地应力作用下鸭绿江断裂带活动对丹东五龙背地热温泉的影响初析

Preliminary analysis of the influence of the activity in the Yalu River fault zone on the Wulongbei geothermal hot springs in Dandong under the action of crustal stress

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摘要鸭绿江断裂带为郯庐断裂系的重要分支,现今构造活动强烈,沿断裂带出露温泉 60余处,地热资源丰富.为查明断裂带南段五龙背地区的现今地应力状态和断层的活动性,研究断裂活动对温泉地热水体的控制作用和远期影响,采用水压致裂法对该区开展了 12个测段的原位地应力测量.测量结果显示,在测段深度 36.80～215.50 m范围内,最大、最小水平主应力及垂直主应力值(SH、Sh、Sv)分别为6.00～13.52 MPa、3.18～7.26 MPa和 0.97～5.7 MPa,总体而言,3个主应力值呈现随深度的增加而逐渐增大的趋势,最大水平主应力方向以北东向为主;断裂带中段(198.60～207.80 m),主应力关系为SH>Sv>Sh,有利于走滑型活动,具有一定潜力的富水导水条件,断裂带上段(36.80～196.63 m)及下段(215.50 m),SH>Sh>Sv,有利于逆断层活动,热流通道纵向连续性欠佳,导水条件较差;根据现今应力场特征与断裂活动的关系推演,五龙背地区温泉水位下降可能是因为断裂在压应力作用下活动,导水系统空间受挤压逐渐缩小,其他方向径流排泄增多,导致温泉水源供给减少;基于库仑摩擦失稳理论,断裂带36.80～113.20 m深度范围内的地应力值达到了其活动需要的应力临界值下限,将来有可能发生错断活动,温泉地热水体的补给通道可能受到断裂活动的影响而发生改变.研究成果在断裂对温泉地热水体控制作用研究方面具有一定的理论意义,并积极探索了断裂带附近地应力测量在地热研究领域中的应用思路.

作者 毛佳睿 ^[1] 马秀敏 ^[2] 孙尧 ^[1] 姜景捷 ^[1] 张文汇 ^[3] 学术成果认领

作者单位中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;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;自然资源部活动构造与地质安全重点实验室,北京 100081 ^[1] 中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;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;自然资源部活动构造与地质安全重点实验室,北京 100081;北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083 ^[2] 中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;中国地质大学(武汉)工程学院,湖北武汉 430074 ^[3]

关键词鸭绿江断裂带水压致裂地应力测量地应力状态地热温泉断层活动性 Yalu River fault zone in-situ stress measurements by hydraulic fracturing method crustal stress state geothermal hot spring fault activity

分类号 P315.72+7

栏目名称 地应力测量技术与应用

DOI 10.12090/j.issn.1006-6616.20232909

发布时间 2023-07-20