论文摘要
野外很难出现简单的平直断层,断层段之间往往存在走向变化或阶步,构成拐折、雁列等几何结构。研究断层组合方式对区域应变分配、前震和余震分布、不同断层段的位错速率及破裂的传播过程的影响有重要意义。本文采用室内实验的方法,利用声发射、应变等物理观测手段,研究了单拐折断层和压性双拐折断层变形过程中声发射场、应变场的演化过程,并讨论了研究结果的意义。主要认识如下:1、粘滑事件发生的时间序列在某一加载速率下,单拐折断层的粘滑事件存在准周期性,加载速度越大,周期越小,失稳事件的应力降也越小。压性双拐折断层的粘滑事件往往无明显的准周期性,大小失稳事件相间出现,在两次大失稳事件中发生若干次小失稳事件。2、粘滑过程中声发射事件的时空强分布一次粘滑过程可以分为应变能的积累阶段和释放阶段:在积累阶段声发射事件多,能级小;在释放阶段声发射事件虽少,但伴随断层失稳错动的往往是高能级的声发射事件。在单拐折断层的应变积累阶段,声发射事件沿拐点两侧断层上下往复迁移;在释放阶段,大失稳事件开始于与主压应力夹角较大的断层上。在压性双拐折断层的应变积累阶段,声发射主要发生在松弛型拐折点附近;而在释放阶段,声发射事件先后发生于抑制型拐折和压性中断层段间,其中,发生在压性中断层段的声发射事件能级较高。3、应变场的时空演化过程无论是单拐折或压性双拐折断层,拐点均是应变场变化剧烈的部位。随着断层的错动,平均应变的高值区交替出现在拐点内外。对于单拐折断层,最大剪应变的高值区也交替出现在拐点上下。压性双拐折断层,在应变积累的平稳积累阶段,平均应变在拐点内侧高,外侧低,构成双拐折断层平均应变的基本图像;最大剪应变的高值区则出现在中断层段。在一次快速失稳过程中,单拐折断层的失稳事件往往是时间相隔很短的双震事件,而压性双拐折断层的失稳事件往往由时间间隔较长的两次事件组成,其中第一次事件表现为中下断层段平均应变的释放,第二次事件为两个拐点平均应变的释放。4、前兆可能出现的区域拐折断层的拐点往往是应变场变化最复杂的区域,因此,也是前兆可能出现的区域。