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JGR:岩石表面粗糙度并非断层的主控因素

   

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  2023年1月11日,《地球物理研究杂志:固体地球》(Journal of Geophysical Research: Solid Earth)发表题为《断层表面粗糙度的尺度依赖性》(On the Scale-Dependence of Fault Surface Roughness)的文章指出,表面粗糙度在断层中发挥的作用可能要比之前认为的小得多,即表面粗糙度可能不是断层性质随规模变化或发生滑动而发生变化的主要控制因素。 

  当两块岩石在断层带相互作用时,岩石表面的粗糙度可能会对断层滑动所造成的结果产生影响,但其中的作用机理至今仍不清楚。前人将“表面粗糙度”定义为相对于单个表面长度的振幅,表面粗糙度被认为对抗剪强度有显著影响,而来自美国地球物理联盟的研究人员提出使用新的表面粗糙度定义来解释粗糙度是如何影响断层的,结果表明:当表面粗糙度定义为平均高度与表面长度的比值时,表面粗糙度与表面长度的大小密切相关,表面粗糙度在越大的尺度上将会越小,而如果将表面粗糙度定义为振幅与波长的比值,那么表面粗糙度几乎与表面长度无关,此时表面轮廓曲线接近布朗运动位移曲线,在短波长处呈略光滑状。所以对表面粗糙度的分析是可以用振幅与波长的比值直接进行,使用归一化傅里叶变换后发现表面粗糙度曲线在谱域中近似完整地保持了尺度依赖性和实际振幅,与其他断层和剪切带相比时在表面粗糙度曲线也能见到类似特征(局部出现滑动或保持平滑),这说明表面粗糙度对尺度缺乏依赖性表明它不是剪切带演化的主要控制因素。 

  研究人员表示,与传统的基于长度的度量单位相比,新的表面粗糙度定义基于波长的指标将更简单,也能适用于各种规模的断层。这可以帮助研究人员更好地理解粗糙度如何影响断层。(王晓晨 编译)

  来源:中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2023年第04期          

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