地震地质 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (4): 959-980.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.20250054
程佳1)(
), 王启欣2), 王子月1), 徐锡伟1), 蔡军涛2), 徐志萍3), 杨彦兵4), 陈小斌2), 刘巧霞3)
收稿日期:2025-02-17
修回日期:2025-11-04
出版日期:2026-09-09
发布日期:2026-09-09
作者简介:程佳, 男, 1982年生, 2017年于中国地震局地质研究所获构造地质学专业博士学位, 教授, 主要从事活动断层与地震地质灾害的研究与应用。E-mail: jiacheng@cugb.edu.cn。
基金资助:
CHENG Jia1)(
), WANG Qi-xin2), WANG Zi-yue1), XU Xi-wei1), CAI Jun-tao2), XU Zhi-ping3), YANG Yan-bing4), CHEN Xiao-bin2), LIU Qiao-xia3)
Received:2025-02-17
Revised:2025-11-04
Online:2026-09-09
Published:2026-09-09
摘要:
人类工业开采诱发地震问题日益受到关注。目前该方面的研究主要集中于开采注水引起的地震时空变化特征、 地表形变特征及应力演化机制等, 但对于地质岩性特征与开采注水相互作用从而诱发地震的案例鲜有研究。文中针对淮安盐矿注水抽卤引起的震群活动进行分析, 基于岩性和地层等资料, 并综合速度结构和电性结构探测结果, 构建了盐矿区的三维构造模型, 结合重新定位后的小地震分布, 系统分析了该盐矿区自2019年以来的震群活动特征及其与地下水渗流、 地层结构之间的关系。综合上述分析结果认为, 该震群可分为2个部分: 1号震群主要分布在阜宁组, 上部阜宁组四段以注水溶解岩盐而产生的微震为主, 下部阜宁组一段—三段震群活动则为注水下渗到泥岩包夹的岩盐层中, 溶解岩盐后在泥岩阻挡作用下发生局部应力会聚与释放所致; 北侧2号震群为涌水进入泰州组地层, 导致次级小断层或裂隙内胶结物溶解破裂而发生震群活动。基于上述成果, 文中给出了淮安盐矿区注水抽卤过程中在岩盐溶解、 渗水受阻聚集、 次级断裂破裂等多因素共同作用下的震群发生机理, 着重强调了在三维构造模型下地层岩性对震群活动的控制作用, 为工业开采诱发震群活动研究提供新案例和方法借鉴。
程佳, 王启欣, 王子月, 徐锡伟, 蔡军涛, 徐志萍, 杨彦兵, 陈小斌, 刘巧霞. 淮安盐矿三维构造模型及其注水诱发地震机制分析[J]. 地震地质, 2026, 48(4): 959-980.
CHENG Jia, WANG Qi-xin, WANG Zi-yue, XU Xi-wei, CAI Jun-tao, XU Zhi-ping, YANG Yan-bing, CHEN Xiao-bin, LIU Qiao-xia. THREE-DIMENSIONAL GEOLOGICAL MODELING AND MECHANISM ANALYSIS OF WATER INJECTION-INDUCED SEISMICITY IN THE HUAI'AN SALT MINING AREA[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2026, 48(4): 959-980.
| 地层 | 视厚度 /m | 构造运动 | 岩性简述 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 统 | 组 | 段 | 符号 | ||||
| 第四系 | 东台组 | Qd | 0~200 | 以细粉砂层与黏土层互层为主。 | |||
| 中上新统 | 盐城组 | Ny | 75~320 | 东台运动 | 以砂砾岩为主。 | ||
| 始新世 | 三垛组 | 上段 | E2s | 0~1190 | 三垛运动 | 粉砂岩,细砂岩夹薄层泥岩。 | |
| 下段 | 粉砂岩、细砂岩与泥岩互层,底为块状砂砾岩、含砾砂岩夹薄层泥岩。 | ||||||
| 戴南组 | E2d | 50~380 | 泥岩与粉砂岩互层,以泥岩、砂质泥岩为主。 | ||||
| 古新统 | 阜宁组 | 四段 | E1f | 50~350 | 吴堡运动 | 岩性为石盐岩、无水芒硝岩与泥岩;沉积相为浅湖—深湖相,岩性以泥岩为主,夹薄层灰岩、白云岩、油页岩,局部夹薄层粉砂岩条带。 | |
| 三段 | E1f | 100~300 | 石盐岩、膏石、膏质泥岩; | ||||
| 二段 | E1f | 130~375 | 上部为石岩盐,下部为灰质、膏质泥岩,石盐岩;次凹边缘为泥岩、砂岩 | ||||
| 一段 | E1f | 150~350 | 砂岩、粉砂岩、泥岩。 | ||||
| 上白垩统 | 泰州组 | 上段 | K2t | 100~200 | 红色砂岩夹泥岩、粉砂岩(其中新生代红砂岩是一种含可溶性盐较多的典型内陆湖相沉积,成岩时间晚,胶结性差;砂岩的矿物颗粒大且岩石的孔隙度大,对水的封闭性差,是储水地层)。 | ||
