拐折断层黏滑过程的实验研究

采用位移、应变和声发射等测量手段,研究了预置5°拐折断层的房山花岗岩样品的黏滑过程,分析了不同加载速率下5°拐折断层失稳的黏滑特征及相关物理场的演化过程。实验结果表明:1)5°拐折断层的黏滑周期与加载速率在数值上呈负对数相关关系;2)在不同的加载速率下,大多数的5°拐折断层失稳是双震事件,2次子事件的间隔时间大多在100～200ms之间;3)采用不同的观测手段,即使采样速率一致,其临震响应也存在差异性,如断层失稳前沿断层的应变测量结果呈现明显的应变弱化,断层位移则未见明显的变化;4)断层黏滑过程中的声发射事件呈现明显的沿断层迁移的特征。认识强震的发生机理和余震特征需要进一步研究断层失稳过程的动力学信息。

5°拐折断层在黏滑过程中物理场演化与交替活动的实验研究

在实验室利用96通道应变记录采集系统和分布式多通道瞬态信号采集系统,观测了预切5°拐折断层的标本在变形失稳过程中应变场和声发射事件的时空演化。实验在双轴伺服加载系统上进行。在Y方向按位移控制方式加载,位移速率先后取0.5μm/s、1μm/s、0.5μm/s和0.1μm/s。观测得到:1)标本沿断层发生周期性的黏滑失稳,不同加载速率下黏滑事件表现出不同的特点,加载速率越小,周期越大,应力降也越大。2)断层失稳错动时伴随高能级的声发射事件,之前只发生能级很小的事件。定位结果显示,声发射事件主要分布在拐折部位周围、上断层中部和下断层中下部。断层失稳前声发射事件的迁移过程是:开始发生在拐折部位,随后在上、下断层段间交替活动,最终在下断层段发生失稳大事件。3)应变观测结果显示拐点和断层带附近是高应变集中部位。在应变积累阶段和释放阶段,应变增量场的分布有显著差异,表现为拐点内外侧平均应变和最大剪应变的增减交替。4)平均应变在拐点和断层段先后释放可能是断层失稳的条件之一。对拐折构造部位进行观测十分重要,有利于判断断层活动状态的转变。

拐折断层地震活动性研究进展

论文从拐折断层地震活动性特征、断层黏滑运动的岩石物理实验和数值模拟实验角度分析总结了拐折断层的发震特征与发震机理。对实际震例的监测与野外观测结果表明:拐折断层的角度和拐点对地震的发生、震级的大小、断层的破裂方向有重要影响,而室内的实验研究表明断层带内的物质成分、断层的摩擦系数、应力扰动等因素对断层黏滑运动特征有很大影响。作为自然界普遍存在的断层形式,拐折断层的黏滑运动特征及其影响因素的研究有助于我们了解地震的发生机理,在未来的研究中应进一步加强。

地震前亚失稳应力状态的识别--以5°拐折断层变形温度场演化的实验为例

识别亚失稳应力状态,研究其力学机理及与之相关物理场的演化特性,对于分析地震潜在危险性以及危险时段具有十分重要的理论意义和应用意义.在实验室,标本进入亚失稳态的标志是应力的加速释放.能否利用实验结果去鉴别自然条件下的地震?一个台站的观测数据仅代表该台站的应力状况,如何通过众多台站的观测数据了解区域应力状态是识别亚失稳态的关键问题.本文以拐折断层一次粘滑事件中不同变形阶段温度场的演化为例,试图寻找物理量在进入亚失稳状态的响应特征.文中分别讨论了应力积累阶段、失稳前应力-时间过程中偏离线性阶段、峰值后亚失稳阶段、失稳阶段和失稳后阶段的特点.研究结果显示断层的失稳错动是由断层各个部位独立活动向协同化活动的转化过程.失稳代表协同作用的完成.偏离线性阶段是应力释放的开始,也是协同作用的开始.在亚失稳阶段应力释放已占据优势,协同作用趋于完成.分析区域整体应力状态不能从单个台站出发,而是要从变形场的整体演化出发.

断层亚失稳阶段热场演化的实验研究及野外应用探索

亚失稳阶段位于应力时间曲线上峰值时刻O与失稳时刻B之间.亚失稳前期的准静态应力释放在后期转为准动态释放,以时刻A作为转折点.亚失稳阶段的识别对于地震时间预测具有重要意义.根据以往研究,构造变形中引起温度变化主要有两种机理：由应力积累和释放引起的升温和降温以及由摩擦引起的升温.亚失稳阶段是上述两种温度变化机制并存的阶段,它们在亚失稳阶段的演化特点可能成为识别亚失稳阶段的判据之一.

构造活动模式变化对b值影响的实验研究

借助新型声发射观测系统,对两种构造活动模式转变对b值的影响进行了初步实验研究.第一个实验通过改变加载方向使构造活动模式从挤压型雁列变为拉张型雁列,得出前一阶段b值比后一阶段要高;第二个实验通过持续加载使拉张型雁列变为拐折断层,与第一个实验类似,前一阶段b值比后一阶段要高.说明b值可能蕴含有构造活动模式的某些特征,有可能成为分析区域构造活动模式的一种新手段.