断层几何结构与物理场的演化及失稳特征_论文
断层地质结构的模拟与研究
断层地质结构的模拟与研究断层是地质学中一个非常重要的概念，它是地壳上发生的一种地表裂缝，是地球表面的一种特殊地貌类型。
断层的形成有很多原因，如地震、板块运动、地下沉降、构造变化等。
不同类型的断层都有其特殊的地质构造和气候条件。
因此，对断层地质结构的模拟和研究对于地球科学和环境科学都是极为重要的。
断层的模拟是一个复杂的过程。
它包括了断层的形成、演化、扩展等多个方面。
在这个过程中，需要考虑文件的复杂性、物理性质、地质环境等多个因素。
目前，已有很多研究工作对此进行了模拟和研究。
首先，从地震的角度来看，断层的模拟和研究有助于了解地震的发生机制和预测方法。
地震是断层的一种表面现象，地震的产生是由地壳断裂引起的。
因此，通过对断层地质结构的模拟和研究，可以更深入地了解地震的发生机制和规律，为地震的预防和救援提供基础。
其次，从能源开发的角度来看，断层的模拟和研究对于油气田勘探和开发也非常重要。
油气田通常存在于构造复杂的地区，例如断层带、构造凸起、洼地等。
因此，对断层的研究和模拟可帮助人们更好地了解油气分布规律，提高勘探和开发效率。
此外，断层的存在对于地球环境和人类活动也有很大的影响。
不同类型的断层都会导致不同的地质灾害，例如滑坡、泥石流、地面塌陷等。
因此，了解断层的性质和结构，对于预测和防范这些地质灾害也非常重要。
总之，断层地质结构的模拟和研究对于地球科学和环境科学都是非常重要的。
通过对断层的研究，可以更深入地了解地质构造、地形地貌和地球演变过程。
未来，随着科技的不断发展，断层地质结构的模拟和研究将会得到更深入的发展和应用。
断层岩体的稳定性分析与工程实践
断层岩体的稳定性分析与工程实践断层岩体是一种存在于地质构造中的地质体，由于地质构造作用，断层岩体常常存在着各种不同的构造破坏性缺陷和变形，这可能会对工程建设和震后灾害等带来严重的威胁。
因此，对于断层岩体的稳定性分析与工程实践具有重要的实际意义与现实价值。
本文将从断层岩体的特征、稳定性分析方法和工程实践三个方面进行探讨，希望对读者对此有所启发和帮助。
一、断层岩体的特征断层岩体常常存在着各种构造缺陷和变形，其中常见的有节理、裂隙、石灰岩等。
这些缺陷和变形导致了岩体内部应力分布的不均衡，从而影响到岩体的力学性质和稳定性。
而断层则是存在于断层岩体的构造缝隙或者断面，其通常由剪切作用形成。
断层作为一种常见的构造破坏性缺陷，对于断层岩体的稳定性具有较大的影响。
二、稳定性分析方法稳定性分析方法主要包括现场观测、物理仿真、数值模拟等几种手段。
现场观测方法侧重于实际情况的观察和分析，这种方法的优点在于能够获取真实的数据和现场情况。
物理仿真方法则通过模型试验对岩体进行分析，这种方法的优点在于能够模拟岩体的力学行为和断裂导致的变形情况。
数值模拟方法则是通过计算机程序对岩体进行模拟，这种方法的优点在于计算结果较为准确且分析效率高。
对于断层岩体的稳定性分析，数值模拟方法与物理仿真方法相比更为便捷和高效，同时能够在断层岩体内部发生裂隙和破坏时进行预测。
在进行数值模拟的时候，可以先对断层岩体的物理特征进行测量和分析，之后建立对应的有限元模型，并对模型进行材料参数的设定和荷载施加等操作，通过模拟计算和分析，可以得到岩体内部应力分布、破坏机理等数据和信息，从而预测出其稳定性情况。
三、工程实践在工程实践方面，断层岩体稳定性对于建筑和基础建设都是一项重要的考虑因素。
在钢架结构和混凝土框架建筑中，断层岩体的稳定性会直接影响到建筑的安全性和耐久性，对于大型的水利工程、地下工程等也有严格的施工标准和技术要求。
在岩土工程和边坡工程中，断层岩体的稳定性也是一个关键点，这需要对岩体稳定性进行综合分析和详细评估，通过有效的措施来保障工程的施工和使用安全。
断层力学特性与断裂带发育规律研究
断层力学特性与断裂带发育规律研究断层是地壳中具有较大位移的岩石层面或岩体之间的界面。
它是地球表面地壳运动的产物，主要表现为岩石的剪切和滑动。
而断裂带则是在断层发育的过程中形成的，它是由具有共同特征的断层所组成的岩石带。
断层力学特性和断裂带的发育规律是地质学和地震学等领域的重要研究方向，对于了解地表地壳运动以及地震活动的机制具有重要意义。
在研究断层力学特性时，关键问题是探索断层滑动过程中的摩擦特性和应力状态。
断层面上的摩擦力是断层运动的驱动力，而应力状态则决定了断层滑动的方向和速率。
通过实验室和田野观测，研究人员发现断层滑动过程中存在着摩擦剪切带。
这种细小的带状断裂区域是摩擦力集中的地方，通过对其中的岩石物理性质和微观结构的分析，可以了解断层摩擦的机制。
研究断层滑动的物理机制还需要考虑地壳中的地应力场。
地应力是因地壳内部质量的不均匀分布而引起的应力状态。
通过综合野外实测和数值模拟，研究人员发现，地应力场的变化会导致断层滑动的发生和停止。
这是因为地壳内部的应力不平衡会积蓄能量，当能量达到一定程度时，断层就会发生滑动并释放能量，形成地震等地质灾害。
而断裂带的发育规律则涉及到断层的形成、发展和破坏过程。
研究人员发现，断层的形成和发展与岩石的物理性质密切相关。
岩石的脆性和韧性决定了断层的形态和长度。
脆性岩石易于断裂，断层带发育较为明显。
而韧性岩石则相对不易发生断层滑动。
此外，岩石的变形能力也会影响断层的发展。
某些强变形岩石具有较好的延展性，能够吸收和分散应力，从而减缓断层带的扩展速度。
断裂带的发育过程还受到外界条件的影响，如水体的作用和地球内部的热流。
水体的存在会改变岩石的物理性质和应力状态，对断裂带的形成和发展有着重要影响。
而地球内部的热流则会引发岩石膨胀和收缩，进而改变断层带的力学特性。
因此，在研究断裂带的形成和发展规律时，需要综合考虑多种因素。
总之，断层力学特性与断裂带发育规律的研究对于地质学和地震学等领域的发展至关重要。
断层力学与几何参数对岩质边坡稳定性的影响
第35卷第1期 2 0 18年1月长江科学院院报Journal of Yangtze River S c i e n t i f i c Research I n s t i t u t e Vol.35 N o.1Jan. 2 0 18doi ： 10.11988/ckyyb.201609742018,35(1) :128-132断层力学与几何参数对岩质边坡稳定性的影响和大钊，胡斌,姚文敏，李华舟,毛元静(中国地质大学（武汉）工程学院，武汉430074)摘要:采用FLA C 3D强度折减法并对比S lde 极限平衡法，分别研究断层破碎带岩土体的泊松比、抗拉强度、内聚力 和内摩擦角等力学参数及断层的断距、厚度、倾角、相对临空面的距离等几何参数对岩质边坡破坏模式和稳定性的 影响。
结果表明：边坡的稳定性随内聚力的增大而增大，且基本不受泊松比和抗拉强度的影响，2种方法得出的内 摩擦角对边坡的稳定性影响规律有所不同；断层的几何参数对边坡的破坏模式和稳定性有较大的影响，并且影响 程度大于其力学参数的影响。
关键词：岩质边坡;断层;力学参数;几何参数;破坏模式;边坡稳定性中图分类号:TU 457文献标志码:A文章编号= 1001-5485(2018)01-0128-051研究背景岩体在漫长的地质演化过程中，内部会形成大 量的断层、节理[1]。
断层是构造运动中广泛发育的 构造形态，它大小不一、规模不等，断层带内岩土体 力学性质较差[2]，断层的存在破坏了岩层的连续性 和完整性。
大量工程实践表明，岩质边坡由于含断 层而使得自身的变形破坏模式及稳定性问题变得复 杂而多样，其失稳多是由于其内部的节理、裂隙等缺 陷及其发展导致的[-]，给露天矿开采等生产活动 带来较大的安全隐患[6]。
近年来，诸多学者针对地下煤层、储油层等采用 数值模拟方法研究了断层对地应力的影响[-]，而 断层对岩质边坡的稳定性影响等方面的研究[10-2] 相对较少。
断层的性质与特征
断层的性质与特征
断层是地球表面上的地质构造，是因板块运动或地壳内部应力作用而
导致地壳破裂造成的。
断层的性质和特征主要包括类型、形态、运动性质
和造成的地质现象等。
首先，断层可以分为三种类型：正断层、逆断层和走滑断层。
正断层
指的是地壳断裂后上盘相对于下盘上升的断层，逆断层则是下盘相对于上
盘上升，走滑断层则是上下盘在垂直方向上相对滑动。
其次，断层的形态有很大的变化。
断层可以是直线状，也可以是弯曲
的或剪切型的。
直线型断层一般位于较高应力场下，弯曲型断层往往是由
于横向挤压和拉伸应力交替作用导致的，剪切型断层是指断层表面为剪切
面的断层。
断层的运动性质是表征断层性质的重要指标。
断层的运动性质分为剪切、抬升、下降和水平滑动等。
剪切运动是指上盘与下盘相对滑动，抬升
和下降运动则是指上盘或下盘相对于互相运动。
水平滑动指的是在水平方
向上的滑动运动。
断层的运动性质与地壳应力和岩石性质等有关。
最后，断层会造成一系列的地质现象。
断层在地壳变形中起到了重要
的作用，通过断层的位移和滑动，地壳板块可以发生垂直运动，形成山脉
和山谷。
此外，断层还可能造成地震，当断层发生滑动时，释放了大量的
能量，引起地震波的传播。
断层还会改变地壳内部的应力分布，导致岩层
变形、破裂和错动。
总之，断层是地球表面上的地质构造，其性质和特征主要包括类型、
形态、运动性质和造成的地质现象等。
断层的研究对于理解地壳构造和地
震活动具有重要意义，并为地质灾害的预测与防治提供了一定的理论依据。
断层的特征描述
断层的特征描述嘿，咱今天就来聊聊断层这玩意儿。
你说断层像啥？就好像大地的伤疤呀！那可不是一般的存在。
你看啊，断层这东西，有的时候就像是大地在发脾气，“咔嚓”一下就裂开了。
它可不管你上面有啥，房子啊、道路啊，说裂就裂。
这就好像你正好好走在路上呢，突然前面出现一道大裂缝，让你措手不及。
断层有各种各样的特征呢。
有的断层很明显，就那么明晃晃地摆在那儿，你一眼就能看见，就像脸上的一道大疤。
