代县和繁峙2次塌陷地震的机理成因浅析
发布时间：2021-09-23 20:31
金属矿山的深部开采易引发冒落型矿震。本文对繁峙和代县两相邻铁矿区相继发生的2次塌陷地震,从其发展到发生的过程特点、形态特征和成因机理等方面进行了分析和总结,认为这两次塌陷的孕育发生与区域构造应力、降雨和人为开采等因素密切相关。2次塌陷前前兆特征现象明显,据此可充分利用测震台网记录到的塌陷数据,通过甄别,收集更多的震例,研究总结其规律,并将研究成果应用于日常监测中,以便能对较大矿震事件做到尽早预报预警,更好地服务社会,服务应急等相关部门。
【文章来源】：中国地震. 2020,36(01)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
繁峙和代县2次塌陷及其周围部分台站、地震分布
2017年4月10日繁峙塌陷前40天，出现上下幅度不对称的正弦波组，幅度很小，大致是地脉动的3～5倍，周期约0.6s，形态单一，为起始的微弱前兆，见图2(a)。之后10～15天内频次和幅度基本没有大的起伏，多日偶发或日发1～3次。该前兆只在最近的DAX台有记录。随后日频次逐渐增加到5～8次。3月21日日频次开始明显增多，为10～16次，图2(b)为一组连发的前兆破裂波形记录，幅度间或增大到原来的数倍至数十倍。波形显示出持续震动的调整过程，这个过程为3～100s，见图2(c)。列举的初始前兆和调整波形记录特点，与邢台石膏矿发生矿震时赞皇地震台记录的以张力为主的微破裂形态相似(闻军等，2007)。其间脉动中清晰记录到似近距离爆破的高频事件次数明显增加，垂直向初动多数尖脉冲式向下，形态有别于爆破，有些连发多次的高频事件N-S分向清晰，E-W分向次之，U-D分向微弱，如图2(d)所示;图2(d)圆角矩形放大框中是DAX台U-D向矩形框部分的放大图，清晰看到初动向下。4月10日19时18分繁峙塌陷前，前兆破裂次数暴增，增至每分钟3～4次，幅度骤升到原来的数倍至数十倍。这些密集的短临事件，预示着冒顶即将到来。19时43分在距离塌陷点7.1km左右，前后相差3s发生0.8级和1.5级2次爆破，紧随爆破之后，引起持续振荡，加剧局部破裂，于19时44分发生繁峙3.3级塌陷。2018年7月21日代县塌陷与繁峙塌陷有相似之处，也有不同之处。相似之处为，在前期初始阶段，前兆特征记录基本相同，最后加速发展阶段情形相似。不同之处为，代县塌陷的发展形成过程中，高频事件相对较少，调整现象较少，且调整持续时间短;最终塌陷发生前爆发2次短期的密集前兆破裂，即20日17时24～50分突然破裂幅度陡增数倍至数十倍，频次每分钟4～6次，之后相对平静数小时，于21日02时36分又一波破裂袭来，一次接着一次，持续10min，之后发生3.0级塌陷，见图2(e)。
2次塌陷地震具体波形显示的特点为最近的DAX台记录初始较弱，三分向周期均约1.0s，纵横波段界限不明，难以区分，3～5个周期后断崖式衰减，繁峙塌陷尾波衰减快，见图3(a)，代县塌陷衔接4～6组明显小于前面周期的横波，见图3(b)矩形框部分。震中距在1°左右时纵横波段相对容易区分，尾波震动持续时间超过200s，且衰减形态不一，有的逐渐减弱，有的在渐弱后再次增强，面波均非常发育，图3(c)为部分台站的N-S向记录，面波周期在3～10s;台网距离震中最远处5°的台站面波记录也很清楚。总结来看，2次塌陷均是在数小时内小能量前兆破裂加剧之后相继发生的。这类事件主要特征是震中分布范围小，无明显迁移现象;震源浅、震级小、烈度高;地震波形简单、周期较大(国家地震局研究所，1984);近台衰减极快，远台面波清晰，尾波长衰减慢;引起地面震动辐射范围广，传播距离远;震时一般伴随响声和空气冲击波等。3 矿区地质构造和地震地质背景
【参考文献】：
期刊论文
[1]大梨树沟铁矿采空区对地表稳定性影响分析[J]. 杨美宏,李占金,郝家旺,郭廷儒. 矿业研究与开发. 2018(06)
[2]深部大规模开采岩体稳定性数值模拟研究[J]. 李占金,郝家旺,孙文诚,杨美宏. 金属矿山. 2018(02)
[3]晋冀蒙交界地区构造应力场特征[J]. 郭祥云,韩立波. 国际地震动态. 2017(08)
[4]采空区上地震时间剖面的特征分析[J]. 卫红学,查文锋,冯春龙. 地球物理学进展. 2014(04)
[5]鄂尔多斯东缘地震重定位及拉张盆地过渡区的地震分布特征[J]. 蔡妍,吴建平,房立华,王未来,黄静. 地球物理学报. 2014(04)
[6]非重复采集时移地震正演模拟及可行性分析[J]. 郭念民,吴国忱. 地球物理学进展. 2012(01)
[7]三维地震技术在探测煤矿腔状采空区中的应用[J]. 段建华,杨文强,倪新辉. 中国煤炭地质. 2010(08)
[8]金属矿山地下开采引起地面塌陷的规律[J]. 周春梅,李沛,虞珏,李先福. 武汉工程大学学报. 2010(01)
[9]叠前时间偏移技术在淮北某煤矿采区三维地震勘探中的应用与效果[J]. 武磊彬,徐奭. 地球物理学进展. 2009(06)
