5°拐折构造变形物理场的实验研究与数值模拟

以实验方法和数值模拟方法研究了含５°拐折的断层在变形过程中物理场的时空演化。结果表明在一次事件序列中拐折部位的声发射往往发生在序列开始时和结束时，震级虽不大，但却有重要意义。在断层错动中拐折部位两侧的断层交替地作为变形主体构造，拐折部位则起了错动阀的作用     

粘滑过程中声发射序列的时间分布及前兆特征

用声发射波形采集分析系统记录的完整花岗岩在固体围压下破裂及粘滑过程中产生的声发射波形,研究了声发射和粘滑时间序列与天然地震序列的关系,讨论了粘滑过程的时间分布,发现粘滑事件的累积频度曲线随时间的变化受围压和应变率影响,大致呈现指数函数和线性关系两种形式。总事件(包括粘滑和声发射)的累积频度随时间的变化在不同的实验条件下呈现出对数函数形式,粘滑序列中的声发射随时间减少。本文的结果对于研究不同应变速率及不同震源深度的地区的地震活动时间分布特征,以及在判别地震活跃期内不同阶段强震序列类型和前兆特征有一定参考作用。     

断层几何结构与物理场的演化及失稳特征

在双轴加载条件下，研究了几种具不同几何结构的断层系变形破坏过程中应变、断层位移和声发射事件的时空分布，并对典型失稳事件的特征进行了分析．研究表明: 具不同几何结构的断层系有不同的变形物理场演化图象；根据物理场演化特征和变形机制的差异，可识别出两类粘滑型失稳、破裂型失稳及混合型失稳，不同类型的失稳在前兆上有明显差异；失稳类型与断层几何结构及变形阶段密切相关．因此，研究自然界断层的几何结构，对地震预报和地震前兆观察研究极为重要.      

雁列式断层变形过程中物理场演化的实验研究（二）

在双轴压缩条件下对由挤压型和拉张型雁列式断层组合而成的复杂雁列断层系变形过程中声发射、断层位移及应变的时空演化进行了实验研究，结果表明，复杂雁列式断层系的变形过程及相应的物理场演化并非是两种雁列式断层的简单叠加，而是包含着它们之间的相互作用。能量较强的声发射事件成核部位主要集中在应力水平较低的张性雁列区附近的主于断层上，而不是应力水平较高的压性雁列区，但这种事件发生的时间则明显受控于压性雁列区的变形过程     

雁列式断层变形过程中物理场演化的实验研究（一）

在双轴压缩条件下对挤压型和拉张型雁列式断层变形破坏过程中声发射、断层位移及应变场的时空演化进行了实验研究。研究表明，两类雁列式断层具有类似的变形破坏过程，即前期以雁列区的破裂贯通为主，后期以沿断层的滑动为主。但挤压型雁列区内可积累较高的应变能，有较强的应变释放和声发射活动，雁列区对滑动始终起着阻碍作用；而拉张型雁列区内难以产生快速的应变释放和较强的声发射活动，雁列区对后期的滑动也无明显的阻碍作用。两类雁列区贯通所引起的失稳均有明显的前兆，而在随后滑动过程中失稳前兆的出现，取决于断层不同部位或段落之间是否有应变传递     

粘滑过程中的多点错动

在实验室利用分布式多通道瞬态信号采集系统,从近场条件下研究了岩石粘滑过程中沿断层的声发射信号的初动到时和初动方向空间分布,并结合瞬态高频应变记录系统观测沿断层的应变分布特征,对粘滑过程中的震源错动行为进行了研究。实验在双轴伺服加载系统上进行。分析表明,一次突发应力降对应的瞬时震源滑动过程是由多次更短暂的微小错动组成的,每次短小错动都产生自己的声发射事件,并依次对应不同的应变值快速改变。而每一次的微小错动也可能不止一个位错点,而是对应空间上多个启动点,从振动波初动信号的空间分布形式与沿断层应变场不均匀分布中可以找到证据。近场条件下观测到的粘滑过程多点错动现象对于理解震源过程的复杂性,解释现场地震震源不确定性与震源机制解的高矛盾比现象提供了可能的依据。     

走滑断裂粘滑,蠕滑作用形成的地质貌特征

在室内航片解释的基础上，依据野外现场实测资料，应用地质地貌学方法，对走滑断裂上有作用形成的弧形，“正”、“逆”牵引变形山脊及断错变形冲沟的４种地貌形态进行了讨论，并根据这些蠕滑志标，测量了昌马断裂带中、东段的蠕滑量。给出了粘滑与蠕滑量的比值及蠕滑量占总走滑量的比例在断裂带上的分布情况。     

5°拐折构造变形物理场的实验研究与数值模拟

以实验方法和数值模拟方法研究了含５°拐折的断层在变形过程中物理场的时空演化，结果表明在一次事件序列中拐折部位的声发射往往发生在序列开始时和结束时，震级虽不大，但却有重要意义，在断层错动中拐折部位两侧的断层交替地作为变形主体构造，拐折部位则起了错动阀的作用。     

粘滑过程中的多点错动

最近十多年来,通过高密度宽频带台网对许多地震的观测发现,一些大地震并非只由一个震源引起,在地震的瞬间可能有多个震源存在.例如汶川地震就曾经被拆解为多个顺序发生的次级地震.那么在实验室尺度上的粘滑事件可能存在类似于天然大地震的多震源或多点位错现象吗?本文从声发射和应变场两方面来分析粘滑过程中震源多点错动的现象,包括对粘滑事件的定位,近场声发射波的初动方位空间分布,应变场形态,快速滑动应变波振荡频率和失稳瞬间的应变增量初动方位空间分布等.     

