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断层同震滑动的实验模拟——岩石高速摩擦实验的意义、方法与研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
岩石摩擦实验是断层力学和震源物理实验研究中主要的手段之一.传统低速率的岩石摩擦实验与以之为基础建立的速率状态变量摩擦本构关系理论体系,对于认识断层摩擦滑动稳定性和地震成核等地震成因机制问题具有重要意义.近20年来,断层力学领域兴起了用于模拟断层同震动态滑动的岩石高速摩擦实验.这种新的实验模拟方法揭示出断层同震滑动存在明显的摩擦生热效应,断层的力学性状主要表现为显著的滑移弱化和速度弱化,断层带物质在断层高速滑移过程中经历了各种复杂的物理化学变化.这些研究成果对于认识和评估断层同震弱化机制、断层带强度、地震能量分配、断层破裂模式、断层愈合等问题均具有重要启示.本文对岩石高速摩擦实验的意义、方法与研究进展进行了总结,提出了目前的前沿性问题和值得开展的工作. 相似文献
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文中简述了地震动力学国家重点实验室近年来在岩石高速摩擦实验方面的进展。为了深化断层与地震力学研究,实验室建设了一套旋转剪切低速-高速摩擦实验装置,可开展滑动速率介于板块运动速率(cm/a量级)至地震滑动速率(m/s量级)的岩石摩擦实验,其中高速摩擦性能填补了实验室的技术空白。以此为依托,围绕汶川地震断层带力学性质研究,开展了一系列高速摩擦实验。结果表明,龙门山断裂带断层泥的高速摩擦性质具有一致性,其高速滑动下显著的滑动弱化必定在汶川地震中极大地促进了破裂的扩展;断层弱化的主导机制是与摩擦生热相关的过程,包括凹凸体急速加热弱化和热压作用;断层泥在经历高速滑动弱化之后摩擦系数可在5~10s内恢复0.4,断层强度的快速恢复是同震主破裂带余震减少的原因之一。基于对实验装置现状和现有成果的分析,展望了近期实验室岩石高速摩擦的发展方向。 相似文献
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美国地质调查局的迪尔提出了对地光机制的两种理论:激烈的低空空气振荡;含石英岩石的压电效应。根据气体发光理论以及对地光的宏光观察,可以认为这两种机制都是值得怀疑的。根据地光颜色和产生的时间等特征,现提出惰性气体发光是地震前兆发光现象的一种可能解释。因而可利用监测环境污染的办法监测大气中的惰性气体含量,作为地震前兆的信息之一。 相似文献
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简述了最近20年来国内外岩石高速摩擦实验研究领域的进展和动态:岩石高速摩擦实验技术的发展实现了对高滑动速率、大位移的地震过程的实验模拟;其结果揭示了岩石和断层泥在地震滑动速率下的力学性状,深化了对断层滑动弱化机制、临界滑动距离、以及地震发生过程的认识和理解;实验在假玄武玻璃成因方面取得了重要进展,并提出了断层发生地震滑动可能留下的其它地质证据,可望为研究断层滑动性状与地震物理过程提供新的思路和信息.岩石高速摩擦实验今后的发展方向主要包括:发展具有加温系统和孔隙压系统的岩石高速摩擦实验装置,研究水热作用下岩石和断层泥的高速摩擦性状;室内实验和地震资料分析相结合研究断层滑动和地震机制;室内实验和野外地质调查相结合探索断层发生地震错动的地质证据等等. 相似文献
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依据天文地震学所揭示的太阳活动,宇宙线增强与地震活动密切关联,地电学中所揭示的自然电场的存在以及地震前后岩石电阻率显著变化的观测事实和“摩擦带电”原理,提出一种新的地震成因假说,即：地震是一种“地壳雷电效应”,认为地震实质上是发生在地壳中的雷电现象-由于太阳活动如耀斑爆发,太阳黑子,太阳风等向地球辐射大量带静电荷的高能粒子,以及自然电场,板块断层间的挤压,摩擦导致大量静电荷积累,极化从而引起发生在地壳中的雷电现象,强烈的地壳雷电能够导致地内岩石破裂,加剧地震的破坏性,并尝试性地运用这一观点统一地解释了板间地震,板内地震,水库,注水,采矿诱发地震等现象,认为由此可以对地震采取有效的预防,控制措施,另外,仅仅从地应力的角度来认识地震现象是远远不够的,静电力的存在至少是一个不能被忽视的重要因素。 相似文献
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塔斯社称苏曾成功预报了南千岛群岛一系列地震塔斯社莫斯科1978年11月24日电,苏联地震学家们成功地预报了几次地震并把地震情况预先通知居民。井内水位的变化、温泉氡浓度的上升、未来震中的上空发光、岩石电阻下降,这些都意味着很快要发生地下风暴。这些现象和其它一些现象都叫做地震前兆。在1966年塔什干地震之后,苏联科学家就开始积极地研究这些前兆。在远东,地震学家们记录到了国后岛、择捉岛、 相似文献