可有的断层呢，藏得可深了，不仔细研究还真发现不了，就跟那会隐藏的高手似的。
还有啊，断层的规模也不一样。
有的小小的，就像手上划了个小口儿；可有的那可不得了，绵延好长好长，像一条巨大的蜈蚣趴在地上。
这要是遇到大的断层活动，那动静可大了去了，山摇地动的，吓人不？断层的两侧有时候还会有相对位移呢，这边高那边低，或者这边跑那边去了。
这多神奇啊！就好像两个小伙伴吵架了，一个往东一个往西，谁也不理谁。
咱再说说断层形成的过程。
那可不是一下子就出来的，那是经过长时间的积累呀。
就像你盖房子，一砖一瓦慢慢堆起来的。
大地也是这样，经过长时间的挤压、拉伸，终于承受不住了，就断了。
而且断层可不是孤立存在的呀，它们往往会成群出现。
这就好像一群调皮的孩子，聚在一起闹哄哄的。
它们之间还会相互影响呢，一个动了可能会带动其他的也跟着动。
你说断层可怕不？其实也不用太害怕啦，咱人类多聪明呀，科学家们一直在研究它们呢。
咱可以通过研究断层来了解地球的内部结构，还可以预测地震啥的。
这不就是变坏事为好事嘛！反正断层这东西，既神奇又有点让人头疼。
但咱不能因为它有点危险就不去了解它呀，对吧？咱得像对待一个有点脾气的朋友一样，去了解它，和它好好相处。
这样咱才能在地球上生活得更安全、更自在呀！你说是不是这个理儿？原创不易，请尊重原创，谢谢!。
断层地质构造的形成与演化机理研究
断层地质构造的形成与演化机理研究第一章引言断层地质构造是地球表面上非常常见的现象之一。
它们是地震、山脉等地质现象的原因，并影响着地球表面的形态及其相关领域。
本文将阐述断层地质构造的形成与演化机理，以更好地理解和设想地球表面地质现象的形成与进化。
第二章断层地质构造的概况断层地质构造通常用于描述两个或多个岩石体之间的运动分界面。
我们可以将其视为地球表面的缝合线，将分割地壳并连接不同岩石内部构造的断层。
在地球表面的这些断层通常表现为裂缝、崖壁、裂缝等，可以非常容易地看到并观察到这些构造。
第三章断层地质构造的形成机理断层地质构造的形成的主要原因是地球内部的板块运动。
这些板块不断地从一起分离，通过重组地球表层内的不同组成部分，形成了地震、山脉、火山等上万种不同的地质现象。
在板块运动和挤压的情况下，断层地质构造的形成主要受到以下三个因素的影响。
（1）变形率壳内的不同层可以有不同的变形率。
当已经经历了大量压力的一层受到一些新的压力时，就会发生变形以适应这些新的力量，通常会出现地震等现象。
（2）物理属性不同的岩石和土壤的物理属性各不相同。
一些岩石或土壤可以更容易地适应压力和变形，因此经常充当地震带或其它形式的断层。
（3）构造相互依存地理构造往往在互相依赖的基础上，通过板块的上升和下降形成不同的构造。
在地壳内部相互依存的层次中，板块的移动和挤压会产生不同类型的断层。
第四章断层地质构造的演化机理断层的形成和演化可能在数百万年的时间尺度上进行。
最初的断层在长时间的挤压和岩石层的变形下逐渐变得更加深入和锋利。
后来，在不同的地球构造过程中，断层的活跃程度可以被再次激发而获得进一步的演化。
此外，断层也可以随着时间的推移而保持稳定，或者变得更加和稳定。
术语“趋势”是描绘断层的演化历程的一个常用术语之一。
趋势是指断层的移动或分布和方向的变化。
趋势可以向上或向下，或者由东向西或由南向北。
在不同的地理时间尺度内，断层的趋势可能会发生变化，并且趋向性也会发生变化。
断层的形成与演化
断层的形成与演化断层是大地构造活动中广泛存在的一种地质现象，它是地球表面上两个岩块之间的裂缝或裂缝带，断层的形成和演化过程是岩石圈动力学和地壳构造演化的重要组成部分。
一、断层形成的原因断层是因为地球的板块运动产生的应力引起，当超过了岩石的强度极限时就会发生断裂。
地壳内部的应力状态主要由板块运动和地形变两个方面控制，板块运动引起的应力主要表现为地震，而地形变引起的应力主要表现为构造形态和岩石变形。
二、断层的分类根据地质研究的结果，断层可以分为许多不同种类，包括逆断层、正断层、走滑断层等。
逆断层是指地表向上推动的断层，正断层是指地表向下的断层，走滑断层是指断层沿着平面滑动。
在构造过程中，不同类型的断层起不同的作用，从而控制着地形和物理地质环境的形成。
三、断层的演化过程断层的演化过程主要包括断裂、错动和变形等几个阶段。
当超过了岩石的强度极限时，岩石就会开始裂开，进而产生断裂。
断层错动是指断层裂缝两侧的岩体分别沿着断层面运动的程度和方向。
变形是指地震和断层滑动等地质现象，在一段时间内对地层造成的变形。
四、断层对环境的影响断层对环境的影响主要表现为地震和地形变化两方面。
地震是因为断层带中的应力集中，当应力超过了岩石的强度极限时，在短时间内释放出来的能量产生的，它会对建筑物、交通运输、通讯等造成严重影响。
另外，断层的形成还能改变地形和地质结构，甚至会影响水资源运移。
五、断层的研究现状当前，针对断层的研究主要集中在断层的成因、地震危险性评价、地震预测等方面。
其中，地震危险性评价是当前断层研究的热点领域之一，通过对断层的构造和运动、地震活动、地震参量等进行观测和研究，可以提高地震预测能力，降低地震灾害风险。
总之，断层的形成和演化是地球构造演化的重要组成部分，它对地质环境和人类生产生活带来了深刻而广泛的影响。
我们应该从多个角度出发，进一步加强断层研究，探索断层的成因和演化过程，提高地震预测的准确性，为保障人类生产生活提供更好的科学依据。
文王山和二岗山断裂带特征及断层活动演化规律
文王山和二岗山断裂带特征及断层活动演化规律
文王山和二岗山断裂带是核心区域内主要的断裂带。
研究表明，断裂带具有许多构造学特征，如断层岩石的垂直折叠、断口现象、褶皱变形和断裂体变形等。
文王山和二岗山断裂带呈现出高度不对称性，其主要呈向北略西方向延伸，形成一个状似“0”字的成扇状断裂带体。
断裂带分布区多具有地质较活跃的特性，大量的断层破裂移动及断层体变形现象显现出来，据此推断，文王山和二岗山断裂带处于积极活跃的断层活动状态中。
断层变形不仅是断裂带形成过程中一个重点组成部分，也是断裂带演化中的有力驱动力。
西安大学一组新近完成的研究发现，文王山和二岗山断裂带的形成和演化经历了复杂的断层活动演化过程。
这些断层活动演化形成的地质构造活动受到不同类别的挤压、剪切和拉伸的叠合作用的影响，其特征表现为大幅度的折叠套叠，岩石构造变形量高，多层构造叠加表现出一定的错位，形成一些新的构造剪切控制系统，如褶皱、断层和断层体对岩石构造构造演化起重要作用。
此外，断裂带普遍存在着强烈的断层活动，断层活动可以通过断裂带上断层古地貌等地质特征及相关岩性特征来检测。
总之，文王山和二岗山断裂带构造特征与活动演化规律尚待进一步研究和探讨，以便更好的理解和控制地震对人类的影响。
基于多尺度结构理论的断层破裂机理研究
基于多尺度结构理论的断层破裂机理研究地球是一个活动的行星，其中存在着许多我们无法想象的自然灾害。
其中，地震作为一种常见的自然灾害，常常在短时间内给人们带来巨大的损失。
因此，对地震的研究一直是科学家们所关注的焦点。
针对地震中断层破裂的机理和规律，多尺度结构理论为我们提供了一种新的思路和方法。
一、断层破裂机理的研究现状目前，对于断层破裂机理的研究主要有两种方法。
一种是通过实验室试验，模拟地球内部的物理过程，从而得到一些微观的物理参数，如晶体力学参数表征等；另一种是通过地震学的观测，分析其频率、震级以及地震发生前后震源位置的运动特征等，从而推导出一些地震的宏观特征，如地震滑动量等。
然而，这两种方法各有局限性。
实验室试验所得到的数据规模较小，且难以准确较量真实的地震情况；而地震观测数据受到地震测量器的限制和数据处理的误差，有时无法得到精确的特征值。
二、多尺度结构理论简介在这个问题没有被完全解决之前，多尺度结构理论的出现为研究断层破裂机制提供了新的解决方法。
多尺度结构理论是由美国科学家弗朗西斯.查普尔(Francis C。
Moon)在1980年代提出的。
它将材料的多种结构层次看作是从微观到宏观的一系列连续、跨越结构的体系，每一层次之间都具有一定的相似性或耦合性。
三、多尺度结构理论在地震中的应用在地震中，断层的滑动过程涉及到多个层次的结构，如岩石的微观结构、块体的局部透镜结构、地壳的大尺度构造等。
将多尺度结构理论引入这一领域，在理论上为研究断层破裂机制提供了新的方向。
由于断层的滑动过程涉及到多个尺度，从而导致这种复杂的运动不可避免地对摩擦力、断层耐磨性和能量耗散以及脆性和塑性特性等参数产生影响。
四、总结基于以上论述，我们可以得出结论：多尺度结构理论的出现为我们研究断层破裂机制提供了新的思路和方法。
虽然目前在研究断层破裂机制时还存在许多问题和困难，如理论计算和实验验证的难点等，但相信在科学家们的不懈努力下，我们一定会取得更多的突破，为地震的预测和防治提供更好的理论支持。
断层失稳过程超动态变形时空模式的实验
采用数值模拟、时间序列分析、机器学习等方法，对处理后的数据进行变形模式识别，确定变形的时间演变特征 和空间分布规律。
变形机制与模型验证
变形机制分析
根据变形模式识别结果，结合地质勘查、地球物理等手段，分析断层的变形机制 和动力学过程。
模型验证
通过对比分析实测数据和模型预测结果，验证模型的准确性和可靠性，为断层失 稳的预测和预警提供依据。
断层失稳过程的详细机制仍不完全清楚。
在实验方面，现有的断层失稳实验主要关注宏观的力学行为，
03
而对微观结构和局部变形过程的研究相对较少。
研究内容与方法
1
本研究旨在通过精细的实验手段，研究断层失稳 过程中超动态变形的时空模式，以揭示断层失稳 的微观机制。
2
采用高精度位移监测、微观变形分析、岩石物理 实验等方法，对断层失稳过程进行详细研究。
实验操作流程
准备实验设备
根据实验方案，准备实验设备如加载装置、 测量仪器等。
进行实验操作
按照实验方案，进行加载和测量操作，并记 录实验数据。
处理实验数据
对实验数据进行处理和分析，提取有用的信 息和结果。
总结实验结果
根据实验数据和分析结果，得出结论和建议 ，为工程实践提供参考。
