发震断层震前应力降现象及其机制探讨

为了探究发震断层临震应力变化与失稳过程之间的规律性联系,开展跨尺度岩体样本震前应力降现象及机制研究。通过对典型地震实验数据、野外地应力监测数据进行计算分析和再解释,研究不同尺度研究对象的震前应力-应变变化规律。结果表明:(1)从岩块、钻孔到地壳尺度的实验观测数据均显示,断层失稳前都有应力突然减小(应力降)的现象;(2)震前应力降现象空间尺度跨越3~6个数量级,应力降提前响应时间覆盖1~6个数量级,表明参与地震孕育介质规模和质量越大,前兆响应时间越长;(3)野外钻孔地应力监测数据表明,应力降大小和提前响应时间与天然地震存在线性正相关关系;(4)发震断层岩体固有的塑性属性使其整体崩解迟滞于力学失衡,另外,断层滑移需克服其表面不规则的凹凸体,该过程的应力-应变加载速率迥异并导致二者在时间尺度上产生显著的差异性,这可能是应力降能够先于地震发生的潜在机制。