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野外、实验和地震数据表明:浅部地壳的变形以脆性破裂为主,深部地壳的变形以晶体塑性流动为主.在这种认识的基础上,提出了地壳变形的2种机制模型,即发生脆性变形的上部地壳强度基于Byerlee摩擦定律以及发生塑性变形的下部地壳强度基于幂次蠕变定律.而位于其间的脆塑性转化带的深度与浅源地震深度的下限具有很好的一致性.然而,二元结构的流变模型局限性在于其力学模型过于简单,往往过高估计了脆塑性转化带的强度.问题的根源在于对脆塑性转化带的变形机制的研究已有很多,但没有定量的力学方程来描述脆塑性转化带强度;而且以往对断层脆塑性转化带的研究主要集中在温度引起的脆塑性转化方面,对因应变速率和流体对脆塑性转化的影响方面的研究也比较薄弱.对断层带内矿物变形机制研究表明,某些断层带脆塑性转化发生在相同深度(温度和压力)内,发生脆塑性转化的原因是应变速率的变化,而这种变化被认为与地震周期的同震、震后-间震期蠕变有关,这种变化得到了主震-余震深度分布变化的证实.对断层流体特征分析表明,断层带内可能存在高压流体,这种高压流体会随断裂带的破裂及愈合而周期性变化,在地震孕育及循环中起着关键性作用.高压流体的形成(裂隙愈合)有多种机理,其中,压溶是断层带裂隙愈合的主导机制之一.研究在水作用下的压溶,可以对传统的摩擦-流变二元地壳强度结构及其断层强度进行补充与修正.通过以上分析,认为有必要通过野外变形样品和高温高压实验,深入研究应变速率及流体压力对断层脆塑性转化的影响,同时,通过实验建立压溶蠕变的方程,近似地估计脆塑性转化带的强度. 相似文献
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1996年丽江MS7.0地震的余震深度分布明显具有时间依赖性,主震发生后短时间内余震震源深度较深,随着时间的延续,余震震源深度变得越来越浅。余震的这种深度分布受地壳脆塑性转化带深度控制,而脆塑性转化带的深度变化与地震前后断层的应变速率有关。由震后GPS地表变形数据得到的地表变形模型表明,震后地表变形主要来自地壳深部,震后滑动与地壳深部弹性松弛有关。根据鲜水河断层地表的滑动数据和按Marone's(1991)给出的方程确定的震后滑动模型,估计的应变速率显示,主震发生后应变速率较高,随时间延续,应变速率逐渐下降。基于地壳P波速度结构和利用热流数据估计的丽江地区地壳温度,采用含水石英的塑性流变参数,估计了中地壳脆塑性转化带深度随震后应变速率的变化。结果表明,主震震源深度与余震深度分布下限与中地壳脆塑性转化带的深度随时间变化趋势一致。由于断层的震后快速滑动致使断层带深部具有很高的应变速率,高应变速率引起断层脆塑性转化带深度下移,主震之后短时间内发生了较深的余震;随着震后时间的延续,断层逐渐进入蠕变阶段,断层滑动速率逐渐减小,地壳应变速率逐渐降低,断层脆塑性转化带也逐渐恢复到间震期的深度,相应余震深度随之变化。因此,余震分布的深度变化是中地壳流变结构和脆塑性转化带深度变化的直接反映。 相似文献
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脆塑性转化带对于研究岩石圈变形、断层强度和变形机制以及强震的孕育和发生具有重要意义。文中采用汶川地震震源区彭灌杂岩中具有代表性的细粒花岗岩样品,在固体压力介质三轴实验系统上开展了高温高压非稳态流变实验研究。实验设计模拟了汶川地震区地壳10~30km深度的实际温度和压力,温度为190~490℃,压力为250~750MPa,应变速率为5×10-4s-1,利用扫描电镜对实验样品进行微观结构观察。实验力学数据、微观结构及变形机制分析表明,在相当于地壳浅部10~15km深处的低温低压条件下,表现为应变强化,样品具有脆性破裂-半脆性流动的变形特征;在相当于地壳15~20km的深度条件下,随着应变量增加,应力趋于稳态,样品具有脆塑性转化特征;在相当于地壳20~30km的深度条件下,样品具有塑性流动特征。当样品处于半脆性域时发生非稳态流变,主要变形机制为碎裂作用,同时激活了动态重结晶作用、位错蠕变等塑性变形机制。样品强度随着深度不断增大,在深度为15~20km时达到极大值,深度为20~30km时强度逐渐减小。因此,花岗岩的强度随深度的变化规律与微观结构及变形机制均表明,在实验温度和压力条件下,花岗岩具有非稳态流变特征,在15~20km深处,龙门山断裂带处于脆塑性转化带,花岗岩强度达到最大值,该深度与汶川地震的成核深度一致,显示出彭灌杂岩的强度和变形对汶川地震的孕育和发生具有控制作用。 相似文献
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《地球物理学进展》2015,(6)
