海原断裂带西段断层泥的分形研究

利用光学和电子显微镜研究了海原断裂带西段断层泥的粒径分布，５微米至１厘米的粒径段，断层泥具有自相似特征，断层面的粘滑摩擦的特征位移参数可由分维上限（约１厘米）确定。同时用分形理论分析了断层泥粒度分重量百分比的分形结构特征，探讨了粒度成分分维值与断层运动特征的关系。     

断层泥分形结构与断层运行特征

介绍了西秦岭北缘断裂带东段和海原断裂带西段的天然断层泥的分形方法和结果，并对断层泥的粒度分布特征与断层运动特性的关系进行了探讨。     

海原断裂带老虎山段断层岩磁学研究及其构造意义

断层岩,尤其是断层泥的磁性异常近年来被研究人员广泛关注,但关于其磁性异常的形成原因尚没有统一的解释．海原断裂是青藏高原东北缘一条重要的走滑断裂,前期研究发现海原断裂带景泰段出露有数十米至上百米的断层岩,是理想的研究材料．本研究选取海原断裂带景泰段老虎山山前一个断层岩剖面作为研究对象,拟通过测量断层岩的磁化率（χ）、非磁滞剩磁（ARM）、饱和等温剩磁（SIRM）、等温剩磁（IRM）以及磁化率随温度变化曲线（χ-T曲线）等磁学参数并结合粒度、碳含量、X射线衍射（XRD）等分析方法来探究海原断裂带老虎山段不同颜色断层岩的磁性特征及其形成机制．磁学研究显示黑色、红色及杂色断层泥相较于围岩和破碎带显示了低磁性,尤其是黑色断层泥,其磁化率值均小于10×10~(-8 )m~3·kg~(-1)．碳含量及矿物相分析结果指示黑色断层泥与断裂带附近石炭系煤层具有相似的矿物相组成,结合相似的χ-T曲线推断石炭系煤层为黑色断层泥的母岩．石炭系煤层经断层活动卷入断层,在断层强烈剪切摩擦作用下不断细化,形成伊利石等黏土矿物,并促使一部分顺磁性含铁硅酸盐矿物或其他含铁矿物发生化学变化形成亚铁磁性矿物,使得黑色断层泥的磁化率较其母岩石炭系煤层有一定升高．通过黑色断层泥的铁磁性磁化率结合χ-T曲线计算获得断层泥所经历的最高温度约为420℃,不超过450℃．老虎山段厚层碳质断层泥的存在为该地区发现的浅层蠕滑现象提供了一种解释．     

西秦岭北缘断裂带和海原断裂带断层泥粒度分布和分形研究

用筛选法和悬浮法相结合的方法对采自西秦岭北缘断裂带东段和海原断裂带西段的天然断层泥进行了粒度分布和分形研究。 研究结果表明 这2条断裂带断层泥粒度组成为粗粒级(Φ＜4)含量高，细粒级(Φ≥4)含量低； 断层泥分维值分别为2.594±0.122和2.654±0.112，分维上限分别为2 cm和1 cm。     

龙门山断裂带断层泥中速-高速摩擦性质的实验研究

为了认识龙门山断裂带在汶川地震中的同震滑动力学性质,我们对龙门山断裂带地表断层带露头上的断层泥及少量WFSD-1断层泥开展了中速-高速摩擦实验研究。主要关注的问题包括：龙门山断裂带高速摩擦性质及其不均匀性、震后断层强度恢复问题、高速滑动可能的主导弱化机制问题和宽速度域内摩擦滑动速度依赖性问题。     

断层泥的分形研究

介绍了利用光学显微镜和电子显微镜对采自西秦岭北缘活动断裂带的天然断层泥进行分形研究的程序和结果，得到该断裂断层泥的分维数D=2.5940.122(二维截面D=1.5940.122)，并测得该断裂带断层泥分维上限平均粒径为9.6～19.2 mm．研究结果表明，该断裂带断层泥具有分形特征，断层面的粘滑摩擦特征位移参数可由分维上限确定．文中还讨论了断层泥分形研究对地震断层的研究意义．      

