辉石在热水条件下不稳定滑动的本构参数研究及其对俯冲带和下地壳慢滑移机制的启示

发布时间：2021-04-28 09:51

　　近年来在圣安德烈斯断层及俯冲带上发现的震颤等大量深部的不稳定滑动现象引发对下地壳断层力学性质的关注,尤其是实验室中对与其孕震机制密切相关的岩石摩擦滑动特征的研究。本论文以下地壳广泛存在的辉石作为研究对象,选取了普通辉石和透辉石两种代表性辉石矿物作为实验样品,在100-600°C之间以及²00 MPa（和¹00 MPa）有效正应力（30 MPa孔隙水压）的热水条件下进行速率阶跃摩擦滑动实验研究。针对前人在辉石研究中的不足,通过采用更稳定的压力控制方法来对实验过程加以改进,以获取高质量的力学曲线;基于速率-状态依赖性本构关系,获取表征其摩擦特征的本构参数;结合对变形样品进行的显微观测分析,研究与其在不同温度压力条件下的摩擦滑动特征的表现相关的微观组构特征。重点关注与其不稳定滑动密切相关的速度弱化特点,进而更深入地认识与辉石矿物的摩擦滑动的宏观特征有关的微观变形机制,并基于这些结果对下地壳镁铁质岩石以及下地壳和俯冲带的力学性质加以讨论。对于普通辉石,我们在100-600°C之间对其进行的摩擦滑动实验表明,其摩擦系数受温度影响较小,平均值在^... 

【文章来源】：中国地震局地质研究所北京市

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1 研究背景
    2.理论背景
        2.1 速率与状态摩擦本构关系
        2.2 小扰动条件下的线性稳定性分析
        2.4 断层面上的不稳定成核
        2.5 与摩擦本构参数有关的物理机制
    3 下地壳岩石矿物的研究进展
    4 本论文研究目的与拟解决的科学问题
第二章 普通辉石的摩擦滑动特征
    1.引言
    2.实验方法
        2.1 实验样品
        2.2 实验仪器及实验条件
        2.3 实验数据处理
    3.实验结果
        3.0 力学曲线基本特征
        3.1 摩擦系数
        3.2 速度依赖性
        3.3 摩擦本构参数a值、b值和Dc值
        3.4 变形样品的显微组构特征
        3.5 不同温度下的变形样品的显微组构特征
    4.讨论
        4.1 普通辉石的微弱的速度弱化行为
        4.2 与演化效应相关的变形机制
        4.3 在500°C以上的演化效应b值的下降
    5.小结
    附录 A
        A.1 数值拟合方法
        A.2 拟合结果
第三章 透辉石的摩擦滑动特征
    1 引言
    2 实验方法
        2.1 实验样品
        2.2 实验仪器及实验条件
        2.3 实验数据处理
    3.实验结果
        3.0 力学曲线基本特征
        3.1 摩擦系数
        3.2 速度依赖性
        3.3 摩擦本构参数a值、b值和Dc值
        3.4 变形样品的显微组构特征
        3.5 不同温度下的变形样品的显微组构特征
    4.讨论
        4.1 透辉石的微弱的速度弱化行为
        4.2 透辉石的演化效应参数b值
        4.3 速度依赖性与裂纹形态特征的讨论
        4.4 控制速度弱化的机制
    5.小结
    附录 B
        B.1 粘滑行为数值拟合方法
        B.2 透辉石的部分拟合结果
第四章 辉石实验结果对俯冲带和下地壳慢滑移的启示
    1.对下地壳镁铁质岩石的影响
    2.微弱的速度弱化程度
第五章 主要结论
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]斜长石在下地壳温度及较低有效压力条件下的摩擦滑动[J]. 姚胜楠,何昌荣.  地震地质. 2016(02)
[2]内蒙锡林浩特鸽子山火山地质研究[J]. 杨若昕,白志达,谭庆伟,吴之理,王妍.  岩石学报. 2012(04)
[3]热水条件下角闪石断层泥的摩擦滑动性质——与斜长石断层泥的对比[J]. 兰彩云,何昌荣,姚文明,靖晨.  地球物理学报. 2010(12)
[4]热水条件下斜长石和辉石断层泥的摩擦滑动研究[J]. 罗丽,何昌荣.  地震地质. 2009(01)



本文编号：3165265