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水热条件下白云石的摩擦滑动稳定性实验研究以及对潜在地震风险的启示
被引量：
1
1
作者
何邦超
张雷
《中国煤炭地质》
2023年第9期48-53,共6页
为了探讨含白云石断层的摩擦滑动稳定性,我们使用白云石断层泥开展了水热条件下的摩擦滑动实验研究。实验的有效正应力为60MPa,孔隙流体压力为20MPa,温度范围为25~150℃。实验过程中为了得到白云石摩擦强度系数的速度依赖性,我们将轴向...
为了探讨含白云石断层的摩擦滑动稳定性,我们使用白云石断层泥开展了水热条件下的摩擦滑动实验研究。实验的有效正应力为60MPa,孔隙流体压力为20MPa,温度范围为25~150℃。实验过程中为了得到白云石摩擦强度系数的速度依赖性,我们将轴向加载速率在5μm/s、1μm/s、0.2μm/s和0.04μm/s之间进行切换。在本研究的温度和压力条件下,我们发现白云石断层泥表现出低温的稳定的速度强化的摩擦滑动行为向高温不稳定黏滑的转变。白云石摩擦强度系数为0.65~0.7,没有表现出显著的温度依赖性。在25~50℃的温度范围,白云石表现出稳定的速度强化的摩擦滑动行为。当温度升高到100℃时,在0.2~0.04μm/s加载速率范围内表现出速度弱化并伴随着黏滑现象,而在1~5μm/s的加载速率下表现出显著的速度强化的摩擦滑动行为。白云石的速率依赖性参数(a-b)值随温度和有效正压力的升高和加载速率的降低表现出有稳定的滑动向不稳定地震成核的转变趋势。因此,对油气储层而言,当其上覆的白云岩岩层被断层穿过时,其在较低的温度范围内(<100℃)也具备了发生不稳定地震成核的条件,需要防范其发生诱发地震的风险。
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关键词
摩擦滑动稳定性
摩擦
强度系数
不
稳定
地震成核
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职称材料
水热条件下含橄榄石大洋玄武岩的摩擦特性实验研究
2
作者
张钰曼
张雷
何昌荣
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期1069-1080,共12页
玄武岩作为大洋地壳上的主要成分,研究其摩擦特性是更好地探究逆冲板块边界上大地震等力学行为机理的基础.为了研究少量橄榄石矿物是否会影响玄武岩的摩擦特性,本研究选用了国际大洋钻探计划(IODP)349航次获取的玄武岩样品,其中含有少...
玄武岩作为大洋地壳上的主要成分,研究其摩擦特性是更好地探究逆冲板块边界上大地震等力学行为机理的基础.为了研究少量橄榄石矿物是否会影响玄武岩的摩擦特性,本研究选用了国际大洋钻探计划(IODP)349航次获取的玄武岩样品,其中含有少量的橄榄石矿物.本次研究的实验温度范围为100~600℃,施加的有效正压力和孔隙水压分别为150 MPa和100 MPa.实验中玄武岩样品在300~400℃的温度条件下表现出不稳定的准静态震荡现象,并且在高温条件下(T>400℃)其剪切强度表现出显著的位移弱化现象,即摩擦系数随着剪切位移的进行而持续减小.在3 mm的剪切位移范围内,摩擦系数的变化范围为0.7~0.55.通过初步的微观剪切变形研究,我们推测橄榄石在摩擦实验过程中对一种弱矿物的生成可能起到了催化作用,但生成的弱矿物含量不足以显著地弱化断层泥的摩擦强度.同时微观构造分析也发现,随着温度的升高,断层泥的剪切构造由局部剪切向整体弥散性剪切变形转变,同时伴随着孔隙度的显著降低,因此我们认为剪切强度的位移弱化现象与流体参与下的颗粒间的压溶过程的逐步增强有关.
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关键词
玄武岩
橄榄石
摩擦
强度
摩擦滑动稳定性
位移弱化
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职称材料
水热条件下蛇纹石矿物的摩擦特性
3
作者
刘世民
张雷
何昌荣
《地震地质》
EI
CSCD
北大核心
2024年第2期235-250,共16页
蛇纹石矿物大量存在于俯冲带中,其独特的物理化学性质会对俯冲带动力学产生显著影响。开展蛇纹石矿物的摩擦实验研究有助于理解俯冲带中含蛇纹石断层的摩擦滑动稳定性及解释俯冲带断层的复杂错动行为。目前,实验室对于蛇纹石矿物的研究...
