地震觸發(fā)、震群與余震活動過程中的孔隙壓力作用

陳 濤 劉耀煒 楊多興 張 磊 方 震 許麗卿

（中國地震局地殼應力研究所，地殼動力學重點實驗室，北京 100085）

國際上對地震過程中孔隙壓力作用的研究已成為認識和理解地殼流體作用的關(guān)鍵科學問題。普遍認為，孔隙壓力作用是地震觸發(fā)和影響震群與余震活動過程的重要因素之一。許多地震震源附近存在著低波速、高泊松比的異常區(qū)域，通常認為該區(qū)域賦存流體，存在高孔隙壓力。斷層中的高孔隙壓力將減小有效應力，使斷層失穩(wěn)，觸發(fā)地震。油氣開采過程中，流體孔隙壓力降低將增加附近巖石的剪應力而誘發(fā)地震。除了參與地震觸發(fā)作用之外，多孔介質(zhì)中的孔隙壓力擴散常用來解釋震群或余震活動的時空分布。在流體擴散的r-t圖中，有流體孔隙壓力擴散作用參與的震群或余震會表現(xiàn)出外包絡線特征和延遲特征。并可依據(jù)孔隙壓力擴散方程可以求得孔隙壓擴散系數(shù)D，孔隙壓擴散系數(shù)D影響著震群或余震活動的展布速度。不同類型的震群或余震的孔隙壓擴散系數(shù)范圍不同。水庫蓄水將會導致地殼流體孔隙壓力擴散，并誘發(fā)地震，水庫誘發(fā)地震的孔隙壓擴散系數(shù)范圍為0.02～0.65 m2/s。劉耀煒等基于孔隙壓力擴散機制分析了龍灘水庫的小震精定位數(shù)據(jù)，并且基于不同孔隙壓擴散系數(shù)進行了分區(qū)。提出龍灘水庫發(fā)生的2次ML4.0以上地震均在孔隙壓系數(shù)較大、裂隙較發(fā)育的Ⅰ型區(qū)域，該研究結(jié)果或許對震群的強度分析具有重要意義。地殼流體的運移是火山附近震群發(fā)生的主要原因之一，火山地震的時空分布與孔隙壓力擴散有關(guān)，其孔隙壓擴散系數(shù)范圍為0.25～1 m2/s。Ventura和Vilardo結(jié)合地質(zhì)學和地球物理學信息研究了意大利Vesuvius火山地震，分析認為孔隙壓力擴散控制Vesuvius火山地震的時空分布?？紫秹毫U散機制影響余震序列的時空分布，余震序列的孔隙壓擴散系數(shù)范圍為2～200 m2/s。Nur和Booker認為淺源地震引起的流體孔隙壓力變化大小可能與應力降相當，流體孔隙壓力擴散將影響余震分布。Shapiro等分析了1995年智利北部Antofagasta地震的余震序列，余震集中在斷裂帶中的一個3 km厚的平面中，認為孔隙壓力擴散機制可以用于解釋余震時空分布特征。流體擴散系數(shù)的不同表明不同區(qū)域應力積累的時間尺度直接影響到余震強度的差異。對該領(lǐng)域研究成果的綜合分析，將有助于我們進一步理解地震觸發(fā)、震群和余震活動過程的機制，對深入分析流體在地震孕育、發(fā)生過程中的作用以及強余震分析具有重要意義。