依据断层摩擦准则估算的地壳主应力量值关系式及其参数分析.pdfVIP

第 38卷 第 2期 地 震 地 质 Vo1．38．No．2 2016年 6月 SEISM0L0GY AND GE0L0GY Jun．，2016 doi：10．3969／j．issn．0253—4967．2016．02．012 依据断层摩擦准则估算的 地壳主应力量值关系式及其参数分析 曹慧静 崔效锋 樊文杰 (中国地震局地壳应力研究所，地壳动力学重点实验室，北京 100085) 摘 要 基于 Zoback(1992b)提出的估算地壳构造应力量值 的思路和 2个假设 ，考虑了3个主应 力分别为垂直主应力 (对应 3种构造应力类型)的情况 ，比较系统地建立了依据应力形因子和断层摩 擦强度估算构造主应力量值的关系式。讨论了摩擦系数、孔隙压力系数和应力形因子对构造主应力 量值的影响：在最大主应力为近水平 的情况下 (应力类型为走滑型或逆断型)，最大主应力量值 (或 随深度线性增加的斜率)随摩擦系数取值的增大而增大，随孔隙压力系数取值的增大而减小。在最 小主应力为近水平的情况下 (应力类型为走滑型或正断型)，最小主应力量值 (或随深度线性增加的 斜率)随摩擦系数取值 的增大而减小，随孔隙压力系数的增大而增大 。并且 ，3个参数对主应力量值 估算的影响很大，如果摩擦系数取值较大，同时孔隙压力系数取值较小，最大主应力随深度增加的 斜率与最小主应力随深度增加 的斜率之间的差异就大，有可能导致不合理的结果出现 。该方法只是 对地壳岩石发生脆性破裂或摩擦滑动时的构造应力量值进行近似估算 ，估算结果并不是地壳稳定状 态下的构造应力量值 。 关键词 应力量值 摩擦系数 孔隙压力 应力形因子 构造应力 中图分类号 ：P315．2 文献标识码 ：A 文章编号 ：0253-4967(2016)02—386-11 O 引言 目前对地壳应力量值的研究较少 ，尤其是地壳深部应力量值难以获取。虽然原地应力测量 可 以直接获取浅层地壳应力状态 ，得到地壳应力的大小和方向，但由于技术难度大 、资金耗费 高 ，深部应力量值数据较少。有些学者尝试通过对浅层应力量值的回归分析推测地壳深部应 力大小 ，并且取得了一定的进展 (王艳华等 ，2012)。滑动方向拟合法的提出(Angelier，1979； Gepharteta1．，1984；许忠淮 ，1985)，使得人们不仅可以利用震源机制解 、断层擦痕、跨断层 形变观测等数据资料对地壳构造应力 的方向进行反演计算 ，而且可以得到反映主应力相对大 小的应力形因子 (谢富仁等，1993，2001；崔效锋等，2006；Hardebeck等，2006；张浪平等， 2014)。应力形因子为进一步研究分析应力量值提供 了帮助。 Zoback(1992b)利用滑动拟合法给出的应力形因子，提出了根据优势方位断层摩擦准则对 地壳应力量值进行估算的思路，该思路是估算分析地壳岩石发生脆性破裂或摩擦滑动时的构 [收稿 日期] 2015-05-26收稿 ，2016-02-23改回。 [基金项 目] 国家科技支撑计划课题 (2012BAK19B03)、深部探测技术与实验研究专项 (SinoProbe0604)和中 央级公益性科研院所基本科研业务专项 (ZDJ201414)共 同资助 。 通讯作者 ：崔效锋 ，男，研究员，E-mail：cuixfeng@sina．com。 2期 曹慧静等：依据断层摩擦准则估算的地壳主应力量值关系式及其参数分析 387 造应力量值的有效途径之一 ，之后有学者采用该思路对多个地 区的构造应力量值进行 了估算 分析(Plenefiseheta1．，1997；赵建涛等，2002)。该思路需要借助岩石力学参数(摩擦系数、孔 隙压力) 构造应力量值进行估算 ；因此，科学合理地选取岩石力学参数就成为该方法中的 1 个重要问题。本文利用 Zobaek(1992b)提出的构造应力量值估算思路 ，比较系统地建立了依据 应力形因子和断层摩擦强度估算主应力量值的