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利用速率-状态摩擦定律(Rate-and State-Dependent Friction Law:简称RSF定律),结合McKenzie-Brune摩擦生热模型,本文分别从Ruina提出的RSF定律和Chester-Higgs提出的RSF定律出发,通过一维弹簧-滑块模型,采用四阶变步长的Dormand-Prince算法,对断层演化过程进行了数值模拟,探讨了摩擦生热对断层演化进程的影响.模拟结果显示,与Ruina-模型相比,Chester-Higgs-模型在断层高速滑动时存有更大的摩擦强度,表明摩擦生热对断层具有一定的强化作用,且同临界滑移距离的取值相关.而且,Chester-Higgs-模型在失稳时的断层面温度远远低于Ruina-模型,表明摩擦生热在断层演化过程中能抑制断层面温度的剧烈升高,且正应力和临界滑移距离越大,两种模型的温差越为明显,而断层的刚度和尺度则对温度的影响很小.模拟两种模型周期演化过程的结果表明,在相同的初始条件下,Chester-Higgs-模型给出的断层失稳周期明显比Ruina-模型更短,说明摩擦生热对断层自身演化最显著的影响是较大地缩短了地震重复发生周期.当断层进入周期性演化后,Chester-Higgs-模型给出的摩擦强度大于Ruina-模型,且对第一次非周期性失稳的摩擦强度和剩余应力的继承性更好.另外,由ChesterHiggs-模型给出的静态应力降远小于Ruina-模型给出的结果,所对应的单个事件的滑移量也小于Ruina-模型. 相似文献
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《地震地质》2016,(4)
地震断层滑移过程中的摩擦升温能够指示断层的动态摩擦性质,为我们认识地震的动力学过程及能量分配提供一种途径;断层带摩擦生热的残留标志也能作为识别地震活动的依据。镜质体反射率是煤和石油天然气领域广泛使用的地质温度计,在断层岩和断层力学研究中也具有潜在的应用价值。文中对采自汶川地震断裂带的多种断层岩样品开展了镜质体反射率研究,揭示了断层活动对断层岩镜质体反射率的影响;从断层角砾带向断层核部,镜质体反射率呈现出增大的趋势,指示着地震过程中断层的摩擦生热过程。八角庙露头样品的镜质体反射率明显高于深溪沟露头,可能暗示着2个露头上断层活动性质的差异。研究还表明,对断层剖面的镜质体反射率开展系统性研究有助于识别以往地震的滑动带以及限定滑动带的宽度。对深溪沟露头上断层滑动面样品开展的测试表明,2条宽度约2mm的局部黑色滑动带内存在镜质体反射率的异常高值;数值计算表明汶川地震过程中该露头附近断层滑动面上的宏观摩擦升温可能162℃,同震阶段的动态摩擦系数较低,这些估计与高速摩擦实验的结果总体上是一致的。 相似文献
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《苏联科学院报告集》1979年第244卷2期刊载了沙朵夫斯基等人的题为《喀尔巴阡山大地震时无线电波天然辐射的变化》的文章,摘译如下:在1977年3月4日喀尔巴阡山大地震前,发现电子计算机工作和电报联系中有大量的跳动,在震中附近还有大气层的发光现象。通过我们在离震中300公里处进行的观测,在地震前几小时记录到空气中放电量增加,且信号到达方向接近于到地震震中的方向。在孕育地震的过程里,形成裂缝可能伴有 相似文献
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基于岩石摩擦的速率-状态摩擦定律,速度弱化是断层失稳的必要条件,速度弱化向速度强化的转换控制着断层从不稳定滑动向稳定滑动的转换.因此,断层摩擦滑动的速度依赖性转换涉及断层带上地震活动特征、地震成核深度以及慢地震机制等重要问题. 相似文献
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《地球物理学进展》1990,(2)
本文评述了岩石摩擦研究及其在地震震源研究中的应用.当前的岩石摩擦研究已经认识到由静摩擦变成动摩擦时其摩擦阻力减少的比率是有限的.很多岩石的摩擦状况已用滑动距离和/或与滑动速率有关的本构关系进行了描述.许多研究工作已经表明,表面粗糙程度在摩擦规律中起重要作用,并已指出,断层粗糙度可能是诸如临界衰减滑动位移和剪切破裂的视破裂能量等与体积大小有关的物理参量的一个来源.地震断裂的数值模型是用一个摩擦本构定律来表达的.这些模型不仅可以模拟地震的强运动,而且也可以模拟地震的前兆清动.这些结果对滑动的不稳定性给出了一个较好的解释,也导致了对于地震发生过程的更深刻了解. 相似文献
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慢地震慢前兆的机制研究 总被引：12，自引：1，他引：12
通过岩石高温高压破裂实验与有机玻璃破裂试验的应力—应变曲线对比、地震波形记录(观测资料)与试样破裂波形(实验资料)对比、地震前后定点应变与主破裂前后应变形态变化的对比，认为慢地震是临界或亚临界破裂或预先滑动所致，是低频应变波动。它是材料屈服、弱化或塑性变化的必然结果。而慢前兆则是临近大地震(大破裂)前出现的诸如形变、低频地震波(破裂弹性波)等的短期及临震前兆现象，它比较可靠。但由于许多岩石主破裂前并无明显的临界破裂或预滑动现象，也并非所有岩石都一定出现明显屈服，所以也并非每个地震前都有慢地震，因此，也就不一定都出现低频波动。从而，也并不一定都出现相同的短期、临震前兆现象。 相似文献
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与唐山地震有关的深部岩石力学特性的数值模拟 总被引：4，自引：0，他引：4
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。 相似文献