滇西地震实验场岩石的摩擦滑动实验研究(英文)

应用双剪法对滇西地震实验场岩石的摩擦滑动特性进行了研究。实验的岩石有花岗岩、玄武岩、正长岩和片麻岩。实验的正应力为10—40MPa。实验表明,花岗岩、玄武岩和正长岩三种岩石,当正应力为10MPa时发生稳滑,当正应力超过10MPa时发生粘滑。稳滑与粘滑过程均出现位移强化现象。片麻岩当正应力为10MPa时发生稳滑,当正应力超过10MPa时样品未滑动而发生破裂。摩擦强度值比Byerlee定律的值稍低。与济南辉长岩相比,滇西三种岩石粘滑发生时的平均应力降较低,平均错距较小,平均重复周期较短。花岗岩粘滑前声发射率明显增加,玄武岩与正长岩粘滑前声发射率变化不明显。     

临震预滑在青藏活动地块区的观测证据

实验室内大量岩石黏滑实验表明:对存在断层的岩石加压,岩石在黏滑失稳前会有预滑,预滑会出现在断层的某个区域.由于浅源地震也是断层失稳破裂的结果,近年来临震预滑作为一种地震前兆信息日益受到地震学界关注.但目前尚缺乏广泛的野外观测证据来证实黏滑实验中的预滑现象在构造地震前也普遍存在.本文对青藏活动地块区内姑咱地震台等12个台的应变仪和水位仪的记录作对比分析后发现:在汶川MW 7.9级地震前数月,各台陆续记录到了 一些"阶跃式"波形.在对观测结果可靠性讨论的基础上,用岩石黏滑实验结果和颗粒物理原理来解释这种"阶跃式"波形可能是预滑震相Xp.姑咱等12个地震台观测到预滑震相Xp表明:在青藏活动地块区临震预滑是普遍存在的.这种"准同步"的临震预滑,特别是2008年4月18日和5月6日2次幅度较大的预滑可能引发了汶川MW7.9级地震.因此,关注预滑,特别是临震预滑对预测未来强震有一定的前兆意义.     

孔隙压变化对岩石错动面滑动行为影响的实验研究

应用摩擦实验装置，在法向压力σ＿ｎ＝１０～１２０ＭＰａ下研究了孔隙压变化速率对岩石错动面滑动行为的影响。当孔隙压增压速率较大时，具粘滑振荡特性的岩石错动面仍将发生粘滑振荡，当孔隙压增压速率较小时，错动面发生稳定滑动，当增压速率介于上述两者之间时，错动面则呈粘滑－稳滑转化。以上结果对地震前兆和地震控制研究有重要意义     

热红外震兆成因的模拟实验研究

对完整岩石破裂前和既存断层粘滑失稳前的红外辐射温度场进行了遥感观测研究,发现岩石破裂前出未来断层处出现条带状的红外热像,粘滑失稳前断层闭锁点出现升温现象,声发射测量表明,岩石破裂前已有大量微破裂产生,地壳中的既存断层和大震前的微小破裂均可能为震前地壳中的热能转移提供通道,从而导致地面热外震兆的出现。     

岩石粘滑及天然地震应力降

众所周知.岩石的摩擦滑动有两种方式,一种是粘滑,另外一种是稳滑.当发生粘滑时,应力突然下降并伴随有急剧的能量释放.从1966年 Brace 等人指出粘滑可能是导致浅源地震的原因以来,粘滑作为一种震源机制已引起地震学家的普遍关注.但是,粘滑的研究还有许多问题,如粘滑发生的条件,围压对粘滑及其应力降的影响,特别是室内粘滑实验应力降远高于天然地震应力降这一问题,到目前还没有解决(陈顒,1988).本文建立了一个岩石摩擦的自锁模型,这一模型能够反映围压与粘滑之间的关系.分析结果表明,天然地震应力降低于室内粘滑实验应力降是由围压刚度引起的.      

岩石摩擦滑动的声发射b值

用双剪法进行岩石摩擦实验并测定了声发射b值。实验表明,粘滑发生前b值稳定并稍有增加,多次粘滑过程中b值基本不变,随着正应力的增加b值增加。     

岩石粘滑的自锁模型及数值模拟

本文根据岩石摩擦的自锁模型,通过数值模拟讨论了围压和围压介质刚度对粘滑及其应力降的影响。结果表明:围压的增大有利于发生粘滑;粘滑应力降随围压的增大而增大;天然地震应力降低于室内粘滑应力降是由围压介质刚度引起的。     

岩石摩擦-滑动中的声发射b值动态特征及其地震学意义

双剪试验的结果表明,岩石摩擦滑动过程中的AE b 值动态曲线可归纳为锯齿状和台柱状两类,分别对应于不规则粘滑和规则粘滑.滑动瞬间滑面上摩擦系数变化△μ的分布决定岩石的滑动方式,不均匀分布易发生不规则粘滑.均匀分布易引起规则粘滑;破裂和滑动是摩擦滑动过程中的两类AE 机制,两类AE 的能量分别与破裂面面积及△μ成正比.研究结果提示,平直光滑的地震断层可能显示出特征地震的发震特点.     

