歷史強震活動關(guān)系的數(shù)值模擬[J];地震學報;2015年05期

2 劉耀煒;任宏微;張磊;付虹;孫小龍;何德強;余懷忠;周志華;張國盟;;魯?shù)?.5級地震地下流體典型異常與前兆機理分析[J];地震地質(zhì);2015年01期

3 段慶寶;楊曉松;;汶川地震斷層巖氣體和液體滲透率實驗研究[J];中國科學:地球科學;2014年10期

4 廖欣;劉春平;石云;唐彥東;王福昌;萬飛;;川06井水位固體潮效應變化初探[J];地震學報;2014年02期

5 王成虎;宋成科;郭啟良;張彥山;丁健民;;利用原地應力實測資料分析蘆山地震震前淺部地殼應力積累[J];地球物理學報;2014年01期

6 陳濤;瞿偉;王宏超;;三峽重慶庫區(qū)現(xiàn)今地殼形變特征分析[J];地球物理學進展;2013年04期

7 石云;劉春平;廖欣;唐彥東;萬飛;;潮汐水位振幅和位相變化研究及其在地下水異常分析中的應用[J];地震學報;2013年03期

8 陳建業(yè);楊曉松;;地震斷層的滲透性[J];地學前緣;2012年04期

9 王小龍;馬勝利;雷興林;郭欣;王強;余國政;勾憲斌;桑原保人;今西和俊;蔣霞東;;重慶榮昌誘發(fā)地震區(qū)精細速度結(jié)構(gòu)及2010年M_L5.1地震序列精確定位[J];地震地質(zhì);2012年02期

10 魏文薪;江在森;武艷強;劉曉霞;趙靜;李強;董曼;;小江斷裂帶的運動及應變積累特征研究[J];大地測量與地球動力學;2012年02期

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1 唐彥東;井—含水層系統(tǒng)潮汐水流分析與應用研究[D];湖南師范大學;2015年

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2 廖欣;承壓井水位潮汐異常機理研究[D];湖南師范大學;2010年

3 陳曉東;武漢九峰臺超導重力儀固體潮觀測資料的預處理和分析結(jié)果[D];中國科學院研究生院（測量與地球物理研究所）;2003年

本文編號：2798666