03
超动态变形过程分析
利用数值模拟软件或有限 元分析软件，建立断层模 型，并对其进行网格划分 和边界条件设置。
实验设计
01
确定实验目的
明确实验目的和研究问题，如研 究断层失稳的超动态变形过程、 断层滑动面的演化等。
02
选择实验材料
03
设计实验方案
根据研究问题和实验目的，选择 适合的实验材料，如岩石样本、 土壤样本等。
断层地质对工程稳定性的力学影响
断层地质对工程稳定性的力学影响引言：地球是一个充满活力的行星，地壳的运动不断塑造着地球表面的地形。
而地壳中的断层地质是地壳运动的重要表现形式之一。
断层地质不仅对地质学研究有着重要意义，也对工程建设和稳定性产生着深远的力学影响。
本文将探讨断层地质对工程稳定性的力学影响，以增进对地质灾害的认识和工程建设的安全性。
1. 断层地质的形成与类型断层地质是地壳运动的产物，它是地壳中由于构造力的作用而发生的断裂带。
断层地质的形成与板块运动和地壳应力分布密切相关。
根据断层面的运动方向和相对位移，断层地质可以分为正断层、逆断层和走滑断层等不同类型。
正断层是断层面上的两块岩石相对运动的方向与地壳运动方向一致；逆断层则是相对运动方向与地壳运动方向相反；走滑断层则是岩石沿断层面水平滑动。
2. 断层地质对工程稳定性的影响2.1 断层地质与地震风险断层地质是地震的重要来源之一。
当地壳中的构造力超过岩石的抗压强度时，断层面上的岩石就会发生断裂，释放出巨大的能量，形成地震。
地震对工程建设的稳定性产生直接的影响，尤其是在断层附近的地区。
地震引起的地震波能够对建筑物和基础设施产生破坏，因此在工程建设中必须考虑地震风险，采取相应的防护措施。
2.2 断层地质与地下水资源开发断层地质对地下水资源的开发利用也有着重要的影响。
断层面上的岩石裂缝和孔隙可以作为地下水储集和流动的通道，但断层带的运动也会导致地下水的断裂和渗漏。
因此，在地下水资源的开发过程中，需要充分考虑断层地质的特点，合理规划和管理地下水资源，以确保水源的可持续利用。
2.3 断层地质与坡面稳定性断层地质也对坡面稳定性产生重要影响。
断层面的运动会改变岩石的内部结构和力学性质，导致岩石的强度和稳定性发生变化。
在山区和峡谷地带，断层地质常常与坡面稳定性问题密切相关。
当坡面上存在断层时，断层面的运动可能导致坡面的滑动和崩塌，给工程建设带来严重的安全隐患。
因此，在山区和峡谷地带的工程建设中，必须充分考虑断层地质的影响，采取相应的防护和加固措施。
断层失稳过程超动态变形时空r模式的实验研究
断层失稳过程超动态变形时空r模式的实验研究李世念【摘要】作为构造地震的基本物理模型,断层失稳是否可以被简单地划分为应变积累的粘滞阶段与应变快速释放的地震滑动阶段两个部分,并用弹簧滑块组合来解释是一个根本的问题.近几十年来,对失稳前断层状态的研究反映出很多研究者已经意识到这个阶段的复杂性,例如成核相、临界扩展尺度、局部化等研究的出现.亚失稳模型的提出把临震阶段的研究推向了深入,指出临震亚失稳阶段之中各种物理量存在规律性的时空演化特征,控制这些物理参数变化的根本原因是震源力学过程的时空演化规律.为此,需要研发高速多通道多参数并行连续记录的实验观测系统,依托这个系统对断层失稳变形的全过程,特别是失稳前几秒到微秒级别的瞬态变形过程,以及失稳滑动瞬态过程进行精细深入的观测,解析相关的震源力学问题.【期刊名称】《国际地震动态》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】2页(P45-46)【关键词】超动态;断层失稳;粘滑;亚失稳;时空演化;同震过程;应变波动【作者】李世念【作者单位】中国地震局地质研究所,北京 100029【正文语种】中文【中图分类】P315.8作为构造地震的基本物理模型，断层失稳是否可以被简单地划分为应变积累的粘滞阶段与应变快速释放的地震滑动阶段两个部分，并用弹簧滑块组合来解释是一个根本的问题。
近几十年来，对失稳前断层状态的研究反映出很多研究者已经意识到这个阶段的复杂性，例如成核相、临界扩展尺度、局部化等研究的出现。
亚失稳模型的提出把临震阶段的研究推向了深入，指出临震亚失稳阶段之中各种物理量存在规律性的时空演化特征，控制这些物理参数变化的根本原因是震源力学过程的时空演化规律。
为此，需要研发高速多通道多参数并行连续记录的实验观测系统，依托这个系统对断层失稳变形的全过程，特别是失稳前几秒到微秒级别的瞬态变形过程，以及失稳滑动瞬态过程进行精细深入的观测，解析相关的震源力学问题。
我们研发了一套64通道，16位分辨率，4 MHz采样频率并行连续采集的超动态变形场观测系统，首次实现了应变信号和声发射信号的同步采集。
断层失稳错动热场前兆模式_雁列断层的实验研究_马瑾
马 瑾,刘力强,刘培洵等.断层失稳错动热场前兆模式:雁列断层的实验研究.地球物理学报,2007,50(4):1141~1149Ma J,Liu L Q,Liu P X,et al.Thermal precursory pattern of fault unstable sliding:An experimental study of en echelon faults.Chinese J .Geoph y s .(in Chinese),2007,50(4):1141~1149断层失稳错动热场前兆模式:雁列断层的实验研究马 瑾,刘力强,刘培洵,马胜利中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室,北京 100029摘 要 在实验室使用红外热像仪和接触式测温仪同步观测记录了压性和张性雁列断层失稳错动前后的热场变化过程.从实验记录中发现,在断层失稳引起温度场和热红外辐射亮温温度场上升之前,在两断层段之间的岩桥区发生降温变化.断层带开始升温发生在失稳前2~3s 内,岩桥区的降温却发生在失稳前约20s,这两个超前时间长度相差近一个量级.此类热场先降后升变化过程在雁列构造变形中有一定的普遍性,可能作为雁列断层失稳错动的热场前兆模式.根据实验观测结果,详细描述了上述热场变化的时间过程及其空间分布特征,分析了产生此种失稳前兆模式的机制,显著异常出现的条件及有利观测部位,讨论了它在地震前兆探索等研究中的意义.关键词 雁列断层,粘滑,热红外亮温温度,温度场,热场前兆模式文章编号 0001-5733(2007)04-1141-09中图分类号 P314,P541收稿日期 2006-09-15,2007-05-06收修定稿基金项目 国家自然科学基金项目(40572125),国家自然科学基金重大研究计划(90202018)、科技部科研院所社会公益研究专项资金(2004DIB3J129)和中国地震局专项经费资助.作者简介 马 瑾,女,1934年生,中国科学院院士,从事地震与构造变形研究.E -mail:majin@Thermal precursory pattern of fault unstable sliding:An experimental study of en echelon faultsMA Jin,LI U L-i Qiang,LI U Pe-i Xun,MA Sheng -LiLaboratory o f Ea rthqua ke Dyna mics ,Institute o f Geology ,Ch ina Ea rth qua keAdmin ist ra tion ,Be ijin g 100029,Chin aAbstract We have measured sync hronously the variation of tempera ture and infrared radiation fields before and after stick -slip events on compressive and extensional en ec helon faults by using an infrared thermal image system and a contac -t type thermome tric apparatus in the labora tory.From the record during the expe riments we found that the te mperature and thermal radiation values drop first in the inner flank of the jog before they be ginto jump along the fault.The relative rising of te mperature along fault occurs 2~3seconds before a stick -slip,while drop of te mperature in jog area happens 20sec onds before,meaning about a magnitude more time ahead.This kind of pa ttern temperature drops first and rises afterwards is ubiquitous to some extent for stick slip events during the deformation of en echelon faults.Therefore,it can be regarded as a heat precursor pattern of instability.The temporal process and the characteristics in spatial structure of thermal field are desc ribed based on the results of the e xperi m ent.The mechanism of precursory pattern is discussed.The generation condition of remarkable anomalies and favorable sites of observations for this precursory phenomenon are analyzed.Moreover,the significance in exploring of earthquake precursory and applica tion of satellite infrared information is discussed.Keywords En echelon faults,Stick -slip,Infrared radiation brightness te mperature,Te mperature field,Thermal prec ursory pa ttern第50卷第4期2007年7月地 球 物 理 学 报C HINESE JOURNAL OF GEOPHYSICSVol.50,No.4Jul.,20071 引 言近年来,国内外从多方面探索将卫星观测技术应用于地震前兆的观测与研究,其中,与地震和断层活动相关的热异常研究也逐渐增多[1~13].