龙门山断裂带金河磷矿剖面断层泥的低速至高速摩擦性质研究

摘要：

本文对龙门山断裂带金河磷矿浅钻岩芯中的三种断层泥开展了低速到高速摩擦滑动的实验研究,并对实验变形样品开展了BET比表面积研究.摩擦实验在干燥和孔隙水压条件下开展,速率范围涵盖20μm·s-1～1.4m· s-1.实验结果显示,三种断层泥在干燥条件下的摩擦性质差别不大,但在孔隙水压条件下,三者的中低速摩擦强度与层状硅酸盐矿物的种类而非总含量紧密相关,蒙脱石和伊利石相比绿泥石更能有效地弱化断层.三种断层泥在孔隙水压条件下存在中低速率域的速度强化,暗示着对断层的加速滑动存在一定的阻碍作用.孔隙水压下,黄绿色和灰绿色断层泥的初始动态弱化非常迅速并伴随断层泥层的瞬时扩容,凹凸体急剧加热导致的局部热压作用可能是造成这种力学行为的物理机制.在经历高速滑动之后,三种断层泥在干、湿条件下的BET比表面积都显著降低,暗示着可能发生了颗粒烧结.中低速域内,孔隙水的存在使得断层泥呈现分散式的剪切变形,BET比表面积的增加因此比干燥条件下更加明显.对表面能的估算表明,颗粒磨碎所消耗的能量至多不超过摩擦力做功的8％,暗示着断层作用中颗粒磨碎所占的能量比例较低.

关键词：低速至高速摩擦性质、BET比表面积、地震断层运动中的能量分配、动态弱化、龙门山断裂带、汶川地震

所属期刊栏目：61

分类号：P313(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)

资助基金：地震动力学国家重点实验室自主研究课题LED2014A06;开放基金课题LED2016B04;国家自然科学基金41404143项目共同资助

在线出版日期：2018-10-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：1741-1757