[10]基于双岩模式的抚顺煤田矿震成因机理探讨[J]. 刘大勇,宋建潮,王恩德. 地质灾害与环境保护. 2007(02)
本文编号：3406364
【文章来源】：中国地震. 2020,36(01)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
繁峙和代县2次塌陷及其周围部分台站、地震分布
2017年4月10日繁峙塌陷前40天，出现上下幅度不对称的正弦波组，幅度很小，大致是地脉动的3～5倍，周期约0.6s，形态单一，为起始的微弱前兆，见图2(a)。之后10～15天内频次和幅度基本没有大的起伏，多日偶发或日发1～3次。该前兆只在最近的DAX台有记录。随后日频次逐渐增加到5～8次。3月21日日频次开始明显增多，为10～16次，图2(b)为一组连发的前兆破裂波形记录，幅度间或增大到原来的数倍至数十倍。波形显示出持续震动的调整过程，这个过程为3～100s，见图2(c)。列举的初始前兆和调整波形记录特点，与邢台石膏矿发生矿震时赞皇地震台记录的以张力为主的微破裂形态相似(闻军等，2007)。其间脉动中清晰记录到似近距离爆破的高频事件次数明显增加，垂直向初动多数尖脉冲式向下，形态有别于爆破，有些连发多次的高频事件N-S分向清晰，E-W分向次之，U-D分向微弱，如图2(d)所示;图2(d)圆角矩形放大框中是DAX台U-D向矩形框部分的放大图，清晰看到初动向下。4月10日19时18分繁峙塌陷前，前兆破裂次数暴增，增至每分钟3～4次，幅度骤升到原来的数倍至数十倍。这些密集的短临事件，预示着冒顶即将到来。19时43分在距离塌陷点7.1km左右，前后相差3s发生0.8级和1.5级2次爆破，紧随爆破之后，引起持续振荡，加剧局部破裂，于19时44分发生繁峙3.3级塌陷。2018年7月21日代县塌陷与繁峙塌陷有相似之处，也有不同之处。相似之处为，在前期初始阶段，前兆特征记录基本相同，最后加速发展阶段情形相似。不同之处为，代县塌陷的发展形成过程中，高频事件相对较少，调整现象较少，且调整持续时间短;最终塌陷发生前爆发2次短期的密集前兆破裂，即20日17时24～50分突然破裂幅度陡增数倍至数十倍，频次每分钟4～6次，之后相对平静数小时，于21日02时36分又一波破裂袭来，一次接着一次，持续10min，之后发生3.0级塌陷，见图2(e)。
2次塌陷地震具体波形显示的特点为最近的DAX台记录初始较弱，三分向周期均约1.0s，纵横波段界限不明，难以区分，3～5个周期后断崖式衰减，繁峙塌陷尾波衰减快，见图3(a)，代县塌陷衔接4～6组明显小于前面周期的横波，见图3(b)矩形框部分。震中距在1°左右时纵横波段相对容易区分，尾波震动持续时间超过200s，且衰减形态不一，有的逐渐减弱，有的在渐弱后再次增强，面波均非常发育，图3(c)为部分台站的N-S向记录，面波周期在3～10s;台网距离震中最远处5°的台站面波记录也很清楚。总结来看，2次塌陷均是在数小时内小能量前兆破裂加剧之后相继发生的。这类事件主要特征是震中分布范围小，无明显迁移现象;震源浅、震级小、烈度高;地震波形简单、周期较大(国家地震局研究所，1984);近台衰减极快，远台面波清晰，尾波长衰减慢;引起地面震动辐射范围广，传播距离远;震时一般伴随响声和空气冲击波等。3 矿区地质构造和地震地质背景
【参考文献】：
期刊论文
[1]大梨树沟铁矿采空区对地表稳定性影响分析[J]. 杨美宏,李占金,郝家旺,郭廷儒. 矿业研究与开发. 2018(06)
[2]深部大规模开采岩体稳定性数值模拟研究[J]. 李占金,郝家旺,孙文诚,杨美宏. 金属矿山. 2018(02)
[3]晋冀蒙交界地区构造应力场特征[J]. 郭祥云,韩立波. 国际地震动态. 2017(08)
[4]采空区上地震时间剖面的特征分析[J]. 卫红学,查文锋,冯春龙. 地球物理学进展. 2014(04)
[5]鄂尔多斯东缘地震重定位及拉张盆地过渡区的地震分布特征[J]. 蔡妍,吴建平,房立华,王未来,黄静. 地球物理学报. 2014(04)
[6]非重复采集时移地震正演模拟及可行性分析[J]. 郭念民,吴国忱. 地球物理学进展. 2012(01)
[7]三维地震技术在探测煤矿腔状采空区中的应用[J]. 段建华,杨文强,倪新辉. 中国煤炭地质. 2010(08)
[8]金属矿山地下开采引起地面塌陷的规律[J]. 周春梅,李沛,虞珏,李先福. 武汉工程大学学报. 2010(01)
[9]叠前时间偏移技术在淮北某煤矿采区三维地震勘探中的应用与效果[J]. 武磊彬,徐奭. 地球物理学进展. 2009(06)
[10]基于双岩模式的抚顺煤田矿震成因机理探讨[J]. 刘大勇,宋建潮,王恩德. 地质灾害与环境保护. 2007(02)
本文编号：3406364
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