例如2001年印度库特拉邦地震前的热异常[1];1995年1月15日日本神户地震前在1月8日的卫星影像上显示的异常[6],2003年5月23日发生的哈萨克Lugovskoe地震前观测到可比塔克断层出现线状热线[7].东昆仑地震前的局部断层段的增温,使平时不明显的断层突现出来[9,10].玛尼地震前曾注意到11月7日存在一个相对降温的过程[11].这些事实说明,有可能从卫星观测资料中识别出与地震或断层活动有关的热变化信息.图1 压性(a)与张性(b)雁列断层标本结构以及温度测点、热像数据分析部位图中粗线表示左、右断层Fl 和Fr,实心圆点表示温度探头位置,条带状矩形区表示热像数据分析部位., , ,表示温度测点编号,1,2, ,表示热像条带编号.Fig.1 Position of therm om eters and s tud ied area of thermal imagi ng on com pressive (a)and extensional (b)en echelon structu resThick li nes w i th labels Fl and Fr denote left and right faul t sec tions.Solid dots with big numerals are s ites of thermometers.And 7rectangular areas with small numerals are targets for analysis of thermal image data.但是,卫星信息受到地面多种因素的干扰,提取与构造活动有关的信息有很大难度.上述报道往往限于宏观现象的描述,深入的物理机制分析不多,不利于对地震前兆真实性和可靠性的判别.因此,需要在实验室可控条件下开展构造变形物理场的观测与研究,认识断层失稳错动前后热场变化的时间过程及空间分布特征,为卫星热信息在断层活动及地震前兆研究中提供理论依据.很多作者曾在实验室观测到岩石标本变形引起的热辐射变化[14~27].本文所介绍的实验选择了常见的雁列构造作为研究对象.实验中用红外热像仪记录了变形过程中的热红外辐射温度的变化,并用接触式测温仪记录了与之同步的温度变化,两种独立仪器观测结果的对比研究增加了结果的可信度.由于实验设备中热像录制速度和温度测点快速扫描技术的改进,能够对热场时空变化过程做详细记录,发现更多有意义的现象[28~30].例如,很多人注意到断层失稳前有增温现象,但实际上失稳前还有降温变化,只是由于幅度小,很少有人提及.本实验利用新的设备条件,通过仪器记录揭示了失稳前的降温与升温过程,为探索断层失稳的前兆规律提供了实验根据.本文根据岩石标本实验结果,描述雁列断层结构失稳错动前后热场变化过程,主要分析雁列断层岩桥区、断层带内以及断层带外在黏滑前后由变形引起的温度和热辐射亮温相对变化.重点研究温度场先降后升的时空过程及其机理,并讨论了这些新认识对利用卫星信息研究地震前兆的意义.2 实验方法与观测技术实验标本为500mm 300mm 50mm 的房山花岗闪长岩,按31 雁列方式斜切标本,断层段充填石膏,模拟野外常见的压性和张性雁列断层结构(图1a,1b).实验在压力、位移可控的双向伺服压机上进行,使用了环境温度湿度计、热红外点测温仪等对实验环境进行监测,采取了多项措施控制红外背景噪声与扰动.实验中应用了红外热像仪和接触式测温仪同步记录岩石变形过程中热红外辐射的亮度温度场和温度场的变化(B rightness Temperature,以下简称亮温,在图中标为T B ).亮温虽然与实际温度不同,1142地球物理学报(Chinese J.Geophys.)50卷但是在本文中仍以温度( )来度量.考虑到热像仪固有的背景畸变与零点漂移问题,在数据处理时,进行了本底场畸变、零漂校正和低通滤波处理.铂电阻测温仪的分辨率为2 03mk 字,离差 1字.热像仪标称的分辨率 0 06 ,经过本底场畸变和零漂校正以及对红外热像数据高频噪声进行低通滤波处理后,有明显提高.由于铂电阻测温仪的分辨率比热像仪高一个数量级以上,用之作为热像仪的校正基准[30].实验所使用的热像仪的绝对温度标定有较大的偏差,有待重新严格标定,以下仅讨论经过换算的亮温T B (热红外亮温温度)的相对变化,不涉及红外温度变化的准确量值.讨论内容涉及两次实验:压性雁列实验和张性雁列实验,实验环境温度分别为24 8 和26 9 ,湿度分别为0 75和0 63.图2 压性雁列断层4次粘滑事件前后的温度变化图左上角的数字表示事件失稳时刻,同时也是事件编号,曲线左侧数字表示温度传感器编号,黑色箭头指出明显的降温事件.Fig.2 Temperature variati ons around 4stick -slip even ts on the compressive en echelon structureNumerals on the upper left of each plot are the moment and serial number of a stick -slip event.Numerals at the left ends of curves are s ite numbers for thermometers same as in Fig.1在图1所示加载条件下,压性雁列岩桥区遭受压应力,而张性雁列岩桥区遭受张应力.在压性雁列实验中X 方向的载荷保持常数(5MPa).Y 方向按位移控制方式加载,位移速率保持常数为0 5 m s[30].在张性雁列实验中法向X 方向的载荷阶段性地保持常数(2 7和5 4MPa 两种大小),Y 方向的位移速率有阶段性的变化(分别为0 5和1 m s.此外,为了研究位移速率对热场的影响,部分时段还施加过10 m s 和50 m s 的位移速率.以下着重讨论压性雁列和张性雁列断层在失稳错动前后的温度和热辐射变化.3 实验结果3 1 压性雁列断层黏滑事件压性雁列标本变形过程包括弹性变形、粘滑、破裂三个阶段,在粘滑阶段和破裂阶段都发生了明显的断层失稳错动[30].本次实验中在粘滑阶段发生了7次大粘滑事件,这里着重讨论这些粘滑事件前后热场的变化.图2表示4次粘滑前后图1a 所示温度测点记录到的变化.由图可见,伴随粘滑事件,位于雁列岩桥区的测点 有明显升温,幅度达到0 01 以上,位于岩桥区内侧的断层附近测点 , , 也有明显升温,幅度小于或等于0 01 ,位于岩桥区外侧的断层附近测点 则有幅度较小的降温,远离断层的测点 变化不明显.值得强调的是,在升温之前,测点 有明显降温,幅度为0 001 (事件4086,4847表现较明显).降温幅度虽小,但几乎每次事件前均可看到.岩桥区内侧断层附近测点 , ,也同样显示了降温,而外侧的测点 未出现此种变化. 图3表示跨压性雁列右断层(Fr)条带区1~7(参阅图1a)的热辐射亮温平均值T B 随时间的变化,图中条带依次自岩桥区外向岩桥区内编号,断层带编号为4,图例示于左上角,红色和浅蓝色的箭头和数字表示造成快速升温的7次大失稳事件的时11434期马 瑾等:断层失稳错动热场前兆模式:雁列断层的实验研究图3 粘滑阶段跨压性雁列右断层(Fr)不同条带区的平均热辐射亮温T B 随时间的变化(a)和3492事件的放大图(b)条带依次自断层带外向断层带内编号,断层带编号为4,图例示于左上角,红色和浅蓝色的箭头和数字表示造成快速升温的7次大失稳事件的时刻.图3b 曲线上的数字表示条带编号,灰线表示应力变化Fig.3 Temporal variations of average brightness temperature T B of s trips across the ri ght fault section (Fr)on the compressive en echelon structure for stick slip stage (a)and enlarged 3492even t (b)Strips are numbered from outside to inside jog area and No.4i s the faul ts as s hown by bars with different col ors in upper left of (a),among which,red and cyan arrows wi th numerals are the moments of 7maj or stick -slip events which cause rapid te mperature rise.Numerals above curves on (b)are serial number of s trips.Gray curve denotes change of stress.