| 中下段 | 100~240 | 以泥岩为主,夹薄层灰岩(该泥岩是弱固结的黏土经过中等程度的后生作用形成强固结的岩石,矿物颗粒细小,胶结物为泥质胶结,胶结紧密,岩石的孔隙度低,封闭性强,是天然隔水层)。 | |||||
| 下段 | 100~200 | 含泥砾岩、块状砾岩等。 | |||||
表 1 苏北盆地白垩系—古近-新近系简表(据傅强等, 2007)
Table1 Simplified stratigraphic sequence of the Cretaceous-Tertiary system in the Subei Basin(from FU Qiang et al., 2007)
| 地层 | 视厚度 /m | 构造运动 | 岩性简述 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 统 | 组 | 段 | 符号 | ||||
| 第四系 | 东台组 | Qd | 0~200 | 以细粉砂层与黏土层互层为主。 | |||
| 中上新统 | 盐城组 | Ny | 75~320 | 东台运动 | 以砂砾岩为主。 | ||
| 始新世 | 三垛组 | 上段 | E2s | 0~1190 | 三垛运动 | 粉砂岩,细砂岩夹薄层泥岩。 | |
| 下段 | 粉砂岩、细砂岩与泥岩互层,底为块状砂砾岩、含砾砂岩夹薄层泥岩。 | ||||||
| 戴南组 | E2d | 50~380 | 泥岩与粉砂岩互层,以泥岩、砂质泥岩为主。 | ||||
| 古新统 | 阜宁组 | 四段 | E1f | 50~350 | 吴堡运动 | 岩性为石盐岩、无水芒硝岩与泥岩;沉积相为浅湖—深湖相,岩性以泥岩为主,夹薄层灰岩、白云岩、油页岩,局部夹薄层粉砂岩条带。 | |
| 三段 | E1f | 100~300 | 石盐岩、膏石、膏质泥岩; | ||||
| 二段 | E1f | 130~375 | 上部为石岩盐,下部为灰质、膏质泥岩,石盐岩;次凹边缘为泥岩、砂岩 | ||||
| 一段 | E1f | 150~350 | 砂岩、粉砂岩、泥岩。 | ||||
| 上白垩统 | 泰州组 | 上段 | K2t | 100~200 | 红色砂岩夹泥岩、粉砂岩(其中新生代红砂岩是一种含可溶性盐较多的典型内陆湖相沉积,成岩时间晚,胶结性差;砂岩的矿物颗粒大且岩石的孔隙度大,对水的封闭性差,是储水地层)。 | ||
| 中下段 | 100~240 | 以泥岩为主,夹薄层灰岩(该泥岩是弱固结的黏土经过中等程度的后生作用形成强固结的岩石,矿物颗粒细小,胶结物为泥质胶结,胶结紧密,岩石的孔隙度低,封闭性强,是天然隔水层)。 | |||||
| 下段 | 100~200 | 含泥砾岩、块状砾岩等。 | |||||
图 1 苏北盆地赵集次凹盐矿区及邻区构造背景与地震分布特征 a 苏北盆地构造概图(修改自陈安定, 2010); b 赵集次凹构造的位置及盐矿区的平面展布; c 盐矿区附近的主要断裂和地震分布图; d 洪泽凹陷的NE-SW向剖面图; e 赵集次凹的NW-SE向剖面图(据舒福明, 2004)
Fig. 1 Tectonic setting and seismicity distribution of the salt mine area and adjacent regions in the Zhaoji sub-depression, Subei Basin.
图 2 淮安盐矿区地震活动的时间演化特征及其与采矿活动的关系 a 淮安盐矿区2021年地震频数与月开采量关系图; b 淮安市盐矿区2017年以来ML1.0以上地震的M-T图
Fig. 2 Temporal evolution of seismicity and its relationship with mining activities in the Huai'an salt mining area.
图 8 地球物理场解译与三维构造模型构建 a 基于三维电性结构解译的阜宁组E1f1—E1f3的底界; b 基于三维速度结构解译的阜宁组E1f4底界; c 钻孔控制下的初步地层分层模型; d 三维地层结构模型立体展示; e 三维地质构造模型典型切片展特征
Fig. 8 Geophysical interpretation of stratigraphy and 3D structural model construction.
图 9 淮安盐矿区剖面小地震与涌水范围分布及诱发地震与地表变形响应模式 a 三维构造模型中NS向剖面图上的小地震分布; b NS向剖面图上的小地震与涌水范围空间关系; c 采矿区地震和地表形变变化模式图
Fig. 9 Distribution of micro-earthquakes and water inrush zone, and schematic pattern of induced seismicity and surface deformation in the mining area cross-section.
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