Динамика деформирования тектонических разломов с пространственной неоднородностью структурных и фрикционных свойств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Гридин Григорий Александрович

• Гридин Григорий Александрович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Гридин Григорий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Глава 1.1. Сведения о структуре и эволюции разломных зон

Глава 1.2. Участки локализации различных режимов скольжения по разломам

Глава 1.2.1. Динамометаморфические преобразования пород при сейсмогенных подвижках

Глава 1.3. Механические свойства образцов горных пород, слагающих разломные зоны

Глава 1.3.1. Трение горных пород

Глава 1.3.2. «Сильные» и «слабые» участки разлома

Выводы к Главе

ГЛАВА 2. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСЕВОЙ ЗОНЫ ПРИМОРСКОГО РАЗЛОМА БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ

2.1. Краткий обзор изученности Приморского разлома Байкальской рифтовой зоны

2.2. Коллекционирование и изучение образцов горных пород

2.2.1. Методика полевого отбора образцов

2.2.2. Систематизация данных полевых исследований центральной зоны Приморского разлома

2.2.3. Построение профилей отбора образцов горных пород

2.2.4. Анализ каталога образцов горных пород Приморского разлома Байкальской рифтовой зоны

2.3. Электротомографическое изучение осевой зоны Приморского разлома

2.3.1. Основа метода сопротивлений

2.3.2. Методика проведения электротомографических измерений

2.3.3. Выделение ядра разлома по данным электротомографии

2.4. Комплексирование геолого-геофизических данных изучения Приморского разлома

Выводы к Главе

ГЛАВА 3. ЛАБОРАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ФРИКЦИОННОГО СКОЛЬЖЕНИЯ

3.1. Экспериментальный стенд двухосного нагружения RAMA

3.1.1. Создание пространственно-неоднородной структуры модельного разлома

3.2. Реализация динамических подвижек на разломах, содержащих контактные пятна с различными фрикционными свойствами

3.2.1. Структурные преобразования геоматериала контактных пятен

3.3. Закономерности реализации динамических подвижек на модельном разломе с различной конфигурацией контактных пятен

3.3.1. Приведенная излученная энергия динамических подвижек

Выводы к Главе

ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФРИКЦИОННОГО СКОЛЬЖЕНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ С ПРОСТРАНСТВЕННОЙ НЕОДНОРОДНОЙ СТРУКТУРОЙ

4.1. Симулятор QDYN

4.1.1. Описание модели, используемой в численных экспериментах

4.1.2. Структура интерфейса модельного разлома

4.2. Реализация различных режимов скольжения

Выводы к Главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшей структурной особенностью массива горных пород является его нарушенность и блочное строение (Садовский и др., 1987). Внутри блочной структуры можно выделить два состояния геосреды - консолидированное и неконсолидированное. В консолидированном состоянии (так называемые «свободные» структурные блоки) воздействие внешних сил вызывает согласованное деформирование среды как единого целого. Неконсолидированное состояние (конгломераты блоков и межблоковые контакты) характеризуется квазинезависимым деформированием слагающих отдельностей, при котором возникают несогласованные деформации, и в областях неконсолидированного состояния среды аккумулируется основная доля деформаций всего массива горных пород (Садовский и др., 1988).

При решении научных и инженерных геофизических задач важным является построение корректных структурных моделей геологической среды. На разных масштабных уровнях блоки разделяются различными нарушениями сплошности -тектоническими разломами, трещинами различного размера, зонами дробления, литологическими контактами и другими, - которые имеют более низкую прочность по сравнению с материалом блоков. Блоки размером более десятков километров разделены крупными разломами, которые сформировались в результате преобразования исходных пород протолита и представляют собой коллаж различных типов горных пород и минеральных образований (Scholz, 2003). Нарушения сплошности занимают малую долю объема земной коры, но именно их свойства определяют процессы накопления и релаксации тектонических напряжений, массо- и флюидопереноса и многие другие геологические и геохимические явления. Несмотря на то что исследованию строения и архитектуры разломных зон посвящено большое количество отечественных и зарубежных работ,

очевидно, что исследования структуры геосреды должны выполняться в привязке к конкретному классу решаемых геофизических задач.

Согласно существующим представлениям геомеханики разломов, релаксация сдвиговых напряжений, аккумулируемых в зонах тектонических разломов, осуществляется посредством фрикционного проскальзывания с разной скоростью. Режимы скольжения формируют непрерывный ряд от динамических разрывов со скоростями скольжения порядка метров в секунду, при землетрясениях, до событий медленного скольжения, которые имеют настолько малые скорости смещения, что излучение, сопровождающее эти процессы, практически не регистрируется аппаратурой. Реализация определенного режима скольжения определяется архитектурой разломной зоны и реологическими свойствами пород, слагающих плоскость скольжения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика деформирования тектонических разломов с пространственной неоднородностью структурных и фрикционных свойств»

Актуальность работы.

Развитие новых технологий ведения горных работ и беспрецедентное увеличение объемов перемещаемых горных масс привели к заметному росту числа и энергии сейсмических событий в слабосейсмичных и асейсмичных регионах. Антропогенная сейсмичность может возникать и даже быть значительной в регионах, которые считались асейсмичными ^ои^ег et а1., 2018; КоЛагуап et а1., 2021).