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,...     

EXPERIMENTAL STUDY OF TEMPERATURE EVOLUTION AND IDENTIFICATION OF INSTABILITY POSITION OF PLANAR STRIKE-SLIP FAULT DURING PROCESS OF STICK-SLIP

Stick-slip of fault in laboratory accompanies change of temperature. Temperature change is not only concerned with sliding friction, but also with the stress state of the sample. In this article, we use infra-red thermal imaging system as wide-range observation means to study the temperature variation of different stages during the deformation of sample. The rock sample for the experiment is made of granodiorite from Fangshan County with a size of 300mm×300mm×50mm. It is cut obliquely at an angle of 45°, forming a planar fault. Two-direction servo-control system was used to apply load on the sample. The load in both directions was forced to 5MPa and maintained constant (5MPa) in the X direction, then the load in the Y direction was applied by a displacement rate of 0.5μm/s, 0.1μm/s and 0.05μm/s successively. The left and below lateral of the sample were fixed, and the right and top lateral of the sample were slidable when loaded. The experiment results show not only the temperature change from increase to decrease caused by conversion of stress accumulation to relaxation before and after the peak stress, but also opposite variation of temperature increase on fault and temperature decrease in rock during instability stage. Most important of all, we have found the temperature precursor identifying the position of instability through the temperature variation with time along the fault. It shows that rate of temperature increase of instability position keeps relative high value since the stage of strongly off-linear stage, and accelerates in stage of meta-instability. After separating the effect of friction and stress, we found that temperature increase occurs in the rock near the fault instead of on the fault, which means the mechanism of temperature increase is stress accumulation. Temperature of fault at the instability position does not increase, which means the position is locked. We speculate that the position of locked area on fault with high stress accumulation near the fault may be the future instability position. It is of significance of studying temperature variation during stick-slip to the monitoring of earthquake precursors. Heat caused by friction of earthquake needs long time to transfer to the surface and could not be detected as a precursor. While the stress of surface rock near the fault would change as the stress of interior rock changes, which could cause detectable temperature variations. The research purpose of this article is to find special change positions before instability. As the temperature variations are caused by stress and slip of fault, the results are also meaningful to analysis of stress and displacement data related to earthquake precursors.     

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.     

沂沭活断层北段F＿1断层滑动方式的讨论

通过野外调查和室内分析，并结合对比南段全新世粘滑破裂的特征，对沂沭活断层北段Ｆ＿１的滑动方式进行了讨论。断层泥ＳＥＭ的判别结果表明，晚更新世（Ｑ＿３）以前，北段Ｆ＿１以强烈的粘滑错动为主，而宏观调查及断层泥粘土矿物的分析显示出断层自晚更新世中晚期以来，其滑动方式可能由粘滑向蠕滑转变。结合年代学的研究，初步认为其转变时代为距今５万ａ左右。该结论对沂沭断裂带及其附近地区的地震预报及工程建设均具有实际意义和参考价值     

利用滑动速率、古地震资料估算走滑断裂的粘滑及蠕滑量的方法

断层走滑包括粘滑和蠕滑,前者是伴有强震发生的快速运动,后者则是一种缓慢的无震稳滑运动。这２ 种运动常随时间交替出现,共同构成了断层的基本运动方式。在利用断层滑动速率讨论大震重复率的问题中,人们最关心的问题则是如何从总滑动量中分辨和划分出其中所包含的粘滑和蠕滑量,特别是对蠕滑量的划分,因为它直接影响着大震重复率的正确性。笔者在野外考察的基础上,对昌马活动断裂的位移量进行了分级,确定出昌马断裂带全新世以来的水平滑动量大致可划分为５个级别：３１～４１ ｍ ;２５～３１ ｍ ; １５～２２ ｍ ; ８～１３ ｍ ;１～５．５ ｍ ,同时依据古地震学方法并结合１４Ｃ断代法及断层崖形成年代的数学模拟计算,求得全新世以来在昌马断裂带上共发生５ 次古地震事件。在上述２ 项资料确定的基础上,进一步对昌马断裂带的粘滑及蠕滑量进行了划分,并给出了它们随时间的变化情况     

侧向应力扰动对断层摩擦影响的实验研究

利用双向伺服控制装置,对含有与最大主压应力σ1呈45°夹角的预切面的花岗闪长岩标本进行了摩擦实验,结果表明,在σ1方向位移速率恒定、侧向应力σ2恒定的条件下,粘滑间隔随滑动面上正应力的增加而增加,粘滑应力降也随滑动面上正应力的增加而呈线性增加。但当σ2叠加了高频小振幅的正弦波扰动时,这种相关性发生了明显的变化,应力降大小和粘滑间隔的离散度均显著提高,特别是应力降可能会大幅度增加。与σ1扰动的实验结果相比,σ2扰动对断层粘滑的影响更为显著,这主要归因于正应力变化使滑动面的非均匀性加剧     

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。     

岩石蠕变破坏实验研究及其对地震预报的意义

通过对不同温度和围压条件下济南辉长岩的蠕变破坏实验结果和声发射特征分析,本文提出以岩石蠕变破坏应变做为岩石蠕变破坏判据。建立了岩石蠕变破坏应变的经验关系式。依据实验结果得到相应的济南辉长岩蠕变破坏应变参数,进一步探讨了预报岩石蠕变破坏和地震的方法