龙门山后山断裂带糜棱岩在水热条件下的摩擦滑动特性实验研究

摘要

为了在实验室条件下探讨断层岩石在地壳不同的温度和压力条件下其摩擦强度和摩擦滑动稳定性对于断层活动性的影响，采集了龙门山后山断裂韧性剪切带中的富层状硅酸盐司矿物的糜棱岩样品进行了水热条件下的摩擦滑动实验研究。rn 实验中发现在200℃-500℃的温度范围内，糜棱岩样品的摩擦强度系数随着温度的增加而显著增大。其摩擦滑动稳定性在100℃-600℃的温度范围内表现出随温度的升高由速度强化转变为速度弱化，然后又转变为速度强化的趋势。与此同时速度依赖性(a-b)也表现出显著的压力敏感性，随着正压力的升高(200MPa-300MPa)速度依赖性参数(a-b)显著的增大，从而提高了糜棱岩摩擦滑动的稳定性。糜棱岩表现出的速度弱化向速度强化的摩擦行为的转变可能是由于断层剪切过程中的压溶愈合和扩容弱化机制的共同作用所造成。rn 在速率和状态的摩擦本构关系框架内，对糜棱岩样品的摩擦特性对自然断层活动性的影响进行了讨论。在模拟的断层深部的温度和压力条件下，实验结果显示在200MPa的正压力条件下，糜棱岩发生不稳定滑移的温度范围约为250℃-550℃，而在600℃则出现了由速率控制的速度弱化向速度强化的转化。但是当正压力增大到300MPa时，断层糜棱岩发生不稳定滑移的温度范围缩小到260℃-320℃(其对应的可能的地震成核深度范围约为15-19km)，而在400℃则出现了由速率控制的速度弱化向速度强化的转化。但是在100℃-600℃的温度范围内，当断层糜棱岩在稳态蠕滑过程中遇到较大的加载扰动时也会发生触发性的粘滑失稳事件。