断层失稳滑动观测与瞬态过程分析

对断层粘滑过程中失稳滑动瞬间的力学过程展开研究。通过实验室剪切摩擦实验，观测高速滑动阶段的瞬时波动应变场，沿断层的位移变化，微破裂产生的声发射信号，全场位移与速度等等，揭示其时间过程与空间展布形态。提供关于瞬态滑动过程中的各种力学参数的变化规律，研究断层破裂的启动，扩展、停止等阶段上各参数的行为、作用以及他们之间的相互关系。从微观，瞬态角度认识断层失稳滑动的物理本质。建立关于断层失稳滑动的动态时空结构模型，探讨断层形貌变化（主要参量为粗糙度）的影响。其结果对地震过程的理解，特别是浅源粘滑型地震的前兆过程、空间分布，地震能量释放与迁移，余震序列的规律预测都具有重要的参考价值，对大型地下工程稳定性研究，破坏过程预测也具有借鉴意义。

Reid根据旧金山地震现场调查结果提出了弹性回跳模型，Brace通过岩石实验指出弹性回跳产生地震的物理机制是摩擦过程中的震颤滑动。他们都没有否定地震机制与过程的复杂性。Byerlee把地壳深部的摩擦系数归于常数，Dieterich企图证明摩擦行为仅仅受控于加载速度的刚性块体的阶跃滑动。他们把问题大大简化了。问题的关键是岩石摩擦滑动失稳的物理过程到底如何？如果其物理过程不能随意简化，研究问题的入手点就要重新选择。. 随着技术进步，特别是高速数字化仪器与光学测量仪器的出现，很多科学家已经发现了失稳瞬间的预滑、成核相等等瞬时过程，揭示出即使在失稳滑动的瞬间，震源过程也是极为不均匀的。在失稳过程中断层面上出现复杂的变形图像，在几百微秒的瞬间断层面可能时开时合，应力波沿着断层面起伏变化传播瞬息万变。在失稳滑动的短瞬之间，断层带经历了极其复杂的过程，值得深入研究。. 本项目的研究目标确定为：. 探讨粘滑过程中高速滑动阶段的时空变化结构，描述结构变化的主要参数为应变波、断层扩展的声发射信号、断层位移以及宏观错动速度等。系统分析瞬态高速滑动过程中各种力学参数的变化规律，进一步研究断层破裂的启动，扩展、停止等阶段上各参数的行为、作用以及他们之间的相互关系。从微观、瞬态角度认识断层失稳滑动的物理本质。. 本项目所取得的主要成果如下：. 1）提出了震颤回跳震源物理模型. 震颤回跳模型从时间空间两个方面描述了断层失稳滑动的基本特征：. 时间过程：. 实验确定在一次失稳滑动过程中，沿断层带典型应变释放过程可以分为三阶段：I预滑相；II 高频振荡相 III 调整恢复相。 . 空间分布：. 受不同的构造部位的控制，失稳滑动过程中各个阶段在样品上不同位置的起点并不相同，特别是含有二次以上高频振荡相的滑动破裂的起点位置不同形成了多点破裂的格局。. 2）建立了先进的瞬态过程实验观测平台. 断层失稳滑动过程实验观测平台具有多参数联合观测，宽频带连续记录与空间分辨率高等等技术特点。 . 本项目的完成为深入开展震源物理与亚失稳地震预报模型研究提供了基础。