图4 粘滑事件3492和4086前后跨右断层各条带平均红外辐射亮温T B 随时间和空间的展布横坐标表示观测条带的位置,绿线区域表示断层所在条带,纵坐标表示时间,黄线表示失稳时刻,等值线表示T B 值的分布.Fig.4 Temporal and spatial variations of brightness temperature T B around the events 3492(a)and 4086(b)across Fr on the compressive en echelon structureAbsciss as are 7s trips ac ross the fault from outside to inside jog area.Areas confined by green li nes are the fault.Ordi nates are ti me.Yell ow lines denote the moments of s tic k -slip events.Isoli nes denote dis tributi on of T B .刻.图3b 曲线上的数字表示条带编号,灰线表示应力变化.如图所示每次粘滑事件前后以断层带4(或者是岩桥区内侧紧邻断层的条带5)为中心出现明显增温,与相邻部位呈现明显的反差.在岩桥区外侧(条带1,2,3),处于较低应力水平部位,亮温T B 也低,在岩桥区内侧(条带5,6,7)处于较高应力水平部位,亮温T B 也高.由此推测,在不发生断层失稳错动的情况下,亮温T B 的分布随应力大小而变化.条带4位于断层上,失稳前其亮温T B 低于岩桥区内侧5~7条带,失稳前后逐渐转变为众条带中的T B1144地球物理学报(Chinese J.Geophys.)50卷最高值,在粘滑前后它是一个T B变化最活跃的部位.在发生粘滑前后的100~200s内,标本上各构造部位亮温T B发生分化,一些部位增温,一些部位降温,出现了与黏滑失稳有关的特殊变化格局.图3b 表示事件3492前后跨右断层各条带的亮温T B随时间的变化,更清楚地显示了上述现象.图4是压性雁列事件3492和4086前后的T B 变化过程,横坐标表示观测条带的位置,绿线区域表示断层所在条带,纵坐标表示时间,黄线表示失稳时刻,等值线表示T B值的分布.由图可见,在3492s 前后条带4成为众条带中的T B最高值区.在此高值区出现前(约3470s),在条带5、6处出现相对低值.断层的相对升温发生在失稳前几秒内,岩桥区一侧的降温发生在失稳前20s.这个现象在其他黏滑事件中均重复出现(如事件4086).值得指出的是,由于右断层的热像分析部位紧邻岩桥区,上述现象十分明显,而左断层分析部位远离岩桥区,T B变化不突出.3 2 张性雁列破裂失稳事件我们仅讨论张性雁列实验中的三个阶段,即张性岩桥区破裂阶段、高位移速率(1 m s),以及低位移速率(0 5 m s)下的粘滑阶段.以下分别分析这三个阶段失稳事件前后的热像变化过程.张性雁列岩桥区在2062s和2144s发生两次事件,后者是张性雁列实验中最大的失稳事件.该事件造成的应力降大,为9MPa.图5表示由张性雁列岩桥区两次破裂失稳造成的温度变化.由图5可见,伴随2062s失稳的应力降岩桥区内侧的测点 , , , 的温度均下降(其中, 先降后升),而岩桥区外侧的测点 和 温度均上升.在2062s岩桥区内侧的温度下降表示该区开始破裂,引起应力释放,而外侧的温度上升表示应力增加[28,29].伴随2144s失稳应力降,岩桥区内侧的测点 , , , 的温度先降,随后温度突升.岩桥区外侧的测点 温度上升,测点 温度下降.2062s事件没有引起温度突升,说明岩桥区虽然破裂,但尚未贯通,未引起快速错动. 2144s事件则相反,其后的温度突升显然是由断层快速错动引起的.突升幅度达0 04~0 05 ,比突降幅度大一个数量级(图5).测点 的温度下降后没有上升,显然是由于远离断层,受断层错动影响小.为了比较跨断层不同部位热辐射亮温T B的相对变化,研究了张性雁列跨左(Fl)、右(Fr)断层的7个条带热辐射亮温T B随时间和空间的变化,现以左断层(Fl)为例加以说明.由图1b可知,断层带编号为3,条带4、5、6、7位于岩桥区内侧.在2144s失稳前,这些条带的热辐射亮温平均值T B总体上低于失稳后.标本两侧亮温T B高,而断层带的亮温相对较低(图6).2144s前后,条带3、4温度突升,成为众条带中的最高值区,并迅速向断层内侧的条带扩展.与压性雁列粘滑前类似,在此高值区出现前十几秒,处于岩桥区内侧的条带5、6出现热辐射亮温T B 激烈起伏的降温变化.在2062s的小事件前后也出现类似的起伏变化.在失稳前十几秒的起伏降温显然与该处微破裂相关,可以说是失稳前兆.断层带的相对升温发生在失稳前几秒内,岩桥区一侧的亮温的起伏变化发生在失稳前十几秒以至更长.在实验条件下,整个异常升温持续时间仅20s至50s,然后恢复正常.以下讨论在侧压保持为5 4MPa,位移速率分别为0 5 m s和1 m s情况下的结果.前面讨论的2144s岩桥区破裂造成的应力降达9MPa(图5),而后续粘滑事件应力降显著变小.当位移速率较快时(1 m s),粘滑事件的时间间隔短(75s左右),粘滑应力降小(1 8MPa左右),而在位移速率较慢时(0 5 m s),粘滑事件的时间间隔长(230s左右),粘滑应力降较大(为2 5MPa).由图7可见,伴随失稳事件温度和热辐射亮温发生突升,但快速升温幅度相应变小.粘滑时断层附近的温度和热红外辐射亮温T B 分别增加0 005~0 01 和0 01~0 02 ,小粘滑事件的亮温变化幅度显著变小.此外,除了观测到失稳前后断层带相对升温外,降温现象可能被淹没在本底的差别中而变得不够显著.3 3 不同位移速率下温度的变化X方向的压力保持常数(5 4MPa),Y方向依次施加位移速率为0 5 m s、1 m s、10 m s以及50 m s,根据这样条件下的实验结果,分别研究了远离断层和断层附近部位温度的变化,分析时排除近断层区发生粘滑时的数据.表1 不同位移速率下的温升速率T able1 R ates o f temperature ris ing at varied dis placem ent ratesY D t位移速率( m s)远断层温升速率( 100s)近断层温升速率( 100s)0 50 000810 0011100 00280 091500 00330 61111454期马 瑾等:断层失稳错动热场前兆模式:雁列断层的实验研究图5 张性雁列失稳错动事件2062和2144前后温度随时间的变化曲线上的编号表示温度测点编号,测点位置参见图1b,标有P 的黑线表示应力,X P =2.7MPa,Y D t =1 m s.Fig.5 T emporal variations of temperature around the stick -slip event 2062and 2144on the extensionalen echelon structureNumerals on the upper left are numbers of sites for thermometers(see Fig.1b).Blac k curve with label P is stres s.X P =2.7MPa,Y D t =1ms.图6 张性雁列2062和2144事件前后左(F1)断层内外热红外辐射亮温T B 随时间的变化说明同图4.Fi g.6 T emporal and spatial variations of brightness temperature T B around the events 2062and 2144across F1on the extensional en echelon structureExplanation i s the s ame as Fi g.4.图7 两种位移速率下张性雁列断层黏滑失稳的温度与亮温T B 变化X P =5 4MPa;Y D t =1m s (a,b),Y D t =0 5 m s (c,d).灰色曲线表示应力;(a 、c)表示断层附近温度,曲线附近的数字表示温度测点的编号;(b 、d)表示左(Fl)、右(Fr)断层和岩桥区的亮温T B .Fig.7 Temporal variations of temperature and brightness temperature T B around s tick -slipevents on the extensional en -echelon structure at two displacement rates(a)and (b):di splacement rate Y D t =1 m s,Stress in X di rection X p =5 4MPa.(c)and (d):Y D t =05 m s,X p =5 4MPa.Dark gray curves are stres s.(a)and (c)are temperature vari ations near the fault,with numerals on the curves indicati ve of si tes for thermome ters.(b)and (d)are variati ons of brightness temperature T B on the left fault (Fl),right faul t (Fr),and jog area (Jog).1146地球物理学报(Chinese J.Geophys.)50卷由表1可见,当位移速率增大时,增温速率也变大.