活动断裂带上的粘滑和蠕滑标志及其研究意义

简要概述活动断裂带上粘滑与蠕滑标志研究进展,着重探讨活动断裂带中赋存的显微粘滑与蠕滑标志,立足于天然断错产物的微观观测与岩石实验成果相结合的分析,初步提出一些对比性较好的的活动方式标志,以此为活动断裂带粘滑和蠕滑段的划分提供微观依据,并就微观粘、蠕滑标志在断裂分段中的应用、定向微观活动方式标志的运动学和动力学意义以及利用其确定古地震期次和重复间隔等作了有益的讨论.     

塔里木北部地区岩石物性参数测试和区域层滑系统的确定

为了定量地研究塔里木北部地区区域的层次结构．拆离构造，特别是同油气地质、圈闭构造密切相关的沉积盖层中的层滑倾滑和推覆滑覆等各种构造的形成机制，对该区沉积盖层进行了较系统的岩石物性和岩石力学标本采集和测试（包括三轴参照实验）．依其参数结构特点和地质、物探资料，划分出４套７层区域性层滑系统，并与研究程度较高的中、下扬子区的物性参数、岩性组合和构造特征进行综合对比．最后还进一步阐明了塔里木北部地区特征的前列式冲断构造和含油气局部构造等，均受到这７层区域层滑系统的制约．     

走滑型地震震源孕育的三维组合模式

以走滑型地震为例提出了震源孕育的三维组合模式．在以往的组合模式基础上增加了震源下部的应力调整单元．这一应力调整单元由流变介质组成,孕震时不积累应力,而是将应力转移至上部的应力积累单元;在发震时该单元以其特有的粘滞性可以止裂;震后以其变形的时间依赖性可以控制余震发生．该调整单元的作用可以由地震后断层的蠕动曲线得到部分验证．     

天水地震区深源岩石在1000MPa高压下的状态参数特征

本文重点介绍了天水地震区产出的深源岩石在１０００ＭＰａ高压下，测得的岩石的密度、纵横波速度和计算的波阻抗随压力的变化。发现不同时期产出的不同种类的深源岩石，它们的高压状态参数值变化范围很窄。压力上升到４００ＭＰａ以后，岩石的密度、纵横波速度的变化很小，几乎观测不到其变化。本文简单地讨论了岩石在４００ＭＰａ以上高压状态下，上述参数值变化不大的原因，并对４００ＭＰａ压力下取得的高压状态参数值做了实用误差分析，结果表明：在不考虑温度情况下，该压力下获得的状态参数值在实际应用中完全可以代替更高压力状态下（４００ＭＰａ－２０００ＭＰａ）的测量值。因此４００ＭＰａ特征压力下取得的岩石状态参数值对人工地震测深解释和重力解释仍是有参考意义的。     

水氡异常的水动力学机制

在水氡异常机制研究中，人们以往都强调岩石力学机制，即孕震过程中岩石微破裂产生氡射气。然而，大量的震例表明，水氡异常可出现在孕震早期，可见于距震中较远的井中，那里的与那时的含水层岩石很难处在微破裂状态。因此，笔者提出水氡异常的水动力学机制，即在较低的应力水平下含水岩体的变形与其水动力状态的变化引起水氡异常的机制     

京津唐张地区震级频度关系的空间扫描

对京津唐张地区地震震级频度关系进行空间扫描后,发现该区的震级频度关系有三种类型:第1类符合线性b值模型,第Ⅱ、第Ⅲ类符合特征震级模型。近22年来未发生大震的地区往往属第1类。大震区往往属第Ⅱ、Ⅲ类。岩石力学实验结果表明,在岩石破裂及破裂连结过程中声发射事件的震级频度关系符合高b值线性模型。在岩石伴有粘滑的摩擦滑动过程中声发射事件的震级频度关系符合低b值线性模型。但是在一个完整岩石的破裂和失稳错动全过程中声发射事件震级频度关系符合特征震级模型。由此说明某一区域的震级频度关系可能反映了该区构造变形所处的阶段。一个地区震级频度关系上的多次转折可能包含了地区构造几何信息。一些未发生大震的地区,在中等震级段出现b值非线性现象,这可能意味着它更接近失稳前的临界状态     

