地壳浅部和深部发生的构造作用及其伴生的地质灾害(如：地震、火山、构造塌陷、构造地裂缝、地震滑坡及岩爆等)都与地壳应力密切相关(伍法权，2001；王思敬，2002；彭建兵，2006；殷跃平，2008；李晓等，2008；张永双等，2009；石耀霖等，2013)。通过地应力测量可以有效地获取地壳浅部主应力大小和方位，翔实可靠的地应力测量数据不仅能直接应用于上述各领域相关研究工作，还能为全面揭示区域构造应力场提供宝贵的应力资料。然而，在实际的地应力测量工作中，受地形、地层和岩性差异、岩石各项异性、岩体结构尺寸效应及断裂活动等因素的影响(Cuisiat andHaimson, 1992；朱焕春等，1997；Simon et al., 1999；Zoback et al., 2003; 谭成轩等，2004；陈群策等，2004；李宏等，2006；候明勋等，2007；景锋等，2008；刘亚群等，2011；秦向辉等，2012)，地应力测量结果经常出现与区域应力场不一致的现象或异常变化，即称之为“地应力解耦”，一般表现为：主应力大小的异常增加或降低、应力结构(正断、逆断和走滑型)的突然转变或最大主应力方位异常偏离等(Haimson, 2010；Cornet and Thomas, 2012；Lin et al., 2013)。

在断裂构造活动强烈部位的深孔地应力测量中，如：板块俯冲边界带、活动性强或规模较大的活动断裂带、构造裂隙发育的地层或岩体等，断裂活动对地应力测量结果的影响更为显著，活动断裂附近地应力解耦一般表现形式为：测量得到的最大主应力方位与区域构造应力场相比经常发生角度不等的偏转，如：(1)台湾车笼埔断裂科学钻探B孔地应力测量结果表明，在约975m~980m深度内最大主应力方位偏转了约20°~50°(图1a)(Lin etal.,2007；2010；Haimson et al.,2010)；(2)龙门山断裂带附近汶川科学钻探2号孔地应力测量结果显示，在约950m~1175m深度内最大主应力方位偏转了16°~22°(图1b) (崔军文等，2013；孙东生等，2014；Nie et al.,2013；Cui et al., 2014)；(3) 美国San Andreas断裂带附近Cajon Pass深孔中，在约1753m~3264m深度内，平均最大主应力方位与区域应力场相比偏转了16°~38°(图1c) (Zoback etal.,1992; Shamir et al.,1992; Hickman et al., 2004)；(4) 中国大陆科学钻探之云南腾冲“火山-地热-断裂带”钻探2号孔，在240m~1200m深度内，基于钻孔垂直诱发拉张裂缝推测的最大主应力方位与区域应力场主压应力方位相比变化较大，最大偏转角度达到了近50°(图1d)。[1]

除此之外，该现象还在国内外其他诸多大陆科学钻探孔或典型活动断裂带附近深孔地应力测量中有体现，如：德国KTB钻孔(Zoback etal.,1994；Brudy et al., 1997；Brudy et al.,1999)、日本ODP系列钻孔(Lin et al.,2013)、韩国Yangsan fault南端钻孔(Chandong Chang,et al.,2015)、中国大陆科学钻探连云港钻孔(李朋武等，2005；王连捷等，2006；Cui et al., 2009)、四川龙门山断裂带(陈群策等，2012；杜建军等，2013；丰成君等，2013；Feng et al., 2015)及华北郯庐断裂带附近部分地应力测量钻孔(张鹏等，2013；谭成轩等，2015)等。

图1 活动断裂附近最大主应力方位异常偏转现象

(a)台湾车笼埔断裂带之科学钻探B孔；(b)龙门山断裂带之汶川科学钻探2号孔；

(c) San Andreas断裂带之Cajon Pass钻孔；(d)云南腾冲“火山-地热-断裂带”科学钻探T2孔。

断裂活动导致最大主应力方向偏转除在深度上有体现外，对于规模较大且活动性较强的活动断裂带而言，往往在断裂带展布区域内也有所表现。如：青藏高原东缘的龙门山断裂带，在2008.5.12汶川M_s8.0级地震前，水压致裂地应力测量结果表明，沿断裂带东北端至西南端的广元、平武、茂县、汶川和泸定等地最大主应力平均方位分别为N20°W、N60°W、N55°W、N60°W和N60°W，总体与区域构造应力场主压应力方位NW~NWW向基本一致(图2a)(安其美等，2004；王成虎等，2012)；汶川地震之后，沿龙门山断裂地应力测量结果显示，广元、平武、北川、江油、宝兴和映秀等地最大主应力平均方位分别为N50°W、N60°E、N60°E、N62°E、N56°W和N59°W(图2b)(郭啟良等，2009；陈群策等，2012；丰成君等，2013；秦向辉等，2013；孟文等，2013；杜建军等，2013)；比较可知，大致以“茂县-安县”为界，该界线东北侧广元、平武、北川和江油地区地震前后最大主应力方位均发生角度不等的偏转(即地应力解耦)，其中，平武、北川和江油地区顺时针偏转角度平均为60°，广元地区偏转角度为30°，而界线西南侧的宝兴县和映秀镇两地最大主应力方位基本没有变化(即与区域构造应力场主压应力方位一致)。

图2 2008年5.12汶川M_s8.0级地震前后龙门山断裂带附近

最大主应力方位变化(基于水压致裂地应力测量数据)

研究表明，汶川M_s8.0级地震破裂带沿“映秀-北川”断裂西南端向NE方向单侧扩展，地表破裂长度近240km，具有明显的分段特征，“都江堰-绵竹”段约在15km以上深度为纯逆冲错动，该深度以下为逆冲兼具右旋走滑活动，“绵竹-青川”段主要表现为右旋走滑错动，且从绵竹起向青川方向错动量逐渐降低(图2b)(徐锡伟等，2008；张勇等，2008；冉勇康等，2009；杨晓平等，2009；赵翠萍等，2009)。由此看来，汶川M_s8.0级地震沿龙门山中央断裂产生的逆冲错动并未明显导致断裂带附近汶川、映秀等地最大主应力方向的偏转，反而是断裂带东北段的右旋走滑错动直接导致了北川、江油、平武及广元地区地壳浅层最大主应力方向的解耦，由于地震引起的地表破裂效应在青川-广元一带很弱，以致广元地区最大主应力方向偏转的角度最小。

综上所述，断裂活动导致地应力解耦大大降低了应力测量数据的可靠性，地应力测量结果代表受扰动后的局部应力场，并不能真实反映区域地壳应力状态，以致难以直接应用于地震地质、活动构造、地球动力学以及岩体工程等研究领域。因此，深入开展断裂活动导致地应力解耦的机理研究，分析断裂活动对区域应力场及地应力测量结果的影响，不仅对于提高地应力测量结果的可靠性、准确揭示区域地壳应力状态、探索地震等内动力地质灾害发生机理具有非常重要的科学意义，而且对能源开发、交通、水电、矿业及核废料处置等工程领域中岩体稳定性评价也具有重要的指导作用(李方全等，1993；谢富仁等，2004；郭啟良等，2006；王驹等，2006；蔡美峰等，2010；赵星光等，2014)。

(待续)

[1]中国大陆科学钻探之云南腾冲“火山-地热-断裂带”科学钻探孔成像测井地质构造应用研究专题成果报告。