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四川汶川5.12大地震同震滑动断层泥的发现及构造意义 总被引：6，自引：0，他引：6
2008年汶川8．0级地震沿龙门山断裂带内的映秀-北川断裂和灌县-安县断裂产生了近300km的同震地表破裂带。震后地质科学考察发现地表变形以逆冲为主,并伴有右旋走滑。地震地表破裂带大多沿古生代碳质泥岩、页岩和三叠系煤系地层内的滑动面出露地表,这些软弱地层为地震破裂带冲到地表提供了超低摩擦滑动带。我们发现在同震垂直和水平位错达6m左右的地袁破裂带,地震的同震滑动发生在厚度约O．5—2cm的狭窄滑动带内,以发育新鲜的灰色断层泥为特征,这些断层泥是地震断层快速滑动过程中岩石-流体相互作用的结果。 相似文献
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汶川地震基岩同震断层泥结构特征 总被引：5，自引：0，他引：5
汶川Ms8.0地震形成的地表破裂带主要沿松散沉积层分布,但在北川-映秀地表破裂带中,发现5处同震地表破裂带穿过基岩.通过详细介绍其中的4处基岩同震断层剖面,给出基岩同震断层泥的特点和识别标志.断层剖面位置从北向南:平武平溪、北川擂鼓、安县肖家桥和虹口八角庙.同震断层主要出露在相对较软的基岩中,断层长期活动形成了分带性特征显著的断层变形带,主要包括构造角砾岩、断层角砾、老断层泥和最新断层泥.其中,同震滑动产生的最新断层泥最为松软,厚度最薄,颜色最深,内部几乎不含角砾并与其他部分接触边界清晰平直.基岩同震断层泥的结构特征与断层围岩性质密切相关,当同震断层上下盘围岩由多种岩石组成,而且上下盘围岩强度差别较大时,断层变形带结构相对复杂,发育有厚层断层泥,局部存在多个滑动面;当上下盘围岩岩石组成相对单一时,断层变形带结构相对简单,断层泥厚度较薄.在野外断层变形带结构划分基础上,对部分断层剖面中的同震断层泥和断层岩进行了初步的显微结构分析,给出断层蠕滑和粘滑的显微结构特征,对同震断层泥中的流体活动方式进行了讨论. 相似文献
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四川汶川5.12大地震同震滑动断层泥的发现及意义 总被引：4，自引：0，他引：4
2008年汶川8.0级地震沿龙门山断裂带内的映秀—北川断裂和灌县—安县断裂产生了近300 km的同震地表破裂带。震后地质科学考察发现地表变形以逆冲为主,并伴有右旋走滑。地震地表破裂带大多沿古生代碳质泥岩、页岩和三叠系煤系地层内的滑动面出露地表,这些软弱地层为地震破裂带冲到地表提供了超低摩擦滑动带。我们发现在同震垂直和水平位错达6m左右的地表破裂带,地震的同震滑动发生在厚度约0.5~2cm 的狭窄滑动带内,以发育新鲜的灰色断层泥为特征,这些断层泥是地震断层快速滑动过程中岩石—流体相互作用的结果。 相似文献
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震间期、同震期和震后期流体对断裂带物质的强度和运动性质起到重要作用。前人已识别出断裂带浅部区域流体对断层的弱化以及矿物沉淀导致的断层愈合,然而对于断裂带深部流体的研究鲜有报道。为深入了解孕震区流体行为以及地震成核过程中流体对断层的影响,本文以龙门山断裂带的映秀-北川断裂南段虹口乡八角庙村附近碎裂岩滑动带中石英和方解石脉为研究对象,通过对断裂带脉体的显微构造、碳氧同位素和主量元素含量等分析,开展地震相关脉体的特征结构、流体来源和矿物沉淀环境的研究。结果表明,碎裂岩主滑移带由颜色结构不同的三层断层泥和细小的方解石条带组成,在主滑动带边部和上盘碎裂岩中则分别发育了指示震间期、同震期和震后期三个阶段断层活动的脉体:(1)沿阶步生长的纤维状方解石脉和拉伸型柱状颗粒方解石脉;(2)断层泥楔入脉;(3)近等粒状方解石脉以及具有横向竞争生长结构的非等粒状方解石脉和石英脉。它们分别代表了震间期封闭的还原环境下的微滑动、同震外源高压流体注入以及震后开放的氧化环境至还原环境下的矿物沉淀。碳氧同位素结果表明主滑动带和碎裂岩方解石脉δ^(18)O V-PDB值为-20.5‰~-20.3‰,低于围岩碳酸钙胶结物,表明方解石脉具有大气水来源特征。方解石沉淀温度结合地温梯度表明方解石脉的形成深度大于4km,与碎裂岩形成深度及龙门山断裂带震源深度一致。该地区方解石脉和石英脉的研究深化了关于龙门山断裂带孕震区流体行为的理解,并且对进一步认识震间期、同震期和震后期断层的强度变化机制具有重要意义。 相似文献
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1668年郯城8 1/2 级地震,发震断层南起郯城窑上北到莒县土岭,全长为130 km,由5条北北东走向的活断层段组成。郯城地震断层南段沿沂沭断裂带内的F2断裂分布,倾向南东东,倾角为30°～60°。北段紧邻F1断裂分布,倾向不稳定,倾角较陡(多为70°以上)。南段表现为右行逆冲或逆右行的运动性质,北段则以右行走滑为主。郯城地震断层南、北两段均发育断层泥带、断层角砾带和碎裂带,南段总宽度为几米到十几米,北段总宽度为几十米到近百米,局部发育多条断层泥带。郯城地震断层的排列方式及其几何学特征表明:为老断层复活,而非新生断层。通过断层擦痕的反演同震应力场显示:北段为北东东-南西西向挤压应力场,南段为北东-南西向的挤压应力场,该地震是发生在区域性挤压应力场状态下。这种应力场空间变化可能是地震断层几何学空间变化导致的。其同震应力场与该地区现代区域应力场是一致的,这说明郯城地震并未造成震后应力场调整或震后应力场调整时间较短,未影响到现今应力场。 相似文献
