汶川地震断层渗透性及同震热压作用

断层带渗透性对于认识断层带内流体活动状况、断层强度、摩擦稳定性以及同震热压作用等至关重要。到目前为止，缺少必要的实验数据和约束限制了人们对"流体"或"流体压力"与汶川地震的关系的认识程度。本项目在野外调查的基础上，通过对映秀-北川断裂进行跨断层剖面的渗透率测量(包括部分汶川地震科学钻样品)，给出该断层在不同深度的渗流能力。结合粒度分析和矿物成分分析结果，建立该断层带流体活动的基本模式，进一步探讨汶川地震断层带是否具有封闭深部存在高压流体的条件。基于汶川地震断层泥的渗透率-孔隙度测量结果，数值模拟并探讨汶川地震的同震热压效应。无论从流体与逆冲型地震的关系以及现阶段汶川地震相关研究需求(如水库蓄水对地震影响；防震减灾工作的部署)来看，本研究都具有十分重要的意义。

地震断层带的渗透性对于理解断层带流体活动及其在地震滑动弱化中的作用具有重要意义。本项目系统测量了汶川地震断层带岩石的传输性质，获得大量汶川地震断层岩的渗透性、孔隙度及比储流率数据，包括不同深度，不同岩性及不同构造部位。在此基础上，得出几点重要结论：.1) 映秀-北川断裂呈现为“M”型典型渗透率结构，即断层泥和两侧围岩低渗，断层破碎带高渗。因此，具有宏观渗透率各向异性，断层流体趋向于在角砾岩带中流动。.2) 和其他大地震断层相比，如Chelungpu断层，Nojiama断层，San Andreas断层，映秀北川断裂的断层泥具有极低的渗透率，最低达到7.3×10-22 m2（165 MPa）。.3) 断层岩渗透率和其粘土含量及粒度具有相关性，即粘土含量越高、颗粒越细，其渗透率越低。.4) 对沿着汶川地震地表破裂带的12个露头的渗透率测量显示，地震的近地表同震位移量一定程度上与其断层泥的渗透率及断层带的结构相关。渗透率高（>1×10-18 m2）的位置不易发生大的同震滑移；发生大的同震滑移的地方通常具有低的渗透率（<1×10-20 m2）. .基于渗透率测量，结合高速摩擦实验及成分分析结果，对汶川地震的同震热压过程进行了数值模拟。.1）对映秀北川断层擂鼓赵家沟剖面以及平武县水观乡平溪剖面的数值模拟结果显示：同震热压作用对汶川地震对地表破裂的某些大滑移点的同震滑动起到了弱化作用；模拟得到的滑动弱化距离等与地震学参数一致；蒙脱石的伊利石化可能对同震滑动弱化起到重要作用。.2）对映秀北川断裂沿地表破裂带的12个露头剖面的模拟工作发现，断层的同震热压作用于地震破裂带在近地表的滑移量、滑移速率具有较好的正相关关系，即在类似的构造条件下，热压作用易发生的地方倾向于有大的滑动。