实验室重复地震与断层愈合

陈建业¹，Andre R. Niemeijer ²，Christopher J. Spiers ^2
1 中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室，北京  10029
2 荷兰乌得勒支大学高温高压实验室，荷兰
地震断层深部运动状态是震源物理研究最为重要的课题之一。“重复地震”通常指具有相似震级地震在接近位置重复发生，最新研究指出重复地震对于揭示断层加速运动和断层愈合具有独特优势。本研究开展石英断层泥高温高压断层旋转剪切实验，并监测实验中微地震事件。实验条件如下：温度600 ℃, 有效正应力25 – 150 MPa, 孔隙压力50 – 150 MPa，剪切速率0.1 – 300 μm/s。样品为环状样品（内外径分别为22、28mm），由上、下轴压杆施加轴向正应力，并在一端施加剪切力。实验时，不同主频的声发射探头置于一侧轴压杆底部连续记录剪切过程中的声发射信号。主要结论如下：1）上述实验条件下，石英断层泥处于脆塑性变形域，表现为周期性慢滑移或稳定滑动；2）实验中有重复声发射事件，具有相同波形和相近幅值。这些重复事件（姑且称为重复地震）的幅值和复发周期与加载速率的关系揭示重复事件具有约0.8 μm特征滑动位移，且其中断层愈合起主要控制作用；3）重复地震伴随着极小的宏观应力降（约0.01MPa）和缓慢的断层滑动速率（4 – 7倍加载速率）；4）重复地震的出现与断层正应力无关，与孔隙压力密切相关，仅在高孔隙压力测试中出现。最后，这些 “repeater”能在愈合实验中完美记录断层的愈合现象，得到Omori余震序列，且与由累计余滑位移曲线高度一致。上述认识对于利用断层脆塑性转化深度重复地震反应断层震源参数具有重要意义。
 

重复地震、震源物理、断层愈合、高温高压实验