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简评地震成因的【粘滑说】

已有 6730 次阅读 2013-6-9 10:34 |个人分类:科普|系统分类:科研笔记| 弹簧-滑块模型, 地震成因的粘滑说

粘滑说是关于地震成因的一种假说。假说若成为理论，须得到充分的数据验证，并能解释观测事实。

粘滑说的定义：在地下较深的部位，断层两侧的岩石若要滑动必须克服强大的摩擦力，因此在通常情况下两盘岩石好像互相粘在一起，谁也动弹不了。但当应力积累到等于或大于摩擦力时，两盘岩石便发生突然滑动。

http://baike.baidu.com/view/10642614.htm

问题：断层两盘岩石突然滑动有地震发生吗？正如放一个圆球在斜面上从静止速度开始下滑有地震发生吗？突然滑动不一定代表地（强）震会发生。若不信，看看俺下面的分析：

若设断层运动的驱动力为P，断层间的摩擦力为F，断层间的介质为软弱物质【1】（图1），沿滑动面的位移为u，则：

Pu<Fu，断层不能运动，处于【粘】的状态；

Pu=Fu，断层处于临界滑动状态；

Pu>Fu，断层开始滑动。

图1 块体间仅有软弱物质的剪切滑动模型

显然，按照这个学说，当Pu>Fu时，断层开始突然滑动，但只能把克服摩擦力做的功（Pu-Fu）转换为断层（滑块）运动的动能，无弹性应变能释放，因为没有积累应变能的载体。强震的发生是释放储存在岩石中的弹性应变能，弹性能储存在哪里呢？地震学中常用的弹簧-滑块模型【2】是运动学模型，可解释粘滑现象，但不能解释强震孕育过程中监测到的震群、预震、前震、主震与余震等发生的机制。

当断层中有锁固段时（图2），情况就完全不同了，当Pu>F₁u（F₁为扣除锁固端长度部分，由滑块和软弱物质间产生的摩擦力），锁固段开始被加载，其开始积累应变能，是积累应变能的载体，伴随着锁固段的累进性破裂，会发生不同量级的地震。当其被剪断时，锁固段积累的应变能释放，断层突然滑动，主震发生。