汶川地震断裂带粒度分布特征:对地震碎裂机制的约束

摘要：

断层岩的粒度分布包含岩石破裂机制、摩擦性质和地震能量分配等重要信息.筛分-称重和激光测量是分析断层岩三维粒度的2种有效方法,但每一种方法的测量范围仅有3个量级,难以全面反映断层岩的粒度分布特征.利用上述2种方法对汶川地震断层滑动带上的断层岩(简称断层岩)的粒度分布进行了测量,粒径测量范围从0.2μm至16mm,跨度达到5个数量级.结果显示:1)存在临界粒径dc(0.95～ 1.90μm).粒度大于和小于dc的颗粒满足不同的颗粒数(Nd)-粒径(d)分布关系,表明该断层岩的粒径分布不具有自相似性特征.2)利用粒度大于dc的颗粒计算出的分形维数与断层岩类型有很好的相关性,即断层带边缘的角砾岩的平均分形维数为2.6,核部压碎角砾岩的平均分形维数约为3.0,中心断层泥的分形维数约为3.5.粒径小于dc的颗粒的分形维数为1.7～2.1.分形维数的突变反映出断层破裂机制的复杂性,即在不同的粒度域,岩石的破裂机制不尽相同.3)依据粒度分析结果,估算出汶川地震断层泥的单位破裂能(Es)为0.63MJ/m2.

关键词：汶川地震断层带、粒度分布、自相似性、分形维数、磨碎下限、破裂能

所属期刊栏目：36

分类号：P313(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)

资助基金：地震动力学国家重点实验室自主研究课题LED2010A03;国家科技专项汶川地震断裂带科学钻探项目WFSD09;国家自然科学基金41372202

在线出版日期：2014-08-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：368-379