水热作用下花岗岩和辉长岩的中-高速摩擦性质研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:41774191
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:D0414.地球和行星物理实验与仪器
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:马胜利; 王羽; 马玺; 陈进宇; 李晓慧;
- 关键词:
项目摘要
The frictional properties of seismic faults are perceived as one of the most important factors that control the nucleation and propagation of earthquakes. In the past 20 years, intermediate- to high-velocity (ca. mm/s–m/s) rock friction studies deepened our understanding on earthquake physics, in particular the dynamic weakening mechanisms of seismic faults. However, by now, technical challenges related to heating technology and pore fluid confinement during rapid shear impeded to perform experiments under conditions typical of the ambient conditions of natural faults (e.g. hydrothermal conditions). This limits our understanding on coseismic faulting within natural fault zones during earthquakes. Recently, a new externally heated pressure vessel (temperature up to 500°C; pore pressure up to 70 MPa) have been developed for the rotary-shear rock friction apparatus at State Key Laboratory of Earthquake Dynamics. Thanks to this technical improvement, in this project, we plan to carry out a comparative study of intermediate- to high-velocity frictional properties of granite and gabbro, which are both typical crystalline rocks at seismogenic depth, under hydrothermal conditions. The main concerns are (1) the effects of pore water and ambient temperature on the tribochemical processes and friction velocity dependences of the two rocks at intermediate slip rates; (2) the frictional melting and melt lubrication effects under hydrothermal conditions; (3) the mechanisms that control the frictional behaviors of the two rocks at intermediate to high velocities.
地震断层的摩擦滑动性质是控制地震成核和破裂传播的最重要因素之一。过去20年里,岩石中-高速(mm/s–m/s量级)摩擦实验深化了对地震物理过程,特别是断层动态弱化机制的认识。然而,限于快速滑动中加温方式和孔隙水密封等技术问题,目前国际上仍未开展过更接近自然断层环境条件下(如水热条件)的中-高速摩擦实验,这在一定程度上限制了对野外断层带同震断层作用的深入了解。最近,地震动力学国家重点实验室为旋转剪切岩石摩擦设备研制了外加温孔隙压力容器(温度最高达500°C,孔隙压最高达70 MPa)。得益于这一技术突破,本项目拟对壳内孕震深度范围内两种代表性的结晶岩——花岗岩和辉长岩开展水热条件下的中-高速摩擦性质实验研究。重点将探索(1)孔隙水和背景温度对两种岩石中速滑动下摩擦化学作用和摩擦速度依赖性的影响;(2)水热条件下的高速摩擦熔融与熔体润滑效应;(3)两种岩石中-高速摩擦行为的主控机制。
结项摘要
获取水热条件下断层的摩擦滑动性质是约束野外断层带滑动行为和地震成核条件的有效手段。本项目使用地震动力学国家重点实验室的旋转剪切岩石摩擦设备及配套的外加温孔隙压力容器(温度最高达500°C,孔隙压最高达70 MPa),对壳内孕震深度范围内代表性的结晶岩——花岗岩和辉长岩开展了水热条件下的低速至高速摩擦性质研究。取得的主要认识如下:(1)断层同震高速滑动起始阶段的磨损和局部熔融会通过产生细颗粒物质带来孔隙流体的圈闭效应,促进瞬态热压作用的发生。考虑这一效应,热压作用在渗透性相对较好的断层带也可能发生,因此可能是野外断层带上非常普遍的弱化机制;断层同震滑动中的等效渗透率也因而是一个快速演化的复杂物理量,难以被常规的渗透率实验估计准确。(2)辉长岩在滑动速率大于1 μm/s、孔隙水为液态和超临界态的条件下经历数百毫米位移的摩擦滑动后,均能呈现出显著的滑动弱化。滑动带内生成的非晶化物质的水岩相互作用是这一现象的可能原因。这些结果表明位移对断层准静态摩擦强度具有重要的影响。(3)背景温度能够促进辉长岩的动态弱化,flash heating可以解释这一现象;断层动态弱化随深部的变化未来值得在地震动态破裂的模拟中得到应用。(4)花岗岩和辉长岩在正应力相对较低的条件下,常温至400°C 均表现为速度弱化,这与前人的研究结果显著不同,反映了正应力对断层摩擦滑动稳定性具有重要影响。实验研究中需要同时满足正应力和温度的原位条件才可能准确地评估断层稳定性和地震危险性。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Flash Heating and Local Fluid Pressurization Lead to Rapid Weakening in Water-Saturated Fault Gouges
闪速加热和局部流体加压导致水饱和断层泥快速弱化
- DOI:10.1029/2018jb016132
- 发表时间:2018-10-01
- 期刊:JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SOLID EARTH
- 影响因子:3.9
- 作者:Yao, Lu;Ma, Shengli;He, Honglin
- 通讯作者:He, Honglin
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
柠檬酸溶解废锂离子电池正极材料的研究
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:化学研究与应用
- 影响因子:--
- 作者:席国喜;高修艳;姚路
- 通讯作者:姚路
可调谐二极管激光吸收光谱技术测量低温流场水汽露点温度
- DOI:10.3788/ope.20182608.1862
- 发表时间:2018
- 期刊:光学精密工程
- 影响因子:--
- 作者:聂伟;许振宇;阚瑞峰;阮俊;姚路;王斌;张步强;何亚柏
- 通讯作者:何亚柏
球载CRDS高灵敏度甲烷测量系统的研制
- DOI:10.37188/ope.20202809.1881
- 发表时间:2020
- 期刊:光学精密工程
- 影响因子:--
- 作者:袁峰;高晶;姚路;陈兵;何亚柏;胡迈;许振宇;阚瑞峰
- 通讯作者:阚瑞峰
锂离子电池正极材料研究进展
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:电子元件与材料
- 影响因子:--
- 作者:李伟伟;姚路;陈改荣;席国喜
- 通讯作者:席国喜
基于中速-高速摩擦实验研究含碳断层带的电导率特征
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:地球物理学报
- 影响因子:--
- 作者:韩明明;杨晓松;姚路;陈进宇;马胜利
- 通讯作者:马胜利
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
姚路的其他基金
断层亚失稳与地震短临前兆物理机制的实验与野外研究
- 批准号:42111530030
- 批准年份:2021
- 资助金额:15 万元
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
位移量和滑动历史对断层摩擦滑动稳定性影响的实验研究
- 批准号:42174223
- 批准年份:2021
- 资助金额:59.00 万元
- 项目类别:面上项目
位移量和滑动历史对断层摩擦滑动稳定性影响的实验研究
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:59 万元
- 项目类别:
断层亚失稳与地震短临前兆物理机制的实验与野外研究
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:万元
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
汶川地震断层岩在孔隙水压条件下的中-高速摩擦性质研究
- 批准号:41404143
- 批准年份:2014
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}