龙门山断裂带断层岩在水热条件下的摩擦滑动特性实验研究

为了探索断层岩石在断层带不同温度和压力条件下其摩擦强度和摩擦滑动稳定性对于断层活动性的影响,我们采集了龙门山断裂带地震发生区段出露的自然断层泥样品和后山断裂带韧性剪切带中的富含层状硅酸盐矿物的糜棱岩样品进行了水热条件下的摩擦滑动实验研究。我们根据自然断层泥样品的XRD分析结果选取了5种具有不同矿物组合及含量的自然断层泥样品并在50MPa的初始围压和25℃～150℃的温度条件下进行了摩擦滑动实验。     

红河断裂带断层泥的摩擦特征

用双剪法对红河断裂带上7个点的断层泥的摩擦滑动特征进行了实验研究。得到的摩擦系数是:深沟—0.458,官昌—0.57,南马—0.556,苴力—0.75,定西岭0.41,下桃园—0.33,蝴蝶泉—0.705。实验结果表明,红河断裂带断层强度方面的薄弱部分在北段的定西岭和下桃园。     

祁连—海原断裂带库仑应力演化及地震危险性

祁连—海原断裂带是青藏高原东北缘重要的活动断裂带,调节着青藏高原北东向推挤作用和阿拉善地块的东西向运动.已有地震地质和数值模型结果显示,祁连—海原断裂带目前存在几个强震破裂空段且其上应力积累显著、断层闭锁程度高,2022年1月8日门源MS6.9地震即发生在祁连—海原断裂带西段的断层高闭锁、应力积累显著的破裂空段.为进一...     

鲜水河断裂带断层泥的摩擦滑动特性的实验研究

用双剪法对鲜水河断裂带断层泥的摩擦滑动特征进行研究,得到塔子坝、龙灯坝、道孚、孔色桥、恰叫桥、将军桥、旦都的断层泥摩擦系数。     

海原活动断裂中断层泥的特征、成因及其对断层滑动性能的影响

本文对海原断裂的断层泥的各类特征进行了系统的研究,分析了断层泥带内部的小型断裂类型,探讨了断层泥组分的有机地球化学意义。通过对比,确立了石英碎屑表面机械作用成因的电子显微构造特征组合为活断层的判别标志。本文将石英碎屑表面电子显微溶蚀构造分为五类,据此分析了断层活动时期和状态。研究中还发现了断层泥带内部电子显微结构类型,进而分析了断层活动与微结构、粒度分布间的关系。最后还讨论了断层泥形成演化过程以及断层泥对全新世以来断层滑动性能影响及其与地震活动的关系     

辉长岩摩擦实验中断层泥的剪切组构及成因

模拟断层泥的摩擦实验对地震的成核及断层带变形组构的研究具有重要意义。文中对辉长岩摩擦实验中的断层泥变形组构及形成机理进行了研究 ,以期从实验室角度来理解地壳深部断层活动的性质和特点。断层泥剪切组构中的边界剪切带 ,R1,Y剪切面比较发育 ,T裂隙次之 ;R2 ,P ,X剪切面不发育。R1面与边界面的夹角较小 ,平均在 1 1°左右 ,为单剪变形过程中达到破裂极限状态时形成的 1组库仑破裂面。分析表明R1面密度随正应力的增加而明显增高。而在相同的正应力下 ,随温度的增高 ,R1面的密度也有增加的趋势。当温度高于 5 0 0℃时 ,断层带内的斜长石出现塑性变形特征 ,R1剪切面与矿物的压性面理组成典型的S -C组构     

岩石和断层泥摩擦特性的现场大尺度试件实验研究

为了研究岩石与断层泥的摩擦特性,在远安断裂带附近的灰岩体中开挖试洞、制作试体,进行大尺度试件的现场实验研究.实验用直剪法进行.试体的尺度为506030cm3.试体与岩体间的摩擦面积为3000cm2.摩擦面分为天然断层面、软弱夹层面和节理裂隙面三种.测得的摩擦系数平均值是:（1）天然断层面————0.48;（2）软弱夹层面————0.41;（3）节理裂隙面————0.84.与室内小试件实验结果进行对比,发现现场断层泥的摩擦系数与室内实验结果相近.现场岩石的摩擦系数与室内粗糙岩石的实验结果相近.由于摩擦面积的增大,摩擦面上各点介质屈服的时间有明显的差别.部分摩擦面上介质的较早屈服可作为预报整体失稳的前兆.      