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岩石的变形机制和力学性质对认识活动断裂带的孕震机制和发震过程都具有重要意义。圣·安德列斯（San Andreas）转换断层是太平洋板块与北美板块的构造边界,也是重要的地震活动带,总结了美国南加州地震中心对圣·安德列斯断层钻孔断层岩的研究进展。对断层泥的高速摩擦实验发现：动力弱化现象只在高速滑移时才发生,伴随着摩擦生热,岩石的摩擦系数显著降低。断层泥中富镁黏土矿物的富集可以显著降低断层的摩擦系数,促进蠕滑,黏土矿物的不均一分布可导致断裂带变形行为和地震分布的突变。与断层泥和碎裂岩不同,粉碎岩形成于快速传播地震的断裂端部,具高孔隙率和高渗透率,流体活动性强。此外,断层岩的有机质成熟度可用来追溯古地震造成的热异常。在川滇中国地震科学实验场开展科学钻探项目,研究断层岩样品的显微结构、物理性质和变形历史,以期为理解大陆汇聚与转换挤压过程中复杂的地震活动提供重要信息。 相似文献
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岩石的变形机制和力学性质对认识活动断裂带的孕震机制和发震过程都具有重要意义。圣·安德列斯（San Andreas）转换断层是太平洋板块与北美板块的构造边界,也是重要的地震活动带,总结了美国南加州地震中心对圣·安德列斯断层钻孔断层岩的研究进展。对断层泥的高速摩擦实验发现：动力弱化现象只在高速滑移时才发生,伴随着摩擦生热,岩石的摩擦系数显著降低。断层泥中富镁黏土矿物的富集可以显著降低断层的摩擦系数,促进蠕滑,黏土矿物的不均一分布可导致断裂带变形行为和地震分布的突变。与断层泥和碎裂岩不同,粉碎岩形成于快速传播地震的断裂端部,具高孔隙率和高渗透率,流体活动性强。此外,断层岩的有机质成熟度可用来追溯古地震造成的热异常。在川滇中国地震科学实验场开展科学钻探项目,研究断层岩样品的显微结构、物理性质和变形历史,以期为理解大陆汇聚与转换挤压过程中复杂的地震活动提供重要信息。 相似文献
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富流体的断层泥是浅部地震断层带中的特征岩石。一般认为，地震过程中摩擦热会导致粒间孔隙流体热膨胀增压，形成同震断层弱化(热增压机制),从而抑制摩擦熔融的发生。然而我们研究发现，在2008年汶川大地震(MW 7.9)中断层浅部发生了摩擦熔融。汶川地震发生一年后，我们在汶川地震断裂带科学钻探项目一号钻孔(WFSD-1)732.6m深处的断层泥中发现了厚度约2mm的假玄武玻璃(凝固的摩擦熔融物)。该假玄武玻璃形成的位置极浅，且产生于非固结的、富流体的断层泥中。从岩心来看，断层面可见镜面构造和同震擦痕。微构造分析显示，该假玄武玻璃主要由石英碎屑和由长石与黏土矿物熔融的非晶质基质组成，基质中发育众多不规则的微裂隙，并可见流动构造。化学成分分析显示，其基质富Ba且被重晶石(BaSO4)小细脉切割，为同震及震后流体存在的证据。由于假玄武玻璃在流体存在的条件下会快速蚀变，且龙门山地区大地震复发周期为3000～6000年，因而这些完全未被蚀变的新鲜假玄武玻璃可能是最近一次大地震，即2008年汶川大地震的产物。针对钻孔中断层泥进行的高速摩擦试验，证实了在钻孔732... 相似文献
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断裂带的变形行为和断层滑移机制是目前地震研究关注的热点,断裂带岩石特征、内部结构与物理化学性质是确定断层蠕滑或粘滑行为以及断层滑移机制的基础和关键。本文以鲜水河断裂带乾宁段地表出露的断裂岩为研究对象,通过野外地质调查、室内光学显微镜、扫描电镜、粒度统计、粉末X射线衍射分析（XRD）和薄片X射线荧光光谱分析（XRF）等多种研究方法,对鲜水河断裂带岩石特征、结构构造、物性、矿物成分及化学元素分布开展了详细的分析,并探讨了相关变形行为和滑移机制。分析表明：（1）断裂带核部主要由黑色断层泥、浅黄色及黄色断层角砾岩和灰色碎裂岩、灰色断层角砾岩组成,呈单核对称结构;（2）黑色断层泥厚3~5cm,具有快速滑动结构特征,表现为断层粘滑行为。断层泥可划分出13个滑移带,最窄滑移带厚约40μm,至少代表13期古地震事件;（3）断层泥主要由伊利石、高岭石和石英等矿物组成,其中边部伊蒙混层含量异常高,为最新一次古地震的主滑移带。由于伊利石和伊蒙混层（或蒙脱石）为主要黏土矿物的断层泥渗透率低、孔隙流体压力大,以及发现断层泥楔入脉,表明地震过程中断层滑动存在热增压弱化机制;（4）从断层泥不同滑动带中碎块蚀变程度和矿物分布特征来看,地震主滑动带有向碎裂岩方向迁移的趋势。推测断层在滑动过程中,更趋向于向弱矿物含量高（如伊利石、伊蒙混层）、强矿物含量低（如方解石、高岭石）的围岩一侧迁移。 相似文献
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Principal fault zone width and permeability of the active Neodani fault, Nobi fault system, Southwest Japan 总被引：2，自引：0，他引：2
A. Tsutsumi S. Nishino K. Mizoguchi T. Hirose S. Uehara K. Sato W. Tanikawa T. Shimamoto 《Tectonophysics》2004,379(1-4):93-108
