几种模拟断层泥摩擦滑动速度依赖性转换的实验研究.pdf

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1、38国际地震动态度资料的完整性、评估结果的可靠性、对未来地震活动水平的代表性等因素的对比分析，认为基于1484-2009年(包含了有史以来所有Ms7以上大震)的烈度资料评估地震危险性更加合理可行。最终得到了华北地区地震危险性的定量评估结果。研究区主要城市的烈度≥Ⅷ的平均重复周期为：北京437年，天津416年，太原507年，西安350年，济南756年，南京2547年。这些城市的地震危险性，即在一般工程使用期50年内超越烈度一Ⅷ的概率为：北京11，天津11，太原9，西安13，济南4，南京2。结合华北地区的评估结果，检验了利用烈度资料评估地震危险性中的重要环节，得出如下结论：①历史大震对可靠单元的

2、评估结果影响不大；②利用烈度方法评估的活动断裂区的地震危险性比其他地区高，这符合地质构造与地震活动性水平的相关关系；③烈度方法对地震记录较完整地区的地震危险性评估结果是合理的。此外，根据一般工程通用的风险水准，估算了5O年超越概率10所对应的烈度分布，并根据烈度与地震动峰值加速度PGA的对应关系，得到了相同水准下PGA的分布，且结果的总体趋势与我国现行区划图相似，只是在华北平原和鄂尔多斯地块内部，高值范围有所扩大。本文的评估结果以概率的形式表示，明确表达了在一段时间内，某地遭受超过某一给定水平的地震动至少发生一次的概率，具有现实指导意义。而且烈度资料综合地反映了多种因素的影响，其使用在一定程

3、度上可以更好地反映某一场点或地区的地震危险性。烈度方法可以作为地震危险性评估的一种选择，尤其在历史资料记载丰富的地区，具有较高的适用性，也可以为工程抗震设计提供参考。关键词地震危险性；地震烈度；频率一烈度关系曲线；泊松分布；超越概率；地震动参数(作者电子信箱，刘静伟：ljingwei@163．com)几种模拟断层泥摩擦滑动速度依赖性转换的实验研究缪阿丽(中国地震局地质研究所，北京100029)中图分类号：P313．1；文献标识码：A；doi：10．3969／j．issn．0235—4975．2012．07．012基于速率一状态摩擦定律，速度弱化是断层失稳的必要条件，速度弱化向速度强化的转换控

4、制着断层从不稳定滑动向稳定滑动的转换。因此，断层摩擦滑动的速度依赖性转换是涉及断层带上地震活动特征、地震成核深度等的重要问题。此外，研究表明慢地震的产生可能与断层摩擦从速度弱化向速度强化转换或断层变形从脆性向塑性转换有关。因此，断层带摩擦速度依赖性转换研究不仅对理解断层力学行为与地震活动性有重要的意义，对慢地震机制研究也有重要意义。为深入理解断层带摩擦滑动速度依赖性转换及其机制，本文选择了几种在室温下可能发第7期中国地震局地质研究所2011届博士论文摘要(I)生摩擦速度依赖性转换的材料作为断层泥，其中包括硬石膏、岩盐、含白云母的岩盐等，利用双轴摩擦实验对其摩擦滑动的速度依赖性转换进行了研究，

5、并观测了摩擦滑动过程中的声发射，分析了断层带的微观结构，讨论了其地震学意义。获得的主要结果如下。(1)硬石膏断层带摩擦滑动实验结果表明：和加载点速度对断层滑动稳定性具有显著影响。在一5MPa条件下，硬石膏断层带出现不稳定滑动，变形以局部化的脆性破裂和摩擦为主；随。的增加，断层由不稳定滑动向稳定滑动转换，断层带变形方式逐渐转变为分布式的破裂。在一5MPa条件下，硬石膏断层带在0．01／~m／s加载点速度下畏现为速度强化且滑动稳定，在0．05～4．5／~m／s加载点速度下表现为速度弱化并伴有准周期性的粘滑，在13．5t~m／s加载点速度下又有转向速度强化的趋势，的提高使得速度弱化的范围逐渐减少，

6、滑动趋于稳定。上述两次转换对应不同的声发射特征，在较高速度下从速度弱化转换为速度强化时，断层滑动伴有能量较小但频度很高的声发射活动；而在较低速度下从速度弱化转换为速度强化时，断层滑动伴有间歇性的声发射。这与断层带的微观结构特征有较好的对应关系，表明两次转换机制是不同的。这种间歇性的声发射活动与在断层带附近所观测到的间歇性颤动现象有相似性。因此，实验研究断层带在低速段的速度依赖性转换，特别是揭示转换机制与转换过程中伴随的微破裂和滑移特征，可为慢地震机制提供坚实昀物理基础。(2)岩盐断层带摩擦滑动实验结果表明：干燥岩盐断层带在一3MPa时，在0．1～lOO／~m／s的速度范围内均表现为粘滑，具速

7、度弱化性质；增大。，断层带在低速下滑动趋于稳定，具速度强化性质，但在高速下断层强度不再符合Byerlee摩擦定律。含水岩盐断层带在z一3MPa的条件下，在1～100tzm／s的速度范围内表现为粘滑，具速度弱化性质，而在0．1～O．01tLm／s的速度范围内表现为稳滑，具速度强化性质，速度依赖性转换出现在0．1～1／zm／s，其中断层表现为震荡或应力释放时间较长的粘滑事件；增大对断层带的滑动方式和速度依赖性无显