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近日,廣東地震臺馬曉靜高工(第一作者)與中國地震局地球物理研究所蔣長勝研究員等人,在國際頂級期刊《Geophysical Journal International》(中科院期刊分區(qū):地球科學(xué)2區(qū))上發(fā)表論文《Induced seismic swarm triggered by tunnel excavation and pore pressure diffusion mechanism》。
論文對豐順地震序列的時空演化和發(fā)震機(jī)理進(jìn)行了深入分析。基于廣東測震臺網(wǎng)和珠江三角洲地震預(yù)警臺網(wǎng)2017-2022年的數(shù)據(jù),采用多種地震學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理:通過模板匹配、雙差定位獲取了微地震高精度位置;應(yīng)用孔隙壓力擴(kuò)散模型擬合得到地震遷移過程;并利用震源機(jī)制解和應(yīng)力場反演分析了斷層活動特征。

圖1 研究區(qū)周邊活動構(gòu)造和地震分布圖
研究顯示,震群開始于隧道涌水后約1個月,且在隧道日涌水達(dá)到峰值后顯著增加并發(fā)生3.7級主震,震群活動與隧道涌水在時間和空間上高度相關(guān)。地震主要分布在深度1-4 km,根據(jù)地震分布刻畫出3條NE向高傾角隱伏斷層,長度在3-7 km。地震活動早期呈孔隙壓力擴(kuò)散驅(qū)動的遷移特征,擴(kuò)散起始深度約2 km,擴(kuò)散速率在0.012-0.059 m2/s。隨時間推移,地震活動逐漸向深部擴(kuò)展,震源機(jī)制由正斷型向走滑型轉(zhuǎn)變,局部應(yīng)力場由拉張型向剪切型轉(zhuǎn)變,表明地震的主導(dǎo)機(jī)制由流體擴(kuò)散逐漸轉(zhuǎn)為應(yīng)力觸發(fā)。

圖2 地震活動、隧道涌水和降水的時序特征分析
本研究首次揭示了地下工程施工涌水造成的較遠(yuǎn)距離誘發(fā)地震的現(xiàn)象及其孔隙壓力擴(kuò)散機(jī)制的誘導(dǎo)驅(qū)動作用,這為地下工程施工的安全防護(hù),以及流體相關(guān)的地質(zhì)過程的研究提供了新認(rèn)識。

圖3 應(yīng)力場時空演化分析
供稿:朱青
編輯:郭媛