中国东北深源地震与美国德州注入诱发地震的研究及启示

发布时间：2017-04-08 06:20

  本文关键词：中国东北深源地震与美国德州注入诱发地震的研究及启示，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：通常意义上地震一般指浅表天然引发的地震。除了这种占主要数量并且研究程度较高的地震之外,至少还有两种特殊类型的地震。一种是震源深度超出岩石脆性变形深度——深源地震,一种是由人类活动引发——诱发地震。深源地震研究基于中国东北地区,该地区位于西太平洋俯冲带转折端。本研究发现西太平洋俯冲板块内,深度约为~250-350 km处存在一个规模约为200×500 km的地震空带,空带正下方为一孤立地震簇。该地震簇位于中国东北地区,频率深度分布和b值(0.6)等方面特征与西太平洋俯冲带其它地震簇不同,并且也具有一个更为复杂的震源机制解样式。基于这些不同的特征和前人的研究,本文提出了两种可能的模型来解释地震空带和东北地区深源地震的特征。模型A,地震空带是由于其下方热异常引起板块内部无震变形;东北地区深源地震的异常特征是滞留板块的受阻、屈曲(buckling)造成。模型B,地震空带代表了俯冲板块的部分缺失,缺失的板块沿着俯冲板块迁移到板块转折端部位,引起下方地震簇不同特征。两种模型都很好的解释了东北地区深源地震特征和前人的研究成果,并对如转换带中复杂不连续面的成因等问题,提供了更为简洁的解答。诱发地震研究基于美国德州Cogdell地区,该地区在1957-1982年开始通过注水来增加石油生产,同时代的研究指出注水引发了这期间的地震。此后,1983-2005年,没有任何地震活动的记录;直到2006-2011年期间,再次报道了18个3级以上的地震。研究通过对USArray计划安置的6个临时台站记录的地震波形分析,使用多种方法重定位了93个发生在2009.3-2010.12期间的地震。结果显示地震呈北东-南西线性分布与震源机制解的节点平面方向一致,指示了可能存在断层。研究还对该地区水、石油和气体的注入、抽出数据进行分析,发现水的净注入速率在1982年之后一直处于较低的数值。但是二氧化碳气体的注入却在2004年之后显著增加。时间上的吻合及注入速率与地震数量的相关性表明2006-2011年地震是由气体的注入引起。这是首次发现气体注入能够引发3级以上的地震,对于评估用于控制气候变化的大规模碳存储计划有重要意义。
【关键词】：深源地震 诱发地震 俯冲过程 碳埋藏
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P315
【目录】：

• 中文摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 引言10-20
• 1.1 研究的背景及意义10-14
• 1.1.1 深源地震10-12
• 1.1.2 诱发地震12-13
• 1.1.3 小结13-14
• 1.2 研究现状及存在的问题14-17
• 1.2.1 西太平洋俯冲带深源地震14-15
• 1.2.2 德州油田诱发地震15-17
• 1.3 研究的内容及方案17-18
• 1.4 论文结构及介绍18-20
• 2 数据与方法20-28
• 2.1 地震数据20-24
• 2.1.1 东北深震数据20-22
• 2.1.2 德州油田地震数据22-24
• 2.2 重定位方法24-26
• 2.3 孤立地震识别方法26-28
• 3 东北深震特征28-40
• 3.1 空间分布特征28-30
• 3.2 b-值特征30-32
• 3.3 震源机制解特征32-35
• 3.4 深度分布特征35-36
• 3.5 重定位特征36-40
• 4 深震与俯冲带40-47
• 4.1 孤立地震与板块40-41
• 4.2 地震特征与板块41-45
• 4.3 不连续面与板块45-47
• 5 橄榄岩相变实验47-55
• 5.1 实验目的47
• 5.2 实验仪器47-49
• 5.3 实验材料49-50
• 5.4 实验细节50-51
• 5.5 实验结果及讨论51-55
• 6 美国德州诱发地震55-69
• 6.1 地震分布特征55-62
• 6.2 液体注入与地震62-64
• 6.3 气体注入与地震64-67
• 6.4 小结67-69
• 7 诱发地震的讨论及启示69-76
• 7.1 气体存储与气候变化69-72
• 7.2 注水与注气地震72-74
• 7.3 诱发地震与注入井74-76
• 8 两种地震的讨论与主要结论76-85
• 8.1 两种地震的讨论76-83
• 8.1.1 震源机理76-81
• 8.1.2 地震灾害81-83
• 8.2 主要结论83-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-99
• 个人简历99-10

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