本文采集了映秀—北川断裂带南段出露的发生韧性变形的花岗岩样品,分析了脆塑性转化带内的岩石变形特征、变形温度和流动应力,并利用傅里叶红外吸收光谱仪(FITR)重点对石英和长石进行了测试.研究表明,龙门山断裂带深部发生过局部化塑性流动,以中、高温位错蠕变机制为主,重结晶细粒石英的粒度约15~100μm,估算得到的流动应力约15~80MPa.石英和长石内的微量水由晶体缺陷水、颗粒边界水和少量的包裹体水构成,两者的红外吸收光谱特点非常相似,主要吸收峰出现在波数3400cm~(-1)附近,次要吸收峰主要分布在波数3050cm~(-1)、3200cm~(-1)、3300cm~(-1)、3380cm~(-1)、3430cm~(-1)、3600cm~(-1)、3650cm~(-1)和3730cm~(-1)附近.花岗片麻岩内石英的水含量0.004~0.019wt%,长石的水含量0.013~0.043wt%;花岗初糜棱岩中石英的水含量0.004~0.018wt%,长石的水含量0.029~0.069wt%,愈合片麻岩中裂缝的早期石英脉中的细粒石英的水含量0.003~0.014wt%,发生半脆性-脆性变形的晚期石英脉的水含量0.016~0.032wt%.通过与前人的研究对比,认为龙门山地区韧性剪切带内微量水含量随变形程度增加而升高,弱化了脆塑性转化带内断层中心岩石流变强度,提高断层的应变速率,加强了脆塑性转化带向脆性域底部的闭锁断层的应变传递作用.对于难以滑动的高角度逆断层,这有利于强震在中地壳深度附近的孕育和发生. 相似文献
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本文利用龙门山地区的地质、地球物理剖面、弹性波速和流变实验数据等,建立了汶川地震相关构造单元的地壳流变结构.川西高原和龙门山构造带的地壳流变结构中存在多个塑性流变层,而四川盆地地壳基本没有出现塑性流变层,这种复杂的流变结构是汶川地震孕育和发生的基础.岩石破裂-黏滑-摩擦实验表明,以二长花岗岩为代表的震源区岩石具有很高的破裂强度和摩擦强度,能够承受极大的差应力和积累巨大的能量,这是高角度逆断层能够滑动和汶川地震强度大的原因之一.高流体压力是高角度逆断层滑动和触发汶川地震的另一个必要条件,而龙门山断层带内可能存在这种比较高的流体压力. 相似文献
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采用汶川地震震源区彭灌杂岩中代表性细粒花岗岩样品，在固体围压介质三轴实验系统上开展了高温高压流变实验研究.实验的温度和压力条件按照龙门山断层带5~30 km深度对应的温度和压力（静岩压）设定.利用偏光显微镜和扫描电镜对实验样品进行微观结构观察.实验结果表明，实验样品在10~20 km深度都具有很高的强度，彭灌杂岩在该深度处于脆性破裂-脆塑性转化域，而在20~30 km实验样品强度显著降低，彭灌杂岩进入塑性流变域，这与流变结构中的极限强度很接近.以花岗岩为代表的彭灌杂岩的破裂强度决定了中上地壳的强度，在15~20 km深度不仅强度达到最大值，而且控制了断层不稳定滑动，具备地震成核条件.因此，把彭灌杂岩强度随深度变化规律与流变结构和滑动稳定性参数（a-b）结合起来得出，彭灌杂岩在15~20 km的高强度是汶川地震的孕育和发生的必要条件. 相似文献
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《地震地质》2020,(1)
地震精定位结果显示,大陆地震多数集中于大陆地壳的多震层内,该多震层向下收敛于中部地壳的脆塑性转化带。地壳脆塑性转化带的主要成分为花岗质岩石,前人通常用石英-斜长石的组合代替花岗岩进行变形研究,反演转化带的深度和变形特征,并且认为花岗岩的变形强度由弱项矿物——石英的塑性变形控制。近年来,实验和野外研究均表明钾长石的变形强度高于石英和斜长石。大应变量变形实验和野外韧性剪切带的研究结果显示,在中地壳脆塑性转化带内,钾长石变形以脆性破裂为主,斜长石和石英通常表现为动态重结晶。因此,用石英和斜长石的组合体代替花岗岩来反演断层的变形特征,无法全面、真实地解释断层深部脆塑性转化带的变形特征。文中总结了花岗岩在野外和实验变形条件下的研究结果,并分析了花岗岩的主要组成矿物——石英、斜长石和钾长石的变形特征以及其温压条件的不同步性,讨论了断层深部脆塑性转化带的失稳条件。 相似文献
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大陆断层脆塑性转化带的强度和滑动稳定性一直是断层力学中研究的重点。从20世纪末起，前人针对脆塑性转化带的摩擦和流变特性开展了大量实验和理论研究，探究脆塑性转化带的强度和变形机制随温度、压力、滑动速率等因素的变化规律。文中总结了描述断层脆塑性转化带强度和稳定性的半定量经验方程和定量本构方程，对比了各种模型的优缺点，发现通过数值拟合方法得到的经验模型高估了断层脆塑性转化带的强度，而基于微观物理机制的脆塑性转化带强度模型更符合自然条件下的断层摩擦行为。但现有的微观物理模型还需进一步考虑剪切带中纳米颗粒的动力学影响及不同类型的微观变形机制约束。 相似文献