The internal structure and permeability of the Neodani fault, which was last activated at the time of the 1891 Nobi earthquake (M8.0), were examined through field survey and experiments. A new exposure of the fault at a road construction site reveals a highly localized feature of the past fault deformation within a narrow fault core zone. The fault of the area consists of three zone units towards the fault core: (a) protolith rocks; (b) 15 to 30 m of fault breccia, and (c) 200 mm green to black fault gouge. Within the fault breccia zone, cataclastic foliation oblique to the fault has developed in a fine-grained 2-m-wide zone adjacent to the fault. Foliation is defined by subparallel alignment of intact lozenge shaped clasts, or by elongated aggregates of fine-grained chert fragments. The mean angle of 20°, between the foliation and the fault plane suggests that the foliated breccia accommodated a shear strain of γ<5 assuming simple shear for the rotation of the cataclastic foliation. Previous trench surveys have revealed that the fault has undergone at least 70 m of fault displacement within the last 20,000 years in this locality. The observed fault geometry suggests that past fault displacements have been localized into the 200-mm-wide gouge zone. Gas permeability analysis of the gouges gives low values of the order of 10−20 m2. Water permeability as low as 10−20 m2 is therefore expected for the fault gouge zone, which is two orders of magnitude lower than the critical permeability suggested for a fault to cause thermal pressurization during a fault slip. 相似文献
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Tetsuro Hirono Masumi Sakaguchi Kenshiro Otsuki Hiroki Sone Koichiro Fujimoto Toshiaki Mishima Weiren Lin Wataru Tanikawa Masaharu Tanimizu Wonn Soh En-Chao Yeh Sheng-Rong Song 《Tectonophysics》2008,449(1-4):63-84
To characterize the fault-related rocks within the Chelungpu fault, we performed X-ray computed tomography (CT) image analyses and microstructural observations of Hole B core samples from the Taiwan Chelungpu-fault Drilling Project. We identified the slip zone associated with the 1999 Chi-Chi earthquake, within the black gouge zone in the shallowest major fault zone, by comparison with previous reports. The slip zone was characterized by low CT number, cataclastic (or ultracataclastic) texture, and high possibility to have experienced a mechanically fluidized state. Taking these characteristics and previous reports of frictional heating in the slip zone into consideration, we suggested that thermal pressurization was the most likely dynamic weakening mechanism during the earthquake. 相似文献
