滑动速率、状态、温度与正应力对断层摩擦的影响

慢滑移事件和地震的机制由活动断层带中岩石的本构行为控制，而这些行为对多种因素高度敏感，包括岩性、温度、围压与孔隙流体压力以及滑移速率等。理解断层的摩擦特性对于预测地震周期的许多方面至关重要，例如震源特性、地震的重复模式以及远程触发的机制等。在此，我们描述了一种适用于多种类型岩石的本构模型，该模型解释了断层摩擦对滑移速率、状态、温度和正应力的依赖性。此外，我们阐释了摩擦稳定性与自然及诱发地震性相关，且涵盖了脆性-塑性转变的不同应力和水热条件下的演化。摩擦强度由粗糙界面处形成的接触点面积或断层泥中颗粒间的接触控制，并遵循关于正应力的非线性函数。该物理模型解释了温度、正应力和滑移速率变化后的直接效应和演化效应，以及摩擦参数对环境物理条件的依赖性。愈合机制和变形机制的竞争解释了多种岩石类型的断层稳定性对温度、滑移速率和有效正应力的依赖性。孕震带底部的脆性-韧性的转变也可被半脆性变形机制的热压激活解释。该模型统一并扩展了先前的公式，为解释地球脆性层和塑性层中的岩石变形提供了一个统一框架。