平凉地区地震活动特征及其发震机理研究

摘要

根据平凉地区地震时空分布特征和震相特征，通过遗传算法重新定位深度，利用矩张量反演方法反演震源机制解，最后综合推断平凉地区地震发震机理。 本论文得出如下结论： 1.平凉地区地震增强活动的时间始于2001年12月，至2005年3-8月达到最高值，小震月频度达到20次。地震活动在空间上十分集中，基本丛集在30-40公里的范围内。地震活动强度以ML1.0-3.9级地震为主，ML3.0级以上地震主要集中在西部的华亭及附近地区，而ML1.0-2.9级地震丛集在东部的崇信及附近地区。 2.经过与爆破、天然地震震相异同分析研究可判断：平凉地区中小地震震相具有矿震波形特征：主要震相有P-波、S-波，周期较大，波形较光滑，且比较单一、规则，频率低，台站记录波形衰减速度较快； P波初动时间与峰值时间很接近，S波较发育。 3.利用遗传算法对平凉地区及其西侧六盘山地区地震进行了重新定位，结果显示，这些地震的空间位置定位前后差异较小，但平凉地区震源深度定位前后差异较大，其中，平凉地区震源深度一般为5公里以内，而六盘山地区震源深度一般为10-30公里。 4.采用矩张量反演求解了平凉地区及其西侧六盘山地区地震震源机制解，平凉地区震源类型以挤压逆冲居多，正断层、走滑次之，类型混合。主压应力(P)轴的优势方向为北西向，优势倾角15°-20°，主张应力(T)轴优势方向北东向，优势倾角为30°-60°。 西侧六盘山地区地震震源机制类型大多是走滑型，主压应力(P)轴优势方向为北东向，优势倾角50°左右，主张应力(T)轴优势方向为北东东，优势倾角60°-80° 5.发震机理初步分析结果根据地震时空强分布特征、地震波形特征、震源深度、震源机制解等分析结果初步分析认为，平凉地区地震活动可能的发震机理为： (1)2001-2007年共发生1023次ML1.0级以上地震，其中，1.0-1.9级481次为煤体(压缩)矿震。发生的机理：它是煤岩结构在压性载荷作用下而失稳破坏的动力现象。 地下开采后，由于应力集中，在采煤工作面煤壁或巷道周边附近，应力超过强度极限，煤岩材料变成了应变软化的非稳定材料，而深部受采动影响较小的区域仍处于硬化或，随着开采范围扩大，煤岩体进入峰值强度后变形的区域加大，应变软化程度的加深，使得煤岩结构由稳定的平衡向非稳定平衡过渡。当成为非稳定平衡时，在外部扰动下，系统的原有平衡状态失稳而发生矿震。 (2)平凉地区2.0-2.9级493次为项板拉伸型矿震。 顶底板拉伸矿震机理：也就是极值点失稳理论，当一个初始稳定的平衡路径随着载荷的增长，载荷达到一个局部最大值，在这载荷作用下，结构将丧失稳定性。 (3)平凉地区3.0-3.9级48次，4.0-4.9级1次，最大为2005年10月2日M4.2级地震，为断层矿震。发生的机理：断层矿震可看成是断层带介质和围岩组成的系统在采矿活动诱发扰动下的变形失稳问题。 断层矿震的直接原因是煤层的开采，在未开采之前，断层与煤岩组成了一个平衡(动态平衡)系统，开采对这一系统的扰动导致了断层应力的重新分布。

目录

文摘

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引 言

第一章区域构造背景及动力学环境

1.1区域构造背景

1.2区域动力学环境特征

1.2.1地质构造

1.2.2震源机制解

1.2.3形变观测

1.3小结

第二章平凉地区地震活动特征

2.1中强以上地震活动特点

2.2区域小震活动特点

2.3祁连山中东段区域测震台网现状

2.4平凉华亭煤矿地震诱发灾害的主要特征

2.5小结

第三章平凉地区地震震精确定位

3.1遗传算法定位原理

3.1.1定位方法

3.1.2定位特点

3.2平凉地区地震精确定位

3.2.1模型的选取

3.2.2震相拾取

3.2.3定位结果

3.3小结

第四章平凉地区中小地震震源机制研究

4.1矩张量反演方法

4.1.1方法及原理概论

4.2地震矩张量反演原理

4.2.1点矩张量的反演

4.2.2时间域内的矩张量反演

4.2.3频率域内的矩张量反演

4.2.4经验格林函数

4.2.5理论格林函数

4.3矩张量的本征值和矩张量的分解

4.3.1矩张量的本征值

4.3.2矩张量的分解

4.4平凉地区地震震源机制求解

4.4.1格林函数的计算

4.4.2介质模型

4.4.3数据处理

4.4.4反演结果

4.4.5波形拟合情况

4.5矩张量反演结果的评价与影响因素

4.5.1矩张量反演结果的评价

4.5.2震源深度对反演结果的影响

4.6小结

第五章发震机理研究

5.1地震空间图像特征

5.2时间分布特征

5.3波形特征研究

5.3.1波形记录特征

5.3.2震相特征分析

5.4震源深度特征研究

5.5震源机制及应力场特征研究

5.6力学机制分析

5.7小结

第六章结论与讨论

6.1结论

6.2讨论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况