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断裂岩的岩石磁学研究可以揭示地震断裂作用的物理和化学环境,对于探讨地震断裂作用机制具有重要作用。本文在断裂岩岩石磁学最新文献的基础上,结合笔者及所在研究团队在龙门山断裂带获得的研究成果,综述了断裂岩的岩石磁学研究进展。大量研究发现断层泥和假玄武玻璃通常具有磁化率值或剩磁强度异常特征。顺磁性矿物在摩擦热或流体作用下形成新的铁磁性矿物是断层泥和假玄武玻璃高磁化率值或高剩磁强度的主要原因;地震断裂摩擦熔融作用中形成的单质铁是假玄武玻璃中高磁化率值或高剩磁强度异常的另一个重要原因。蠕滑断裂和出露于浅地表的断裂带中可见一些具有低磁化率值异常的断层泥,原因可能是流体作用或断裂带未经历高温摩擦热。断裂岩的岩石磁学研究为地震断裂带的应力应变、形成温度、摩擦热效应、流体作用、形成深度和氧化还原特征等提供了重要信息,可用于分析地震断裂的孕震和发震环境。综合岩石磁学测试和微米至纳米尺度的超显微学研究,并辅助地震断裂岩的摩擦实验、高温热模拟实验等研究可以更好地获得断裂岩的岩石磁学信息。 相似文献
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汶川地震断裂带结构特征与龙门山隆升的关系 总被引：7，自引：2，他引：5
2008年汶川地震(MW7.9)发生在青藏高原东缘龙门山断裂带上,并沿映秀-北川断裂和灌县-安县断裂分别产生约270km和80km的不同性质的地表破裂带。断裂岩是断裂活动的产物,是断裂带的物质组成,其结构特征记录了断裂活动演化的历史。本文以汶川地震发震断裂映秀-北川断裂带中虹口八角庙地区地表露头和汶川地震科学钻探一号孔(WFSD-1)岩心为主要研究对象,通过详细的野外调研、显微结构及XRD分析等,识别出映秀-北川断裂带由五个次级单元组成,分别为:碎裂岩带、黑色断层泥和角砾岩带、灰色断层角砾岩带、深灰色断层角砾岩带以及断层泥和角砾岩带。断裂岩组合显示映秀-北川断裂带具有多核断裂结构特征。映秀-北川断裂带在地表出露的宽度约为240m,岩心中厚度约为105m,碎裂岩、断层角砾岩、断层泥在地表及岩心中均发育,而假玄武玻璃仅在地表碎裂岩部分出现。汶川地震主滑移带斜切了映秀-北川断裂带,不完全沿袭古地震滑移带,暗示汶川地震断裂带与映秀-北川断裂带可能不是同一个断裂体系。通过断裂岩的研究确定了映秀-北川断裂带存在着摩擦熔融、热增压、动态润滑和机械润滑等多种断裂滑移机制。低温热年代学的研究推断映秀-北川断裂带的形成时代为15～10Ma,自形成以来,映秀-北川断裂带的长期活动控制着龙门山的快速隆升。断裂带五个不同断裂岩组合的内部结构带,可能与龙门山不同的隆升速率期有着一定的联系。 相似文献
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We report the results of permeability measurements of fault gouge and tonalitic cataclasite from the fault zone of the Median Tectonic Line, Ohshika, central Japan, carried out during triaxial compression tests. The experiments revealed marked effects of deformation on the permeability of the specimens. Permeability of fault gouge decreases rapidly by about two orders of magnitude during initial loading and continues to decrease slowly during further inelastic deformation. The drop in permeability during initial loading is much smaller for cataclasite than for gouge, followed by abrupt increase upon failure, and the overall change in permeability correlates well with change in volumetric strain, i.e., initial, nearly elastic contraction followed by dilatancy upon the initiation of inelastic deformation towards specimen failure. If cemented