蛇纹石矿物大量存在于俯冲带中,其独特的物理化学性质会对俯冲带动力学产生显著影响。开展蛇纹石矿物的摩擦实验研究有助于理解俯冲带中含蛇纹石断层的摩擦滑动稳定性及解释俯冲带断层的复杂错动行为。目前,实验室对于蛇纹石矿物的研究已取得了很多成果。文中基于前人的研究工作,对以下2个方面进行了综述:1)蛇纹石矿物的稳定赋存状态及蛇纹石矿物之间的相互转换关系;2)控制蛇纹石矿物摩擦强度及滑动稳定性的因素,主要包括温度、孔隙流体及有效正应力的大小。研究表明,温度的升高可显著增大纤蛇纹石和利蛇纹石的摩擦强度。但对于叶蛇纹石而言,在较低的流体压力条件下,其摩擦强度表现出温度强化特征,而在较高的流体压力条件下却表现出温度弱化特征。蛇纹石矿物的摩擦强度均表现出显著的压力依赖性,其中纤蛇纹石的摩擦强度表现出更高的压力敏感性。在俯冲带地幔楔条件下叶蛇纹石可大量赋存。前人研究发现叶蛇纹石在较低的流体压力条件下随着温度升高会发生脱水反应,进而表现出不稳定的速度弱化现象;而在高压流体条件下,叶蛇纹石在低剪切变形速率下会表现出速度弱化现象,叶蛇纹石的摩擦滑动稳定性随剪切滑移速率的变化能够更好地解释俯冲带慢滑移现象。
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关键词
蛇纹石
摩擦
强度
摩擦滑动稳定性
慢滑移
俯冲带
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职称材料
龙门山断裂带断层岩在水热条件下的摩擦滑动特性实验研究
4
作者
张雷
《国际地震动态》
2014年第8期43-44,共2页
为了探索断层岩石在断层带不同温度和压力条件下其摩擦强度和摩擦滑动稳定性对于断层活动性的影响，我们采集了龙门山断裂带地震发生区段出露的自然断层泥样品和后山断裂带韧性剪切带中的富含层状硅酸盐矿物的糜棱岩样品进行了水热条件...
为了探索断层岩石在断层带不同温度和压力条件下其摩擦强度和摩擦滑动稳定性对于断层活动性的影响，我们采集了龙门山断裂带地震发生区段出露的自然断层泥样品和后山断裂带韧性剪切带中的富含层状硅酸盐矿物的糜棱岩样品进行了水热条件下的摩擦滑动实验研究。我们根据自然断层泥样品的XRD分析结果选取了5种具有不同矿物组合及含量的自然断层泥样品并在50MPa的初始围压和25℃～150℃的温度条件下进行了摩擦滑动实验。
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关键词
龙门山断裂带
自然断层泥
断层糜棱岩
层状硅酸盐矿物
有机质
摩擦
强度
摩擦滑动稳定性
速率和状态
摩擦
本构关系
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职称材料
题名
水热条件下白云石的摩擦滑动稳定性实验研究以及对潜在地震风险的启示
被引量：
1
1
作者
何邦超
张雷
机构
江苏长江地质勘查院
中国地震局地质研究所
出处
《中国煤炭地质》
2023年第9期48-53,共6页
基金
国家重点研发项目“川滇地区活动断裂三维公共模型与大震危险性研究”(2021YFC3000603)。
文摘
为了探讨含白云石断层的摩擦滑动稳定性,我们使用白云石断层泥开展了水热条件下的摩擦滑动实验研究。实验的有效正应力为60MPa,孔隙流体压力为20MPa,温度范围为25~150℃。实验过程中为了得到白云石摩擦强度系数的速度依赖性,我们将轴向加载速率在5μm/s、1μm/s、0.2μm/s和0.04μm/s之间进行切换。在本研究的温度和压力条件下,我们发现白云石断层泥表现出低温的稳定的速度强化的摩擦滑动行为向高温不稳定黏滑的转变。白云石摩擦强度系数为0.65~0.7,没有表现出显著的温度依赖性。在25~50℃的温度范围,白云石表现出稳定的速度强化的摩擦滑动行为。当温度升高到100℃时,在0.2~0.04μm/s加载速率范围内表现出速度弱化并伴随着黏滑现象,而在1~5μm/s的加载速率下表现出显著的速度强化的摩擦滑动行为。白云石的速率依赖性参数(a-b)值随温度和有效正压力的升高和加载速率的降低表现出有稳定的滑动向不稳定地震成核的转变趋势。因此,对油气储层而言,当其上覆的白云岩岩层被断层穿过时,其在较低的温度范围内(<100℃)也具备了发生不稳定地震成核的条件,需要防范其发生诱发地震的风险。
关键词
摩擦滑动稳定性
摩擦
强度系数
不
稳定
地震成核
Keywords
stability of frictional sliding
rictional strength
unstable seismic nucleation
分类号
P584 [天文地球—岩石学]
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职称材料
题名
水热条件下含橄榄石大洋玄武岩的摩擦特性实验研究
2
作者
张钰曼
张雷
何昌荣
机构
中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室
西藏自治区地震局
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期1069-1080,共12页
基金
国家自然科学基金项目“俯冲带蛇纹石矿物摩擦滑动特性实验研究”(41874218)资助。
文摘
玄武岩作为大洋地壳上的主要成分,研究其摩擦特性是更好地探究逆冲板块边界上大地震等力学行为机理的基础.为了研究少量橄榄石矿物是否会影响玄武岩的摩擦特性,本研究选用了国际大洋钻探计划(IODP)349航次获取的玄武岩样品,其中含有少量的橄榄石矿物.本次研究的实验温度范围为100~600℃,施加的有效正压力和孔隙水压分别为150 MPa和100 MPa.实验中玄武岩样品在300~400℃的温度条件下表现出不稳定的准静态震荡现象,并且在高温条件下(T>400℃)其剪切强度表现出显著的位移弱化现象,即摩擦系数随着剪切位移的进行而持续减小.在3 mm的剪切位移范围内,摩擦系数的变化范围为0.7~0.55.通过初步的微观剪切变形研究,我们推测橄榄石在摩擦实验过程中对一种弱矿物的生成可能起到了催化作用,但生成的弱矿物含量不足以显著地弱化断层泥的摩擦强度.同时微观构造分析也发现,随着温度的升高,断层泥的剪切构造由局部剪切向整体弥散性剪切变形转变,同时伴随着孔隙度的显著降低,因此我们认为剪切强度的位移弱化现象与流体参与下的颗粒间的压溶过程的逐步增强有关.
