正应力和含水率对花岗岩断层泥摩擦特性和声发射特征的影响

来源：地震地质杂志2024年第6期北京时间：

作者：邵康, 刘金锋, 谢彬, 朱民杰

单位：1) 中山大学, 地球科学与工程学院, 珠海 5190822) 广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室, 珠海 5190823) 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海), 珠海 519082

摘要：正应力和含水率的扰动可能诱发断层不稳定滑动。文中对采自新丰江水库附近断裂带的花岗岩样品开展了速率阶跃(1~100μm/s)和滑动-保持-滑动(10~3 000s)摩擦实验, 且全程进行了声发射观测, 研究了不同有效正应力(0.5~20MPa)和含水率(0%~25%)对花岗岩断层泥摩擦特性的影响。实验结果表明, 花岗岩断层泥随有效正应力增大由速率弱化(5MPa以下)向速率强化转变, 应力降减小; 随着含水率升高, 速率强化程度减弱, 当含水率为25%时出现速率弱化行为, 应力降增大。速率弱化样品的声发射数据以拉张微裂纹发育为主, 显微结构中出现大角度张性断裂带, 推测可能是水的化学弱化作用导致。实验结果可能对理解新丰江水库诱发地震提供新的认识: 低有效正应力下的速率弱化行为可能致使水库诱发地震, 而高含水率下的微弱速率弱化行为有利于慢滑移地震事件的产生。

关键词：花岗岩断层泥,速率弱化,摩擦愈合,声发射,微裂纹发育,水库诱发地震,慢滑移,

基金资助：广东省自然科学基金(2021A1515012202); 国家自然科学基金(42274064)