在同样速率下,速率增大对断层附近的影响远大于对远离断层部位的影响.4 结论与讨论4 1 结 论(1)热场前兆模式:本实验中,雁列断层多次失稳前观测到存在以岩桥区为主的降温和随后以断层带为主的升温,即 先降后升 模式.(2)热场前兆模式的机理:在断层带变形过程中,强度较高的非连续部位(如雁列岩桥区)对断层带的变形有一定的控制作用,这些部位的破坏可为两侧断层的滑动失稳提供必要的让位条件.因此断层错动失稳前在雁列岩桥区往往观测到裂纹扩展引起的声发射和应变变化以及在断层段观测到预滑[31~33].以往利用应变片、断层位移计和声发射观测到的断层失稳前的应变和断层位移变化,在本实验中通过热场变化又得到佐证.已有实验结果表明,压缩升温,拉伸降温,这是应力与温度之间的基本关系[28,29].岩桥区的破坏与应力释放是岩桥区成为降温中心的原因,与此同时,岩桥区的破坏给断层错动造成让位条件,断层开始预滑.随着断层滑动,摩擦升温机制发生作用,导致了以断层为主的升温过程.这就是引起热场 先降后升 变化的原因.(3)最佳观测部位:上述前兆模式涉及两种增温机制的转变,即由减压降温转变为摩擦升温.机制转变首先发生在岩桥区及与之邻近的断层段,因此,这个部位是断层失稳前兆的最佳观测部位.4 2 讨 论(1)压性雁列断层的较大黏滑事件中均可观测到断层附近温度 先降后升 现象,而张性雁列断层在岩桥区破坏后则几乎观测不到温度 先降 现象.压性雁列处于相对高温区,也是强挤压区;张性雁列处于相对低温区,也是强拉伸区.以往实验表明压性岩桥区可积累较高的应变能,区内可发生较强的应变释放,且岩桥区对滑动始终起着阻碍作用;而张性岩桥区在破裂后对断层错动几乎不构成障碍[31].由此可见,能否观测到哪类失稳前兆对断层带结构类型有依赖关系.(2)失稳事件大小对能否观测到失稳前温度和热辐射前兆的变化也十分重要.这里涉及背景温度场和摩擦温度场的关系.在实验中背景温度场与标本变形应力场有关,而摩擦温度场与断层错动有关.在错动速率和错动距离不够大的小事件中,断层内外的温度反差也可能不明显.(3)尽管热场 先降后升 模式在实验中被一再观测到,也利用以往实验结果对其成因作了初步解释,但由于传统的应变观测元件本身发热,因此应变场与热场的观测难以同时进行,热场与应力场之间的对应关系还有待实验数据的直接证明.本文根据实验中观测的雁列断层变形错动失稳前后引起的温度和热辐射亮温变化,讨论了雁列断层失稳前热场前兆演化模式,试图为分析地震前后可能出现的热场前兆及其分布特征提供参考.与地震失稳错动有关的震源附近温度可能很高[34,35].一些作者报道的卫星观测结果也显示地震前后温度变化也较大.实验中断层带用石膏充填,实验室的位移速率,位移量都很小,实验中也未考虑往往伴随破裂错动的深部物质上涌.因此,虽然实验结果清楚地显示了温度和热辐射的相对变化,但其大小与实际野外的观测可能无法比较.紧闭的断层带上部,能在多大程度上反映出深部错动断层面上的温度也值得进一步探讨.此外,地震过程涉及频域范围很宽的电磁波,很多人观测到的地光、地声、次声以至极低频的电磁波,频率上相差十几个数量级[36,37].不同频域涉及不同的学科,有不同的观测仪器.以往这些过程的研究都是独立进行,而地震过程却是统一的,需要进一步综合研究这些物理量之间的联系.致 谢 陈国强标定了测温仪精度,陈顺云、扈小燕、王凯英等参加了实验,与高祥林、单新建、屈春燕等进行了有益的讨论,对他们多方面的帮助在此一并致谢.参考文献(References)[1] Ouzounov D,Freund F.Mid-i nfrared e missi on prior to strongearthquakes analyzed by remote sensing data.Advance s in SpaceRe se arch,2004,33:268~273[2] Morzova L I.M ani fes tations of the lithos phere-atmosphere coupling ats trong earthquake i n Asia.Izvestia,Physics o f the Soild Earth,1996,32(5):453~458[3] Morzova L I.Dynamics of cloud anomalies above faults in peri ods ofnatural and induced sei smici ty.Izvestia,Physics o f the Soild Earth,1997,33(9):778~779[4] Morzova L I.Satellite meteorological i mages as carriers of informati onon seismic processes.Geology of Paci fic Oc ean,2000,15:439~446 [5] Tronin A A.Satellite thermal survey a new tool for the s tudies ofseis moactive regi ons.International J.o f Remote Sensing,1996,17:1439~1455[6] Tronin A A,Hayakawa M,M olchanov O A.Thermal IR s atellite11474期马 瑾等:断层失稳错动热场前兆模式:雁列断层的实验研究data application for earthquake res earch i n J apan and Chi na.Journalo f Geodynamic s,2002,33(2002):519~534[7] Nusi pov E,Abakanov T,Ospanov A B,Ospanov Am.Lugovskoeearthquake M ay23,2003 The Fifth Kazakhs tan-ChineseInternational Symposium,(Modern Geodynamlcs and Seis mic Risk ofCentral Asia).Al maty,2003 17~18[8] Tra mutoli V,Aliano C,Corrado R,et al.TIR s atellite techni ques formonitoring the earthquake ac tive regions:review of the li mits,achievements and pers pecti ves,2004,T53C-06,Fall M eeting,AG U,EOS,Nov.7[9] 陈梅花,邓志辉,贾庆华.地震前卫星红外异常与发震断裂的关系研究 以2001年昆仑山8 1级地震为例.地震地质,2003,25(1):100~108Chen M H,Deng Z H,Jia Q H.The relationship between thesatelli te i nfrared anomalies before earthquake and the s ei smogenicfault A cas e study on the2001Kunlun earthquake.Seismology andGeology(in Chi nese),2003,25(1):100~108[10] 单新建,屈春燕,马 瑾.卫星热红外观测与发震断层不同段落交替活动特征分析.大地测量与地球动力学,2005,25(2):58~62Shan X J,Qu C Y,Ma J.Satellite thermal infrared observation andanalys is on al ternate activi ty of different segments of s ei smogenicfault.J.o f Ge odesy and Geodynamics(in Chi nese),2005,25(2):58~62[11] 马 瑾,单新建.利用遥感技术研究现今断层活动的探索 以玛尼地震前后断层相互作用为例.地震地质,2000,22(3):210~215Ma J,Shan X J.An attempt to study fault activity using remote sensi ng tec hnology A case of the Mani earthquake.Seismology andGeology(in Chines e),2000,22(3):210~215[12] 马 瑾,陈顺云,刘培洵等.用卫星热红外信息研究关联断层活动的时空变化 以南北地震构造为例.地球物理学报,2006,49(3):816~823Ma J,Chen S Y,Liu P X,et al.Te mpora-l spatial variations of associ ated faulting inferred fro m s atellite infrared informati on:A casestudy of the N-S sei smo-tectonic zone i n Chi na.Chinese J.Geo phys.(in Chines e),2006,49(3):816~823[13] 陈顺云,刘培询,刘力强等.地表热红外辐射的小波分析及其在现今构造活动研究中的意义.地球物理学报,2006,49(3):824~830Chen S Y,Li u P X,Liu L Q,et al.Wavele t analysis of thermal infrared radiation of land surface and its i mple mentation in the s tudyof current tectonic activity.Chinese J.Geophys.