白云母对岩盐断层带摩擦速度依赖性影响的实验研究

为更好地理解层状硅酸盐对断层强度、滑动速度依赖性及地震活动特征的影响,利用双轴摩擦实验对含白云母岩盐断层带在干燥及含水条件下摩擦的速度依赖性进行了实验研究,并观测了摩擦滑动过程中的声发射,分析了断层带的微观结构.实验结果表明,干燥条件下含白云母岩盐断层带在0.1 ～ 100μm/s的速度范围内表现为黏滑和速度弱化,增大σ2会使断层带从速度弱化向速度强化转化,速度依赖性转换出现在0.1 μm/s,其中断层滑动表现为稳滑或应力释放时间较长的黏滑事件;含水条件下含白云母岩盐断层带在0.05 ～0.01μm/s的速度范围内表现为速度强化,0.1 ～10μm/s的速度范围内表现为速度弱化,50～100μm/s的速度范围内又转换为速度强化行为.含白云母岩盐断层带在干燥条件下一次黏滑伴随一个或一丛声发射事件,而在含水条件下与稳滑相对应,滑动过程中并未记录到声发射事件.显微结构观察表明,速度弱化域的主要变形机制是岩盐颗粒的脆性破裂和局部化的滑动;干燥条件下,速度强化域的主要变形机制是岩盐颗粒的均匀破裂;含水条件下2个速度强化域对应不同的微观机制,高速域的速度强化受控于岩盐颗粒在白云母相互连结形成的网状结构上的滑动及其均匀碎裂作用,而低速域的速度强化还受岩盐的压溶作用控制.通过与岩盐断层带摩擦实验结果对比可知,白云母的存在对于燥岩盐断层带摩擦滑动方式和速度依赖性没有显著影响,而在含水条件下白云母的存在使得岩盐断层带滑动趋于稳定.实验结果为分析含层状硅酸盐断层的强度和稳定性提供了依据.此外,在速度依赖性转换域上观察到的应力缓慢释放的现象进一步证实了在岩盐断层带摩擦滑动过程中观察到的现象,这对慢地震机制研究具有参考意义.     

用电子自旋共振（ESR）测年法测定断层活动年代的探讨

阐述了断层泥石英颗粒ＥＳＲ信号达到零化的温度和压力环境，通过４个具体ＥＳＲ测年实例，论述了测年样品的不同零化程度和测年数据的可靠性。对ＥＳＲ信号与ＴＬ（热释光）信号零化环境的差别及其原因进行了初步的探讨。介绍了断层测年样品ＥＳＲ信号达到零化的验证的方法。同时，提出了断层测年样品采集时应注意的有关问题     

断层物质测年的热释光研究

断层物质ＴＬ测年的关键，是断裂运动产生的温压效应能否使断裂带内某些矿物原贮存的ＴＬ能量完全释放而“归零”。为此，进行了不同条件的高温、高压和位移速率变化等的模拟断裂运动的实验。结果表明，断裂运动产生的摩擦增温是使断层面上矿物ＴＬ强度减弱的主要因素。讨论了摩擦增温值与断裂运动时剪应力大小、断层泥厚度和断层位移间的关系，并得到了野外断层面上实际测试的证实。据此研究成果，还对小湾坝区Ｆ＿７断裂的活动时代进行了测定     

