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在《宝兴钻孔地应力绝对测量与相对监测结果与芦山7.0级地震(01)》博文中,介绍了2008年宝兴地区地壳浅层地应力测量结果及断层面上的正应力与剪应力分布,认为浅表层断层面上的剪应力τn小于0.4σn。
于2009年9月-11月,在距离宝兴上一个钻孔大约35km处某水电站厂区内,又开展了水压致裂地应力测量结果,测量结果见表1。
表1 四川宝兴钻孔水压致裂地应力测量结果(2009.11)
深度 | SHmax | Shmin | SV | SHmax方向 | 岩性 |
80.5 | 5.25 | 4.15 | 2.13 |
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花岗岩 |
117.5 | 6.66 | 5.22 | 3.11 |
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135 | 5.25 | 4.73 | 3.58 |
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167 | 5.47 | 5.09 | 4.43 |
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174.5 | 13.06 | 9.51 | 4.62 | N49°W | |
192.1 | 15.27 | 12.09 | 5.09 | N60°W | |
201.3 | 18.63 | 13.13 | 5.33 |
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214.4 | 23.73 | 14.78 | 5.68 |
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注:SHmax为最大水平主应力;Shmin为最小水平主应力;SV为垂向应力。
同样,依据该钻孔的地应力测量结果计算出断层面上的剪应力与正应力,此时,最大水平主应力方向取N55°W,龙门山断裂西南段的走向仍然为205°(或N25°E),倾向为N65E°,倾角为50°,由坐标轴与断层产状的空间关系可以计算出x,y,z轴与断层面外法线方向的夹角余弦值,记为:l,m,n,计算结果见表2,断层面上的正应力,剪应力与摩擦系数计算结果见表3.
表2 主应力坐标轴与断层面外法线夹角余弦值
深度 | l | m | n | l2 | m2 | n2 |
80.5 | 0.755 | 0.133 | 0.643 | 0.570 | 0.017 | 0.413 |
117.5 | 0.755 | 0.133 | 0.643 | 0.570 | 0.017 | 0.413 |
135 | 0.755 | 0.133 | 0.643 | 0.570 | 0.017 | 0.413 |
167 | 0.755 | 0.133 | 0.643 | 0.570 | 0.017 | 0.413 |
174.5 | 0.755 | 0.133 | 0.643 | 0.570 | 0.017 | 0.413 |
192.1 | 0.755 | 0.133 | 0.643 | 0.570 | 0.017 | 0.413 |
201.3 | 0.755 | 0.133 | 0.643 | 0.570 | 0.017 | 0.413 |
214.4 | 0.755 | 0.133 | 0.643 | 0.570 | 0.017 | 0.413 |
注:假设各地应力测量深度段内得到的最大水平主应力方向均为N55°W
表3 各深度段断层面上正应力、剪应力及剪应力与正应力的比值计算结果
深度 | σn | τn | τn /σn | μm |
80.5 | 3.95 | 1.52 | 0.39 | 0.40 |
117.5 | 5.17 | 1.73 | 0.33 | 0.40 |
135 | 4.56 | 0.80 | 0.18 | 0.40 |
167 | 5.04 | 0.48 | 0.10 | 0.40 |
174.5 | 9.52 | 4.12 | 0.43 | 0.40 |
192.1 | 11.02 | 4.97 | 0.45 | 0.40 |
201.3 | 13.06 | 6.50 | 0.50 | 0.40 |
214.4 | 16.14 | 8.82 | 0.55 | 0.40 |
由表1可以看出,在2009年底得到的该地区地壳浅表层的应力水平已经大于了2008年;由表3可以看出,计算得到浅部断层面上的摩擦系数为0010-0.55之间,大多数已接近或大于了0.4。将σn与τn进行线性拟合,得到:τn=σn0.4678,见图3。
图1线性拟合得到:τn =0.4678σn
分析认为,2009年底宝兴地区的应力积累水平在增加中,浅部断层面上的剪应力τn已经大于0.4σn,当然,地壳浅层的应力水平并不能代表深部或发震深度位置的应力水平,但是它对认识活动断层的活动强度及断层附近应力积累程度具有一定的指示意义。打个比方:由肺炎可引起发烧,感冒也引起发烧,虽然人体出现发烧了,并不能判断是什么病,但至少可以从表象说这个人病了。
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