(i n Chinese),2006,49(3):824~830[14] 崔承禹,邓明德,耿乃光.在不同压力下岩石光谱辐射特性研究.科学通报,1993,38(6):538~541Cui C Y,Deng M D,Geng N G.Study on the features of spec trum radiation of rocks under di fferent loadi ng.Chinese Sc ie nce Bulletin(inChi nese),1993,38(6):538~541[15] 邓明德,耿乃光,崔承禹.岩石应力状态改变引起岩石热状态改变的研究.中国地震,1997,13(2):179~185Deng M D,Geng N G,Cui C Y.The s tudy on the vari ation ofthermal state of rocks caused by variati on of stres s s tate of rocks.Earthquake Research in China(in Chinese),1997,13(2):179~185 [16] 董玉芬,王来贵,刘向峰等.岩石变形过程中红外辐射的实验研究.岩土力学,2001,22(2):134~137Dong Y F,Wang L G,Li u X F,et al.The experi mental research of the infrared radiati on in the proces s of rock deformation.Rock andSoil Mechanic s(in Chinese),2001,22(2):134~137[17] 耿乃光,崔承禹,邓明德.岩石破裂实验中的遥感观测与遥感岩石力学的开端.地震学报,1992,14(增刊):645~652Geng N G,Cui C Y,Deng M D.Remote sensi ng detec tion of rock frac turing e xperiment and the begi nning of re mote rock mechanics.Acta Seismolo gica Sinic a(in Chines e),1992,14(Suppl.):645~652[18] 耿乃光,崔承禹,邓明德等.遥感岩石力学及其应用前景.地球物理学进展,1993,8(4):1~7Geng N G,Cui C Y,Deng M D,et al.Remote sensing rock mechanics and its application prospects.Progress in Geo physics(inChines e),1993,8(4):1~7[19] 吴立新,王金庄.煤岩受压红外热像与辐射温度特征实验.中国科学(D辑),1998,28(1):41~46Wu L X,Wang J Z.Features of i nfrared thermal i mage and radiati on temperature of coal rocks loaded.Science in China(Ser D)(inChines e),1998,28(1):41~46[20] 刘善军,吴立新,吴育华等.受载岩石红外辐射的影响因素及机理分析.矿山测量,2003,3:67~70Liu S J,Wu L X,Wu Y H,et al.Anal ysi s of affecting factors and mechanics of i nfrared radiation comi ng from l oaded rocks.MineSurveying(i n Chinese),2003,3:67~70[21] 钱家栋,邓明德,尹京苑等.雷达用于地震预测的基础实验研究.地球物理学报,2005,48(5):1103~1109Qian J D,Deng M D,Yin J Y,et al.A basic experi mental study of earthquake prediction in terms of radar technology.Chinese J.Geo phys.(in Chinese),2005,48(5):1103~1109[22] 尹京苑,房宗绯,钱家栋等.红外遥感用于地震预测及其物理机理研究.中国地震,2000,16(2):140~148Yin J Y,Fang Z F,Qian J D,et al.Research on the application of infrared re mote sens ing in earthquake predicti on and its physicalmechanis m.Earthquake Research in China(in Chinese),2000,16(2):140~148[23] Wu L X,Li u S J,Wu Y H,et al.Precursors for rock fracturi ng andfailure Part :IRR i mage abnormalities.International Journal o fRoc k Mec hanics&Mining Sciences,2006,43:473~482[24] Freund F.Ti me-res ol ved s tudy of charge generati on and propagati onin i gneous rocks.J.Geo phys.Re s.,2000,105(B5):11001~11019[25] Freund F.Charge generati on and propagation in i gneous rocks.Journal o f Geodynamic s,2002,33:543~570[26] Freund F.On the electrical conducti vity structure of the stablecontinental c rus t.Journal o f Geo dynamics,2003,35:353~388 [27] Freund F T,Takeuchi A,Lau B W S,et al.Sti mulated infraredemission from rocks:as sessing a stres s i ndicator.Earth Discuss,2006,1:97~1211148地球物理学报(Chinese J.Geophys.)50卷。
断层几何结构与物理场的演化及失稳特征
断层几何结构与物理场的演化及失稳特征
马瑾; 马胜利
【期刊名称】《《地震学报》》
【年(卷),期】1996(018)002
【摘要】在双轴加载条件下，研究了几种具不同几何结构的断层系变形破坏过程中应变、断层位移和声发射事件的时空分布，并对典型失稳事件的特征进行了分析．研究表明：具不同几何结构的断层系有不同的变形物理场演化图象；根据物理场演化特征和变形机制的差异，可识别出两类粘滑型失稳、破裂型失稳及混合型失稳，不同类型的失稳在前兆上有明显差异；失稳类型与断层几何结构及变形阶段密切相关．因此，研究自然界断层的几何结构，对地震预报和地震前兆观察研究极为重要．
【总页数】8页(P200-207)
【作者】马瑾; 马胜利
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】P542.3
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1.5°拐折断层在黏滑过程中物理场演化与交替活动的实验研究 [J], 云龙;郭彦双;马瑾
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万全断裂的几何结构和活动特征
万全断裂的几何结构和活动特征周江林;尤惠川;周月玲;邵翠茹;杨歧焱;李津津;张征宇【摘要】本文根据实地调查和探测资料对万全断裂的几何结构和构造活动进行分析与研究,结果表明:该断裂是洋河盆地北缘断裂带的组成断裂之一,由南、北两段斜列组成,呈北东-北北东走向展布,为正断层,长约15km;断裂在第四纪期间持续活动,控制着附近地区的构造演化和地貌发育:西北侧中生代地层抬升,形成低山丘陵；东南侧地块下降,接受第四纪堆积,构成山间盆地；晚更新世以来单条断层的平均垂直活动速率大于0.03-0.3mm/a.%Based on detailed investigations and geophysical prospecting, we study the geometrical characteristics and tectonic activities of Wanquan fault in northwest of Beijing in this paper. This fault strikes mainly northeast or northeast to north, dipping to southeast, and extends over a length of 15km. It is a major geological and geomorphic margin, controlling the neotectonic movement in this region. On the southeast side of Wanquan fault there is Late Quaternary unconsolidated deposits, forming basin or deposition; but on the other side there is Mesozoic volcano debris, forming lower- mountains and hills. Wanquan fault is a normal fault with southeast-dipping of medium-high-angle. This fault is active in Quaternary. Since the middle-late time of late Pleistocene, the average rate with vertical slip of single fault is about 0.03-0.3mm/a, but the fault has multiple slipping surfaces, and a total large-rate with vertical slip will be estimated.