雁列式断层组合变形过程中的声发射活动特征

摘要

着重研究拉张或挤压型雁列式断层标本变形过程中声发射(简称AE,下同)的时空演化特征. 结果表明,预置构造对AE空间分布格局具有较强的控制作用,随着差应力的增加,AE首先在两个端点附近丛集,之后向两端点连线附近集中,出现明显的破裂局部化现象,较大事件还通常集中于某一端点附近反复发生. 前期微破裂丛集图象指示后期宏观破裂的扩展方向及扩展范围. 拉张和挤压型雁列区宏观破裂方向分别与轴向应力方向垂直和平行. 雁列式断层标本变形过程中,破裂前的弱化阶段相对较长、弱化过程明显. 微破裂事件累积频次指数增长可能是系统失稳前的典型征兆之一,而雁列区宏观破裂之后,AE数量逐渐减少、应变释放相对减弱. 摩擦滑动过程中,大的粘滑失稳前未见有AE活动前兆性的增强过程.雁列区的b值变化在失稳前显示"趋势性降低-快速回升"这一典型的变化过程,"b值降低"一般发生在差应力增强过程之中,并有可能延续至弱化阶段,而"快速回升"则一般发生在破裂失稳前的短时期内. 对比研究表明,构造差异所导致的b值差异远大于b值随差应力的增加而产生的变化量,而对同一构造标本,力学状态的改变会导致AE序列时序特征的急剧变化,较高的加载速率对应较高的应变能释放及明显的低b值. 先期破碎带由于较低的破坏强度,其对差应力的微小变化具有特殊敏感性,从而成为"源、兆分离"、"窗口或敏感点效应"等地震活动性前兆现象的一种可能的原因.