蒙脱石的脱水作用对断层摩擦本构行为的影响

利用高温双轴摩擦装置，研究了含蒙脱石的断层带在不同温度下摩擦滑动的速度依赖性，以期了解脱水作用对摩擦行为的影响。结果表明，断层带摩擦强度随温度而升高，而速度依赖性较为复杂，以１．４ｕ／ｓ为界，室温和１００℃时，低滑动速率下表现为微弱的速度弱化，高滑动速率下则表现为速度强化；２００℃时均为速度强化；３００℃时高滑动速率下仍为速度强化，但低滑动速率下转变为速度弱化；４００℃以上，均为明显的速度弱化。摩擦行为的变化与脱水过程及相应的断层物质变形方式的变化密切相关     

FRICTIONAL PROPERTIES OF A NATURAL FAULT GOUGE FROM DRILLED CORES IN THE LONGMENSHAN FAULT ZONE CUTTING GRANITIC ROCK

In this paper, we report friction experiments performed on natural fault gouge samples embedded in granitic rock from drilled core by a project entitled "the Longmenshan Fault Shallow Drilling(LMFD)". Compared with other natural fault gouge, this yellow-greenish gouge(YGG)is dominantly chlorite-rich. The maximum content of chlorite reaches 47%in the YGG. To understand the frictional properties of the YGG sample, experiments were performed at constant confining pressure of 130MPa, with constant pore pressure of 50MPa and at different temperatures from 25℃ to 150℃. The experiments aim to address the frictional behavior of the YGG under shallow, upper crustal pressure, and temperature conditions. Compared with previous studies of natural gouge, our results show that the YGG is stronger and shows a steady state friction coefficient of 0.47~0.51. Comparison with previous studies of natural gouge with similar content of clay minerals indicates a sequence of strengths of different clay minerals:chlorite > illite > smectite. At temperatures up to 150℃ hence depths up to~8km in the Longmenshan region, the YGG shows stable velocity-strengthening behavior at shallow crustal conditions. Combined with the fact of strong direct velocity effect, i.e., (a-b)/a>0.5, faults cutting the present clastic lithology up to~8km depth in the Longmenshan fault zone(LFZ)are likely to offer stable sliding resistance, damping co-seismic rupture propagating from below at not-too-high slip rates. However, as the fault gouge generally has low permeability, co-seismic weakening through thermal pressurization may occur at high slip rates(>0.05m/s), leading to additional hazards.     

THE GEOLOGICAL AND ROCK MECHANICAL DISTINCTION EVIDENCE BETWEEN STICK-SLIP AND CREEP IN HOST ROCK SEGMENTS OF FAULT

Paleo-seismic and fault activity are hard to distinguish in host rock areas compared with soft sedimentary segments of fault. However, fault frictional experiments could obtain the conditions of stable and unstable slide, as well as the microstructures of fault gouge, which offer some identification marks between stick-slip and creep of fault. We summarized geological and rock mechanical distinction evidence between stick-slip and creep in host rock segments of fault, and analyzed the physical mechanisms which controlled the behavior of stick-slip and creep. The chemical composition of fault gouge is most important to control stick-slip and creep. Gouge composed by weak minerals, such as clay mineral, has velocity weakening behavior, which causes stable slide of fault. Gouge with rock-forming minerals, such as calcite, quartz, feldspar, pyroxene, has stick-slip behavior under condition of focal depth. To the gouge with same chemical composition, the deformation mechanism controls the frictional slip. It is essential condition to stick slip for brittle fracture companied by dilatation, but creep is controlled by compaction and cataclasis as well as ductile shear with foliation and small fold. However, under fluid conditions, pressure solution which healed the fractures and caused strength recovery of fault, is the original reason of unstable slide, and also resulted in locking of fault with high pore pressure in core of fault zone. Contrast with that, rock-forming minerals altered to phyllosilicates in the gouges by fluid flow through degenerative reaction and hydrolysis reaction, which produced low friction fault and transformations to creep. The creep process progressively developed several wide shear zones including of R, Y, T, P shear plane that comprise gouge zones embedded into wide damage zones, which caused small earthquake distributed along wide fault zones with focal mechanism covered by normal fault, strike-slip fault and reverse fault. However, the stick-slip produced mirror-like slide surfaces with very narrow gouges along R shear plane and Y shear plane, which caused small earthquake distributed along narrow fault zones with single kind of focal mechanism.