THE VITRINITE REFLECTANCE OF FAULT ROCKS FROM THE WENCHUAN EARTHQUAKE FAULT ZONE: CONSTRAINTS ON FRICTIONAL PROPERTIES OF THE FAULT DURING THE EARTHQUAKE

The temperature rise caused by frictional heating during seismic slip is able to indicate dynamic frictional properties of the seismic fault,which provides an approach to understand the dynamic process and energy budget of an earthquake.The residual indicators of frictional heating within the fault zone also can be taken as an evidence for seismic events.The vitrinite reflectance is a commonly-used geothermometer in the coal,oil and gas industries.It also has some potential applications in the studies of fault rock and fault mechanics.We studied vitrinite reflectance (VR) of fault rocks collected from surface outcrops of the Wenchuan earthquake fault zone in this paper.The measured data reveal that the VR of fault rocks are affected by fault motion,and there is a trend that the VR increases towards the fault core,which indicates the effects of frictional heating.The VR of fault rocks from the Bajiaomiao outcrop is much higher than those from the Shenxigou outcrop,which probably suggests the difference in fault activity at the two outcrops.Our study also suggests that systematic measurement of VR across the fault zone is helpful in identifying slip zones and determining their widths.From the VR measurement on an oriented specimen containing the slip surface of the Wenchuan earthquake from the Shenxigou outcrop,we observed anomalous high VR values in two black-colored slip zones of about 2mm in width near the slip surface.The numerical calculation shows that the maximum temperature rise on the fault plane near Shenxigou was probably less than 162℃ during the Wenchuan earthquake,which means the dynamic fault strength was quite low.These estimations are roughly in accord with the results from the high-velocity frictional experiments.     

与唐山地震有关的深部岩石力学特性的数值模拟

根据构造地震的发生机制,本文提出了一个数学模型。该模型不仅能模拟岩石摩擦试验的粘滑特性,而且在该模型基础上建立起来的数值模拟方法能对构造地震的发生作出定性和定量的分析,并经过对唐山地震序列的数值模拟,可得到对震源深部岩石的力学性质的一些认识。     

岩石的塑性成分对失稳型式的影响

石英岩、花岗岩、花岗闪长岩、辉长岩和玄武岩在室温、固体围压(最大0.7GPa)下所进行的三轴压缩试验表明,岩石的塑性成分含量对突发失稳应力降没有明显影响,但影响岩石的失稳型式。塑性成分条件是突发失稳和强震的必要条件之一,只有当塑性成分不超过某种限度时,才可能发生突发失稳和强震。文中初步地建立了塑性成分条件的定量判据     

岩石软化温度及其在地球深部岩石力学性质研究中的意义

从高温高压岩石力学实验的角度阐述了岩石软化的现象,提出岩石软化温度的概念和定义以及测量方法.根据对大量经过高温变形试件的显微结构观察,从岩石中各矿物组分对不同温度下的变形反应和机制出发,认为岩石软化现象的本质是岩石中的各矿物组分在高温下逐步由脆性变形向韧性变形和塑性变形转化过程中在岩石力学性质上的综合反映.提出岩石中矿物变形序次及不同组分矿物在岩石中的结构位置和含量是决定岩石软化温度的主要因素.由此进一步讨论了岩石中矿物的变形序次对地壳内岩石脆-韧性变形转化条件的影响及其在地球深部岩石力学性质和地震孕育理论研究中的重要意义.     

地震应力降与岩石破裂应力降

从应力降的静态理论,讨论了地震应力降的精度,并利用野外观测的最大位移和由地震波得到的地震矩,分别计算了十个研究较充分的地震应力降.对不同作者的结果作了比较,可以看出,应力降有因子为2的变化范围.但从统计观点看,地震应力降是分布在几巴到几百巴的数量级,大多数位于20-60巴;总结了地壳中代表性岩石在地壳温度、压力条件下,粘滑及脆性剪切破裂时的应力降,它们与温度、压力、岩性、含水矿物的存在有关.取值范围是从零到几千巴数量级;讨论了地震断层的物理状态,指出地震应力降是一种平均结果,并由于静态理论忽略了断层面破裂所消耗的能量,所以地震应力降比实际的应力降要低.      

强震区人工岩质路堑边坡的破坏及稳定性评价

山区道路沿线的人工边坡很多。强震时,这些边坡经常会出现严重的破坏,除直接造成的损失而外,还会断绝交通给防震、抗震救灾带来极大的困难。本文通过云南通海、昭通、辽宁海城等地震区、公路和铁路的人工岩质路堑边坡的宏观震害资料,试图对此类边坡的抗地震稳定性及其受震破坏的规律性进行分析以探求震区岩质边坡稳定条件,为设计此类的边坡提供必要的依据。