水热条件下富层状硅酸盐矿物糜棱岩的摩擦特性实验研究

发布时间：2021-06-23 04:58

　　为探索断层岩石摩擦特性对于断层力学性质的影响,我们采集了龙门山汶茂断裂韧性剪切带中的富含层状硅酸盐矿物的糜棱岩样品进行了水热条件下摩擦滑动实验研究.实验在三轴压机之上完成,实验温度为100～600℃,有效正压力100MPa,孔隙水压分别为30MPa和130MPa.为获得摩擦滑动的稳定性参数（a-b）,剪切滑移速率在1.22μm·s^-1,0.244μm·s^-1和0.0488μm·s^-1之间切换.实验发现在200～500℃的温度范围内,摩擦系数随着温度的增加而显著增大（约0.56～0.72）.在200～300℃范围内,随温度的升高糜棱岩的摩擦滑动表现出由稳定的速度强化向不稳定速度弱化转变的趋势.在有效正压力不变的情况下,孔隙水压的增大会促进糜棱岩的摩擦滑动在500～600℃温度范围内由不稳定的速度弱化向稳定的速度强化的转变.实验给出的断层在原地深度处的脆性和塑性变形机制的转变,有助于理解断层深部的地震成核机制以及成核的温压条件. 

【文章来源】：地球物理学报. 2020,63(02)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

龙门山和邻近地区简化地质图

糜棱岩光学镜下显微照片

μ*表示在参照滑动速率v*下的摩擦系数稳态值．当滑动速率从v*变化到v时，摩擦强度对滑动速率的变化会产生瞬时的直接响应，即aln(v/v*），其中a是表征摩擦强度的直接速率响应大小的本构参数．但是直接响应并不是摩擦强度对于速率变化的最终响应，随后摩擦系数μ会进入一个随位移或时间的演化过程并最终到达一个稳态值（图4）．在演化过程中剪应力的变化可以用一个以状态变量θ为自变量的函数来进行描述，即bσln（θ/θ*），其中θ*表示在某一参照滑动速率v*下所对应的状态变量的稳态值，而b是表征摩擦强度随状态变量演化强弱的本构参数．在滑动速率切换的瞬间状态变量θ的值是不变的，在随后的演化过程中θ随着滑动位移或时间而演化并最终达到一个新的稳态值．目前有两种最常用的演化方程来描述状态变量θ的演化．当正应力恒定时，其中一种的状态变量只随着滑动位移而演化（即滑动速率v=0时状态变量保持不变），因此称为滑动本构关系（slip law），如（2）式所示：图4 摩擦强度对于滑动速率的直接响应（速率效应）和随后的随滑动位移或时间的演化（状态效应）

【参考文献】：
期刊论文
[1]热水条件下花岗质糜棱岩的摩擦滑动实验研究[J]. 任凤文,何昌荣.  地球物理学报. 2014(03)
[2]汶川地震区的流变结构与发震高角度逆断层滑动的力学条件[J]. 周永胜,何昌荣.  地球物理学报. 2009(02)
[3]龙门山中段推覆构造的变形特征[J]. 马永旺,杨尽.  成都理工学院学报. 2001(03)



本文编号：3244279