检索结果-南通市图书馆

地球物理学报 2024年第5期67卷 1927-1943页

作者：牛露周永胜徐锡伟姚文明马玺应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085 中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心北京100055 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 中国地质大学(北京) 北京100083

为探究脆塑性转化带流体(水)对断层激活及滑动稳定性的影响,本文采用Carrara大理岩预切断层(saw-cut)光面样品来模拟新鲜断层,在气体介质三轴高温岩石力学实验系统上开展了摩擦实验研究,实验温度(T)为70~500℃,围压(P)为60和130 MPa,孔... 详细信息

为探究脆塑性转化带流体(水)对断层激活及滑动稳定性的影响,本文采用Carrara大理岩预切断层(saw-cut)光面样品来模拟新鲜断层,在气体介质三轴高温岩石力学实验系统上开展了摩擦实验研究,实验温度(T)为70~500℃,围压(P)为60和130 MPa,孔隙水压(Pp)为30 MPa.为获得摩擦滑动的稳定性参数(A-B)值,位移速率在0.08μm·s^(-1)、0.4μm·s^(-1)、2μm·s^(-1)、10μm·s^(-1)之间切换.实验力学数据和滑动面微观结构分析表明,Carrara大理岩断层在实验温度和围压条件范围内出现了断层稳滑、慢滑、震颤、黏滑、断层闭合等5种滑动行为,其中,低有效围压(P_(eff)=30 MPa)下,T=70℃时,断层被激活表现为稳滑、震颤和慢滑,摩擦强度的速率依赖性表现出速度强化向速度弱化过渡的特征;T=100~400℃时,断层被激活表现为慢滑和黏滑,摩擦强度的速度依赖性为速度弱化;T=500℃时,断层被激活,但表现为稳滑,摩擦强度的速度依赖性重新转变为速度强化.然而,高有效围压(P_(eff)=100 MPa)下,T=70~300℃时,断层均未见明显滑动,原有断层处于闭合状态.本研究获得的含孔隙流体(水)条件下Carrara断层发生不稳定滑动的温度范围为100~400℃,大于相同温度压力条件下干燥样品激活断层不稳定滑动的温度范围200~300℃,充分说明孔隙流体(水)对大理岩断层激活及滑动行为等具有影响,可以有效地促进断层发生不稳定滑动.所有样品主要变形机制为碎裂、扩容、及晶体塑性变形,且随着温度和围压升高,孔隙流体(水)的溶蚀作用、颗粒的重结晶作用增强,特别在P_(eff)=30 MPa、T=400℃时,滑动面上发育方解石菱形颗粒、溶蚀孔等,外加孔隙流体(水)对颗粒的润滑作用,以及压溶作用引起的断层愈合,共同促进了断层的重新激活及强烈的不稳定滑动.假定地温梯度为25~30℃·km-1,推测以碳酸盐岩为主的断层在地壳大约2~4 km深度即开始出现不稳定滑动,随后在深度13~20 km范围内断层重新过渡为稳定滑动,之后逐步闭合.

关键词： Carrara大理岩水摩擦滑动断层稳定性溶解和沉淀

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