东构造结墨脱关键区域地应力场特征及其构造稳定性分析.pdf

引用格式：张斌，孙尧，马秀敏，等，2023.东构造结墨脱关键区域地应力场特征及其构造稳定性分析 J.地质力学学报，29（3）：388401.DOI：10.12090/j.issn.1006-6616.20232908Citation:ZHANGB，SUNY，MAXM，etal.，2023.Analysisofin-situstressfieldcharacteristicsandtectonicstabilityintheMotuokeyareaoftheeasternHimalayansyntaxisJ.JournalofGeomechanics，29（3）：388401.DOI：10.12090/j.issn.1006-6616.20232908东构造结墨脱关键区域地应力场特征及其构造稳定性分析张斌1,2,3，孙尧1,2,3，马秀敏1,2,3,4，彭华1,2,3，姜景捷1,2,3，毛佳睿1,2,3，张文汇1,5，翟玉栋1ZHANGBin1,2,3，SUNYao1,2,3，MAXiumin1,2,3,4，PENGHua1,2,3，JIANGJingjie1,2,3，MAOJiarui1,2,3，ZHANGWenhui1,5，ZHAIYudong11.中国地质科学院地质力学研究所，北京100081；2.自然资源部北京地壳应力应变野外科学观测研究站，北京100081；3.自然资源部活动构造与地质安全重点实验室，北京100081；4.北京科技大学土木与资源工程学院，北京100083；5.中国地质大学（武汉）工程学院，湖北武汉4300741.Institute of Geomechanics,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100081,China;2.Observation and Research Station of Crustal Stress and Strain in Beijing,Ministry of Natural Resources,Beijing 100081,China;3.Key Laboratory of Active Tectonics and Geological Safety,Ministry of Natural Resources,Beijing 100081,China;4.School of Civil and Resources Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China;5.School of Engineering,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan 430074,Hubei,ChinaAnalysis of in-situ stress field characteristics and tectonic stability in the Motuo key area of theeastern Himalayan syntaxisAbstract:Inordertoobtainthein-situstressfieldcharacteristicsandanalyzetectonicstabilityintheMotuokeyareaoftheeasternHimalayansyntaxis,thein-situstressmeasurementofonein-situstressholeand11testsectionsoftheXirangsectionoftheMotuofaultzonewerecarriedoutbythehydraulicfracturingmethod.Theresultsshowthatthemaximumandminimumhorizontalprincipalstressvalues(SH,Sh)inthetestsectionof61.43121.34mare3.0514.50MPaand2.169.87MPa,respectively,andtheverticalprincipalstressvalues(Sv)are1.633.31MPa,namely,SHShSv.Thein-situstressfieldatthemeasuringpointisdominatedbyhorizontalcompression,andallofthembelongtothein-situstressstateofreversefault.Theprincipalstressvaluesgraduallyincreasewiththeincreaseofdepth,andthedominantdirectionofthemaximumprincipalstressisNEE.Inthewholerangeofin-situstressdepth,thelateralpressurecoefficients(Kav)are1.394.38,themaximumhorizontalstresscoefficients(KHv)aregreaterthan1,andtheratioincreaseswiththeincreaseofdepth.Theregionalstressfieldofthiskeyareaisdominatedbyhorizontalstressanditishighlydirectional.Thehorizontalstresscoefficients(KHh)ofalltestsectionsare1.231.66,whicharesimilartothecalculationresultsofin-situstresscharacteristicparametersinLinzhiTongmaisection.Thehorizontaltectonicstressoftheshallowlevelat98misrelativelysmall,andthestressaccumulationlevelislow.Thefrictioncoefficientrequiredtomaintainfaultstabilityissmallerthan基金项目：中 