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本文利用1997—2008年5月的汶川M_w7.9地震前川滇地区GPS水平速度场数据,采用负位错理论反演了汶川M_w7.9地震前龙门山断裂带的闭锁程度.在顾及断层闭锁影响下,获得了龙门山断裂带区域震前十年间地壳应变率场.结果表明在汶川地震前龙门山断裂带高度闭锁,在地表以下0~25 km范围内其平均闭锁程度为0.972±0.222,滑动亏损速率约为3 mm·a~(-1).震前龙门山断裂滑脱层的高度闭锁为汶川地震深部同震破裂提供了能量基础;在顾及断层闭锁影响下,龙门山断裂带附近应变积累缓慢,断层附近区域最大主应变率约为3.4~9.6 nanostrain·a~(-1),最小主应变率约为-2.5~-7.1 nanostrain·a~(-1);断层西北侧有明显的应变积累. 相似文献
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柯坪塔格前缘断裂东段是柯坪推覆构造系前缘的一条活动断裂,野外调查获得了其晚第四纪错断洪积扇、冲沟阶地面的证据,实测了变形地貌面上的断层陡坎,分析了断层的形变量,通过采样测年估算了断层的缩短速率。由7个观测点的断层陡坎剖面测量,计算了观测点处断层的水平缩短速率,结果表明,断裂弧顶部位的五道班、三间房以西及其大山口道班附近,断层错断了Ⅰ级和Ⅱ级洪积扇(阶地)。断层在这些地点最新活动强烈,水平缩短平均速率全新世以来为0·35~0·44mm/a,更新世晚期末以来为0·16~0·30mm/a,而在非弧顶部位的巴楚磷矿、三岔口以北及大山口北断层只错断了更新世晚期Ⅲ级洪积扇,且水平缩短速率较小,断层水平缩短平均速率更新世晚期以来为0·05~0·07mm/a 相似文献
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大震以后,跟随着一系列的余震,其震源机制有的和主震一致,有的则大不一样,这表现在P波初动的反向,反应了震源应力场的变化。 余震震源机制变化的原因,既不是岩块的错动过头,也不是液体流出的下陷,而是发生大震的滑动岩块对其前后邻接岩块产生的转换应力场所引起的剪切破裂。 相似文献
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蒙脱石的脱水作用对断层摩擦本构行为的影响 总被引：4，自引：3，他引：4
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 相似文献
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在不同含水条件下研究了光面、含脆性物质夹层和含延性物质夹层 3类断层的摩擦滑动行为 ,认为水对断层滑动稳定性和摩擦滑动的速度依赖性有重要影响。建立了含有岩性、围压 (深度 )和含水量 3因素的断层活动稳定性的模式 ,认为脆性断层更多地表现为速度弱化 ,少量水的存在易于出现黏滑 ,高孔隙压时会表现为稳滑 ;半脆性或半延性的断层在少量水或较低孔隙压的情况下会表现出速度弱化 ,也就可能出现黏滑 ,但孔隙压较高后 ,会表现出速度强化 ,滑动也就会是稳定的 ;延性断层多为速度强化 ,不出现黏滑。提出水的进入降低了系统的稳定性 ,水的存在增加了系统的稳定性。这是考虑水或一般流体对岩体或断层活动稳定性影响时需要考虑的两个方面 相似文献
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储层砂岩声波速度预测 总被引：3，自引：0，他引：3
本文主要基于Ｇａｓｓｍａｎｎ方程和经验规律,提出了孔隙流体替代和孔隙度改变时对砂央地震波速度变化的估计,以及直接利用岩石矿物和孔隙流体的弹性性质计算砂岩地震波速度方法,利用已知的岩芯,测井或地震数据,运用这此方法,可合理地对储层砂岩地震波速度进行预测。 相似文献
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将复模量引入Biot方程后，在一维条件下通过S波的波动方程研究了S波的传播特性，S波的数值分析显示在频率域或温度域上都能获得热弛豫衰减峰和Biot衰减峰. 在频率域上由于温度的变化引起两峰相向位移,在温度域上,因频率的变化也发生相对移动. 随着温度和频率的不断提高，两峰发生叠加，叠加后两峰互换位置. 低频或低温段的热弛豫峰移到了高频或高温段，高频或高温段的Biot峰移到了低频或低温段.由于两峰的衰减机制不同，导致S波波速随频率或温度变化规律的复杂性. 这些规律已部分被共振实验所证实，证实该理论模型具有实验基础. 相似文献