cataclasite suffers deformation prior to or during an earthquake, a cataclasite zone may change into a conduit for fluid flow. Fault gouge zones, however, are unlikely to switch to very permeable zones upon the initiation of fault slip. Thus, overall permeability structure of a fault may change abruptly prior to or during earthquakes and during the interseismic period. Fault gouge and cataclasite have internal angles of friction of about 36° and 45°, respectively, as is typical for brittle rocks. 相似文献
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断裂蠕滑可以连续释放部分构造应力，但仍可能造成重大的地质灾害，甚至具有发生大地震的可能性。断层岩是断裂作用中的直接产物，其物质组成和内部构造可为揭示断裂带滑移机制提供关键信息。2008年Mw 7.9汶川地震中破裂的龙门山灌县-安县断裂带具有蠕滑性质，是探究大陆内部蠕滑断裂滑移机制的最佳案例。本文以龙门山灌县-安县断裂带地表探槽和深部钻孔的断层岩为研究对象，通过碎屑统计、X射线粉末衍射矿物分析、光学显微镜和扫描电镜观测，结果显示该断裂带断层泥碎屑含量和颗粒大小均小于断层角砾岩，其粘土矿物含量高达50%以上，且断层岩中普遍发育粘土-碎屑组构以及拖尾构造、似S-C组构等多种压溶构造。综合分析发现压溶作用、低摩擦系数物质以及颗粒滑移对灌县-安县断裂带的蠕滑变形都发挥着重要作用，并且三者相辅相成，因此认为灌县-安县断裂带的蠕滑过程主要是压溶作用和摩擦-颗粒滑移机制共同作用，该认识可更好地了解地震周期并为区域防震减灾提供科学依据。 相似文献
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Tectonic implications of damage zone-related fault-fracture networks revealed in drill core through the Nojima fault, Japan 总被引：1，自引：0，他引：1
1800 m of drill core through the Nojima fault zone, Japan, reveals subsidiary fault and fracture networks that developed in the fault zone that triggered the 1995 Ms 7.2 Kobe earthquake. The subsidiary fault zones contain a fault gouge of < 1 cm bounded by thin zones of foliated cataclasite or breccia. Fractures are filled with calcite veins, calcite-cemented breccias, clay, and iron-oxide and carbonate alternation of the granitic host rock. These features are typical of extensional fractures that form the conduit network for fluid flux close to a major fault zone. The zone of distributed deformation surrounding the main fault is 50 m in width, and the dip of the Nojima fault at > 1 km depth is 75°. The fault-fracture networks associated with the Nojima fault zone are coseismic and were filled with carbonate and fine-grained material during repeated seismic-related infiltration of the fault zone by carbonate-bearing subsurface water. This study shows that fault-related fracture networks plays an important role as fluid flow conduits within seismically active faults, and can change in character from zones of high permeability to low permeability due to cementation and/or pore collapse. 相似文献