国 地 质 调 查 局 项 目（DD20230249，DD20221644，DD20230014）；中 国 地 质 科 学 院 地 质 力 学 研 究 所 基 本 科 研 业 务 项 目（DZLXJK202106）ThisresearchisfinanciallysupportedbytheChinaGeologicalSurveyProject(GrantsDD20230249,DD20221644andDD20230014)andtheBasicResearchFundoftheInstituteofGeomechanics,ChineseAcademyofGeologicalSciences(GrantDZLXS202106).第一作者：张斌（1989），男，博士，副研究员，从事工程地震学、地应力测量和监测等方面研究。E-mail:vincent_通讯作者：孙尧（1983），男，博士，助理研究员，从事地震学、地应力测量和监测等方面研究。E-mail:收稿日期：20230228；修回日期：20230418；责任编辑：王婧第29卷第3期地质力学学报Vol.29No.32023年6月JOURNALOFGEOMECHANICSJun.2023thecriticalfrictioncoefficientofactualfault,andthetectonicenvironmentisrelativelystable.Whenthedepthexceeds98m,thefrictioncoefficientrequiredtomaintainfaultstabilityisclosetothecriticalfrictioncoefficientvalueoftheactualfault due to the dominant role of horizontal tectonic stress,and there is a small risk of fault instability slip.ThesuperpositionoftheCoulombstresschangeinthesinistralstrike-slipdirectionandthethrustdirectioncausedbythestrongregionalearthquakesonthefaultplaneoftheMotuofaultzoneinthestudyareaareallnegativenumbers,whichinhibitsfaultslipanddoesnotincreasetheriskoffaultactivityinthestudyarea.Keywords:eastern Himalayan syntaxis；hydraulic fracturing；in-situ stress measurements；in-situ stress fieldcharacteristics；tectonicstability摘 要：为获取东构造结关键构造部位地应力特征、分析其构造稳定性，采用水压致裂法开展了墨脱断裂带西让段 1 个地应力孔、11 个测试段的原位地应力测量工作。结果表明：61.43121.34m 测试段最大、最小水平主应力值（SH、Sh）分别为 3.0514.50MPa 和 2.169.87MPa，垂向主应力值（Sv）为 1.633.31MPa，即 SHShSv；测点处应力场以水平挤压作用为主，均处于逆断层应力状态，且其主应力值随深度增加而逐渐增大，测点的最大水平主应力优势方位为北东东向；在整个地应力测量深度范围内，侧压系数值（Kav）为 1.394.38，最大水平应力系数值（KHv）均大于 1，且比值随深度的增加而增大，该关键部位区域应力场以水平应力为主导，方向性较强，所有测试段水平应力系数值（KHh）为 1.231.66，与林芝通麦段地应力特征参数计算结果基本相似；测点位置 98m 以浅地层水平构造应力作用程度较小，应力积累水平较低，保持断层稳定所需的摩擦系数值小于实际断层的临界摩擦系数值，构造环境相对稳定，超过 98m 深度地层由于水平构造应力起主要作用，保持断层稳定所需的摩擦系数值接近于实际断层的临界摩擦系数值，存在小概率发生断层失稳滑动的风险；区域强震在墨脱断裂带断层面上造成的左旋走滑方向上及逆冲方向上的库仑应力变化值的叠加量均为负值，抑制了断层的滑动，未能增加墨脱关键区域断层活动的危险性。关键词：喜马拉雅东构造结；水压致裂；地应力测量；构造应力场特征；构造稳定性中图分类号：P315.72+7文献标识码：A文章编号：10066616（2023）03038814DOI：10.12090/j.issn.1006-6616.202329080引言喜马拉雅东构造结位于喜马拉雅造山带的东端，其构造格架、地貌与水系均有一个近铅直的转折。该地区是喜马拉雅造山带地壳大规模缩短和构造运动方向发生转变的轴心地区，是喜马拉雅造山带岩石圈变形最为强烈的地区之一，区内地形变化剧烈、地质构造复杂、地震活动频繁、地质灾害频发，是开展陆陆碰撞过程中岩石圈变形模式和构造演化规律等地球动力学研究的天然实验场所（黄臣宇等，2021；王凯悦等，2021）。该地区分布着诸多构造复杂的断裂带，且多为地震构造，主要以北北东北东向和北西西北西向 2 组断裂为主，如北西西北西向的班公错怒江断裂、仲沙断裂、嘉黎断裂、迫龙旁辛断裂、阿帕龙断裂等；北北东北东向的东久米林断裂、雅鲁藏布