【期刊名称】《震灾防御技术》【年(卷),期】2012(007)004【总页数】9页(P348-356)【关键词】万全断裂;几何结构;构造活动【作者】周江林;尤惠川;周月玲;邵翠茹;杨歧焱;李津津;张征宇【作者单位】中国地震局地球物理研究所,北京100081;中国地震局地球物理研究所,北京100081;河北省地震局,石家庄050021;中国地震局地球物理研究所,北京100081;河北省地震局,石家庄050021;河北省地震局,石家庄050021;中国地震局地球物理研究所,北京100081【正文语种】中文引言万全断裂地处晋冀蒙交接地区，是洋河盆地北缘断裂带的组成断裂之一。
浅谈一种常见地质现象—断层
浅谈一种常见地质现象—断层论文提要断层是一种普遍存在的地质现象,对于油气的运移和聚集起重要的控制作用。
它对人类既有利又有害。
认识各种断层，研究它的性质、分布规律、活动特点和成因,有助于利用它有利于人类的一面，避开它不利于人类的一面。
断层除了找矿物勘探，水文地质、工程地质、地震有密切关系外，和石油地质也有紧密的联系,它的一方面可以起到聚集油气的作用，另一方面又会破坏已经形成的油气藏.野外观测是研究断层的主要途径，它包括发现和判别断层存在的标识;确定断层的性质和类型；测量断层的产状要素；查明断层的发育和形成时期；研究断层和矿产的关系等多方面的内容。
正文一、断层的定义地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层.地壳中的一个裂口或破裂带，而且沿着它相邻的岩体发生了运动。
断层长度变化很大，从几厘米至几百公里不等，两盘之间的位移量也可有这样大的变化.地壳中岩石的断裂。
地壳的挤压力或张力使断裂两侧的岩块发生相对位移。
断层的长度可由几公分到数百公里，沿断裂面(断层面)的位移也可由不到1公分到数百公里。
位移往往分布在由无数单个断层组成的断层带内，断层带可宽数百分尺。
断层分布不均匀，在某些大区域内一个断层也没有;而一些地区则被各样大小的无数断层所切割。
断层有直立的、水平的，或向任何角度倾斜的。
断层面上部的岩块称为上盘；下部的称为下盘.二、断层存在的标识（一）断层的重复与缺失由于断层作用破坏了地层的正常层序，可以造成地层的重复与缺失.它一般是走向正断层或逆断层造成的（如图1所示）。
（二）构造的不连续主要表现为岩层、岩脉、矿层、褶曲轴线等在延伸方向上突然中断或错开,这是断层存在的直接标志。
（三）断层面（带)的构造特征1、擦痕:是断层两侧的岩块相对滑动和摩擦留下的痕迹，是断层运动过程中由被压碎的岩石细颗粒在断层面上碾磨划而成的。
2、破碎带及构造岩:断层破碎带是由于断层两盘岩石的相互挤压、错动中常使断层面附近的岩石被挤压搓碎，形成与断层面平行的破碎带。
断层力学的理论与实践
断层力学的理论与实践断层力学指的是研究地震活动中断层的滑动与破裂机理和动力学特征的学科。
在地球科学、地震学、地质学等领域中，断层力学是一个重要的分支，其理论研究和实践应用都有深入的意义和重要性。
本文就断层力学的理论和实践进行介绍和分析，以期能更好地了解这个学科的基本要素。
一、断层力学的基本概念断层是地球表面的一道分界线，分隔着不同地质单元。
断层的发生与活动会产生地震等自然灾害，因此其研究具有重要的科学和社会意义。
断层力学就是研究断层滑动与破裂的理论，它是地震力学和土工力学的重要组成部分。
断层力学的研究对象是断层，这里的断层是指地球地壳或者岩石圈内的一种分离引力带。
断层力学的理论研究主要包括断层的物理特性、运动和应力场等内容。
断层力学还可以应用于工程勘探、地震预测等实践应用中。
二、断层力学的理论内容1. 断层的物理特性断层的物理特性是指断层在地球内部的位置、形态和特征等。
通过对断层的物理特性的研究，可以了解断层的发生和演化规律，从而更好地进行地震预测和风险评估。
2. 断层的应力场断层的应力场包括了断层的应力、应变和变形等。
通过对断层应力场的分析，可以了解地震的产生机制和规律，准确预测地震的时间和地点，从而为人们避免地震带来的损失提供科学的依据。
3. 断层运动学断层运动学是指断层的运动学特性，包括滑动位移、滑动速度和滑动距离等。
通过对断层运动学的研究，可以分析和预测地震的破坏程度和范围，为地震预测提供有力的依据。
三、断层力学的实践应用1. 地震预测地震预测是通过对地震早期的物理场和地质特征进行观测和分析，预测地震的时间、地点、震级、震源、磁场等。
断层力学是地震预测的重要理论基础之一，通过对断层的应力分析、滑动位移和应力溢流等方面的研究，提供了科学的地震预测方法。
2. 工程勘探断层力学还可以应用于工程勘探中。
在勘探和建设过程中，考虑到断层的存在和运动状况，可以更好地预防和避免由断层引起的地质灾难和工程事故。
论文 678
6 构造复杂程度及其变动情况6.1构造复杂程度断层(a)：葛亭井田在区域构造上处于南北向的济宁地堑构造内，属于滋阳背斜的南翼，兖州济宁向斜的北翼，地层总趋势是向南倾斜，地层走向一般为北东30°～60°，局部呈北北东～北西走向，地层倾角西部为4～15°，东部＞10°。
本矿井位于南北向济宁地堑构造的东部，区域性大断裂对矿井内的断层起着明显的控制作用，矿井内断层不论是在方向上还是在形成时间、形成次序上均与区域断裂一致，具有区域断裂的特点。
本矿井断层分为近南北向、东西向、北东向和北西向（弧形）四组。
井田内大于10ｍ的断层共87条，4.17/km2, 该区断层发育程度为Ⅲa类。
褶皱(b)：本矿井整体上为一向斜形态并发育次级褶曲，煤层走向变化大，其轴向以南北向为主，近东西向褶曲次之。
主要褶曲为南张向斜、东部的N6-9向斜及西部的S8-1向斜、党庄向斜、崔庄向斜；其次有钱海向斜、钱海西向斜及魏堂东南背斜、钱海西背斜。
地层产状发生变化较大，本区东部及北部地层倾角较陡，局部地段大于30°，可定为Ⅲb类。
本矿井内大于10ｍ的断层共87条，4.17条/km2, 大、中型断层较多，断层发育程度为Ⅲa类；矿井内主要褶曲为南张向斜、东部的N6-9向斜及西部的S8-1向斜、党庄向斜、崔庄向斜；其次有钱海向斜、钱海西向斜及魏堂东南背斜、钱海西背斜。
地层产状变化较大，本区东部及北部地层倾角较陡，局部地段大于30°，褶曲复杂程度可定为Ⅲb类。
综合确定本矿井地质构造复杂程度为三类（复杂）。
6.2构造变动情况6.2.1 断层变动情况（1）根据井下生产巷道实际揭露情况及三维地震资料成果对F1、F2、F3、F4、F6、F7、F8、F11、F11-1、F11-2、F13、F19、 F25、F27、F29断层的局部位置做了适当调整和修正。
（2）通过矿井延深区西块段和东块段三维地震勘探新发现增加落差≥10m 的断层55条，落差＜10m的断层57条；生产期间3、16煤层开拓、开采巷道实际揭露落差＜10m的断层292条。
断层规律总结
断层规律总结引言断层是地壳中产生的一种构造性变形模式，它是指在地壳岩石中由于内部应力作用而发生的断开和错动现象。
在地质学领域，断层的研究对于理解地球历史、地壳演化、地震动力学等方面具有重要意义。
本文将总结断层规律的一些重要特征和发现，以期对断层的理解有所加深。
主体1. 断层的定义和分类断层是指地壳中由于地质构造运动而产生的岩层破裂和错动现象。
根据断层错动方向和地壳应力情况，可以将断层分为正断层、逆断层和走滑断层。
正断层是指断层上盘相对于下盘沿着断层面向上错动的断层，逆断层则相反；走滑断层是指断层面上盘与下盘相对的平行滑动的断层。
2. 断层的形态特征断层的形态特征可以描述为断层面、断层带和滑动面。
断层面是指断层上下盘之间相对错动的界面；断层带是指断层面区域附近的岩石带，通常表现为破碎、变形或附带矿化等特征；滑动面是指断层上下盘之间相对错动的表面。
3. 断层的分布规律断层分布受地壳运动、构造应力和地质条件等因素的影响。
一般来说，断层在地球表面的分布呈现出一定的规律性。
在构造边界和板块交界带附近，断层分布相对密集，而在内陆地区则相对稀疏。
此外，断层的程度也会随着地质时代的变化而发生变化。
4. 断层的位移规律断层位移是指断层上下盘中岩层相对错动的程度。
根据断层的位移特征，可以将断层分为大断裂和小断裂。
大断裂是指位移较大的断层，通常具有明显的地形地貌特征；小断裂则相对位移较小，往往需要借助专业工具才能观测到。
5. 断层的活动规律断层的活动性是指断层在地质历史中的运动情况。
断层活动可以导致地质灾害，如地震和地面塌陷等。
通过研究断层的活动规律，可以预测地震活动和地壳变形情况，从而为地质灾害的防治提供依据。
6. 断层与地震的关系地震是由于断层活动产生的地壳振动。
断层的数量、位移、断层面的性质等因素都会影响地震的规模和强度。
研究断层与地震的关系可以帮助我们更好地理解地震的发生机制，从而提高地震预测和防范的能力。
结论通过对断层的定义、分类、形态特征、分布规律、位移规律、活动规律以及与地震的关系进行总结，可以得出以下结论： 1. 断层是地壳中常见的构造性变形模式，具有重要的地质学意义。