关键词
玄武岩
橄榄石
摩擦
强度
摩擦滑动稳定性
位移弱化
Keywords
Basalt
Olivine
Frictional strength
Frictional slip stability
Slip weakening
分类号
P313 [天文地球—固体地球物理学]
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职称材料
题名
水热条件下蛇纹石矿物的摩擦特性
3
作者
刘世民
张雷
何昌荣
机构
中国地震局地质研究所
出处
《地震地质》
EI
CSCD
北大核心
2024年第2期235-250,共16页
基金
国家自然科学基金(41874218)资助。
文摘
蛇纹石矿物大量存在于俯冲带中,其独特的物理化学性质会对俯冲带动力学产生显著影响。开展蛇纹石矿物的摩擦实验研究有助于理解俯冲带中含蛇纹石断层的摩擦滑动稳定性及解释俯冲带断层的复杂错动行为。目前,实验室对于蛇纹石矿物的研究已取得了很多成果。文中基于前人的研究工作,对以下2个方面进行了综述:1)蛇纹石矿物的稳定赋存状态及蛇纹石矿物之间的相互转换关系;2)控制蛇纹石矿物摩擦强度及滑动稳定性的因素,主要包括温度、孔隙流体及有效正应力的大小。研究表明,温度的升高可显著增大纤蛇纹石和利蛇纹石的摩擦强度。但对于叶蛇纹石而言,在较低的流体压力条件下,其摩擦强度表现出温度强化特征,而在较高的流体压力条件下却表现出温度弱化特征。蛇纹石矿物的摩擦强度均表现出显著的压力依赖性,其中纤蛇纹石的摩擦强度表现出更高的压力敏感性。在俯冲带地幔楔条件下叶蛇纹石可大量赋存。前人研究发现叶蛇纹石在较低的流体压力条件下随着温度升高会发生脱水反应,进而表现出不稳定的速度弱化现象;而在高压流体条件下,叶蛇纹石在低剪切变形速率下会表现出速度弱化现象,叶蛇纹石的摩擦滑动稳定性随剪切滑移速率的变化能够更好地解释俯冲带慢滑移现象。
关键词
蛇纹石
摩擦
强度
摩擦滑动稳定性
慢滑移
俯冲带
Keywords
Serpentine
friction coefficient
velocity dependence
frictional stability
slow slip
subduction zone
分类号
P589.1 [天文地球—岩石学]
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职称材料
题名
龙门山断裂带断层岩在水热条件下的摩擦滑动特性实验研究
4
作者
张雷
机构
中国地震局地质研究所
出处
《国际地震动态》
2014年第8期43-44,共2页
文摘
为了探索断层岩石在断层带不同温度和压力条件下其摩擦强度和摩擦滑动稳定性对于断层活动性的影响，我们采集了龙门山断裂带地震发生区段出露的自然断层泥样品和后山断裂带韧性剪切带中的富含层状硅酸盐矿物的糜棱岩样品进行了水热条件下的摩擦滑动实验研究。我们根据自然断层泥样品的XRD分析结果选取了5种具有不同矿物组合及含量的自然断层泥样品并在50MPa的初始围压和25℃～150℃的温度条件下进行了摩擦滑动实验。
关键词
龙门山断裂带
自然断层泥
断层糜棱岩
层状硅酸盐矿物
有机质
摩擦
强度
摩擦滑动稳定性
速率和状态
摩擦
本构关系
分类号
TU45 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
水热条件下白云石的摩擦滑动稳定性实验研究以及对潜在地震风险的启示
何邦超
张雷
《中国煤炭地质》
2023
1
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职称材料
2
水热条件下含橄榄石大洋玄武岩的摩擦特性实验研究
张钰曼
张雷
何昌荣
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
3
水热条件下蛇纹石矿物的摩擦特性
刘世民
张雷
何昌荣
《地震地质》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
4
龙门山断裂带断层岩在水热条件下的摩擦滑动特性实验研究
张雷
《国际地震动态》
2014
0
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职称材料
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