為探索斷層巖石摩擦特性對于斷層力學(xué)性質(zhì)的影響,我們采集了龍門山汶茂斷裂韌性剪切帶中的富含層狀硅酸鹽礦物的糜棱巖樣品進行了水熱條件下摩擦滑動實驗研究.實驗在三軸壓機之上完成,實驗溫度為100～600℃,有效正壓力100MPa,孔隙水壓分別為30MPa和130MPa.為獲得摩擦滑動的穩(wěn)定性參數(shù)（a-b）,剪切滑移速率在1.22μm·s^-1,0.244μm·s^-1和0.0488μm·s^-1之間切換.實驗發(fā)現(xiàn)在200～500℃的溫度范圍內(nèi),摩擦系數(shù)隨著溫度的增加而顯著增大（約0.56～0.72）.在200～300℃范圍內(nèi),隨溫度的升高糜棱巖的摩擦滑動表現(xiàn)出由穩(wěn)定的速度強化向不穩(wěn)定速度弱化轉(zhuǎn)變的趨勢.在有效正壓力不變的情況下,孔隙水壓的增大會促進糜棱巖的摩擦滑動在500～600℃溫度范圍內(nèi)由不穩(wěn)定的速度弱化向穩(wěn)定的速度強化的轉(zhuǎn)變.實驗給出的斷層在原地深度處的脆性和塑性變形機制的轉(zhuǎn)變,有助于理解斷層深部的地震成核機制以及成核的溫壓條件. 

【文章來源】：地球物理學(xué)報. 2020,63(02)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

龍門山和鄰近地區(qū)簡化地質(zhì)圖

糜棱巖光學(xué)鏡下顯微照片

μ*表示在參照滑動速率v*下的摩擦系數(shù)穩(wěn)態(tài)值．當(dāng)滑動速率從v*變化到v時，摩擦強度對滑動速率的變化會產(chǎn)生瞬時的直接響應(yīng)，即aln(v/v*），其中a是表征摩擦強度的直接速率響應(yīng)大小的本構(gòu)參數(shù)．但是直接響應(yīng)并不是摩擦強度對于速率變化的最終響應(yīng)，隨后摩擦系數(shù)μ會進入一個隨位移或時間的演化過程并最終到達一個穩(wěn)態(tài)值（圖4）．在演化過程中剪應(yīng)力的變化可以用一個以狀態(tài)變量θ為自變量的函數(shù)來進行描述，即bσln（θ/θ*），其中θ*表示在某一參照滑動速率v*下所對應(yīng)的狀態(tài)變量的穩(wěn)態(tài)值，而b是表征摩擦強度隨狀態(tài)變量演化強弱的本構(gòu)參數(shù)．在滑動速率切換的瞬間狀態(tài)變量θ的值是不變的，在隨后的演化過程中θ隨著滑動位移或時間而演化并最終達到一個新的穩(wěn)態(tài)值．目前有兩種最常用的演化方程來描述狀態(tài)變量θ的演化．當(dāng)正應(yīng)力恒定時，其中一種的狀態(tài)變量只隨著滑動位移而演化（即滑動速率v=0時狀態(tài)變量保持不變），因此稱為滑動本構(gòu)關(guān)系（slip law），如（2）式所示：圖4 摩擦強度對于滑動速率的直接響應(yīng)（速率效應(yīng)）和隨后的隨滑動位移或時間的演化（狀態(tài)效應(yīng)）

【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱水條件下花崗質(zhì)糜棱巖的摩擦滑動實驗研究[J]. 任鳳文,何昌榮.  地球物理學(xué)報. 2014(03)
[2]汶川地震區(qū)的流變結(jié)構(gòu)與發(fā)震高角度逆斷層滑動的力學(xué)條件[J]. 周永勝,何昌榮.  地球物理學(xué)報. 2009(02)
[3]龍門山中段推覆構(gòu)造的變形特征[J]. 馬永旺,楊盡.  成都理工學(xué)院學(xué)報. 2001(03)



本文編號：3244279