龙门山断层带内方解石机械双晶研究及对断层摩擦系数启示

摩擦系数作为断层滑动的重要参数，对断层稳定性和地震危险性评估具有指示意义，摩擦系数的获取是断层研究的重要内容之一。本研究通过统计龙门山断裂带地表断层岩中的方解石机械双晶密度，估算了断层岩所承受的历史最大差应力，进一步计算了断层的滑动摩擦系数。统计结果显示，断层岩中方解石双晶密度随距滑动面的距离减小呈明显升高的趋势，破碎带内为 87.39±35mm-1，滑动面附近为218.63±36mm-1，计算出的差应力分别为 182.28±25MPa和 288.30±25MPa，该特征表明断层滑动面附近持续承受差应力。用于双晶统计的样品采集于灰岩质断层岩中，以往地质调查资料显示这些断层岩的历史最大埋深约为 5km。综合上述深度和差应力值，以及前人对该区域构造应力的研究结果，计算得到龙门山断裂带在水平和逆冲滑动时的稳态摩擦系数分别为 0.61 和 0.13.上述计算采用的应力值为断层岩所承受的历史最大应力，因而给出的摩擦系数为稳态滑动摩擦系数上限。该结果与实验观察结果以及科学钻探研究结果一致，表明通过机械双晶估算断层稳态摩擦系数的方法具有可行性。