В настоящее время отсутствует комплексная геомеханическая модель тектонического разлома, которая позволила бы объяснить весь спектр деформационных явлений, присущих разлому при его активизации, включая закономерности пространственно-временной эволюции структурных и механических свойств и особенности локализации сейсмичности. Оценка сейсмической опасности и параметров возможных землетрясений основывается на статистических методах анализа каталогов землетрясений, что в условиях слабой сейсмичности региона может давать некорректные результаты (Шебалин и др., 2022). В условиях активизации сейсмичности тектонических разломов важным является установление взаимосвязей между пространственными особенностями сейсмического режима и пространственными вариациями структурных и

реологических свойств. Такие корреляционные взаимосвязи позволят восполнить недостающий объем сейсмической информации для оценки сейсмического потенциала тектонического разлома данными геолого-геофизических изысканий.

Целью диссертации является разработка метода оценки сейсмического потенциала локального участка тектонического разлома на основе комплексного анализа геолого-геофизической информации.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

• Формирование цифрового каталога образцов горных пород, слагающих осевую зону Приморского разлома Байкальской рифтовой зоны, содержащего петрографическое описание, вещественный состав и изображения шлифов;

• Проведение геофизических работ методом электротомографии по профилям вкрест простирания Приморского разлома;

• Построение карты вероятных режимов скольжения Приморского разлома вдоль простирания;

• Проведение крупномасштабных лабораторных акустико-эмиссионных экспериментов по фрикционному скольжению межблокового контакта с пространственно неоднородной структурой;

• Численное моделирование закономерностей реализации режимов скольжения на разломе с пространственной неоднородностью фрикционных свойств;

Научная новизна результатов, полученных в диссертации, заключается в 1) установлении закономерностей пространственной локализации различных режимов скольжения вдоль Приморского разлома Байкальской рифтовой зоны и и) установленнии закономерностей реализации крупных подвижек вдоль разломов с пространственно неоднородной структурой. При реализации крупной подвижки, начинающейся в зоне максимального дефицита межблокового смещения, происходит разрыв тех областей разлома, эффективная прочность которых снижена предыдущими деформационными событиями. При этом эти более ранние события могут быть медленными подвижками, имеющими низкую сейсмическую эффективность

Практическая значимость заключается в разработке метода оценки сейсмического потенциала геологических структур на основе комплексного анализа геолого-геофизической информации. Установлено, что неоднородная структура зоны скольжения тектонических разломов определяет пространственную вариацию режимов их деформирования: от асейсмического крипа и событий медленного скольжения до динамических срывов, являющихся очагами землетрясений различной магнитуды. Защищаемые положения:

1. Цифровой каталог свойств пород осевой зоны разлома, включающий стандартизированное петрографическое описание образцов, информацию о вещественном составе и изображения шлифов, позволяет установить и спрогнозировать особенности деформационных, геологических и геохимических процессов, протекающих в осевой зоне тектонического разлома.

2. Вдоль 160-километрового участка Приморского разлома Байкальской рифтовой зоны выделяются сегменты с шириной ядра в сотни метров, на которых накопленные напряжения релаксировали посредством медленного скольжения и асейсмического крипа. Сегменты разлома с наиболее узкой шириной ядра (до 100 м) являлись зонами нуклеации очагов сильных землетрясений и имеют характерную протяженность порядка 10 км.

3"1—г о о о

. Подготовка и реализация крупной сейсмогенной подвижки определяется особенностями распределения фрикционных и структурных свойств вдоль потенциальной плоскости скольжения разлома. При реализации крупной подвижки разрыв охватывает преимущественно области разлома, эффективная прочность которых снижена предыдущими деформационными событиями. При этом эти, более ранние, события могут быть медленными подвижками, имеющими низкую излучательную эффективность. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных апробированных методик измерений и обработки данных, большим объемом натурных данных, значительным объемом результатов лабораторных

экспериментов, при анализе которых использовались стандартные методы обработки, тщательным анализом опубликованных сведений о деформационных процессах в разломных зонах и сопоставлением результатов исследования с существующими представлениями, результатами численных расчетов и аналитическими оценками.

Личный вклад автора

Все основные результаты, представленные в диссертационной работе, получены соискателем лично. Автор лично выполнял коллекционирование образцов горных пород, слагающих осевую зону Приморского разлома Байкальской рифтовой зоны, и разрабатывал структуру цифрового каталога образцов горных пород Приморского разлома. Автором самостоятельно выполнены работы методом электротомографии по профилям вкрест простирания Приморского разлома и построены геоэлектрические разрезы. Под руководством научного руководителя выполнены лабораторные и численные эксперименты, проведен анализ и обобщение полученных результатов.

Апробация работы

Основные результаты диссертационного исследования были доложены автором лично на 6 конференциях: 6ая Международная конференция «Триггерные эффекты в геосистемах» (Москва, 2022), 7ая Международная конференция «Триггерные эффекты в геосистемах» (Долгопрудный, 2024), 62ая, 63я и 64я Всероссийские научные конференции МФТИ (Москва, 2020; 2021; 2022), International Conference on Deformation Mechanisms, Rheology and Tectonics (Barcelona, 2024).

По теме диссертации автором опубликовано 10 научных работ, в том числе 6 статей в рецензируемых журналах (входящих в перечень ВАК), 4 в научных сборниках и трудах конференций, зарегистрирована 1 база данных.

Исследования проводились в рамках работ по Государственному заданию ИДГ РАН, проектов Российского научного фонда №№ 20-77-10087, 22-17-00204, и 24-27-00205.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 106 страницах, включая 35 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 144 наименования.

Благодарности

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю к.ф.-м.н. А.А. Остапчуку за открытость к новым идеям, помощь в постановке и решении задач, д.ф.-м.н., проф. Г.Г. Кочаряну за высокий профессионализм в научном руководстве исследованиями в ИДГ РАН по направлению «Геомеханика разломных зон», Д.В. Павлову за помощь в проведении лабораторных экспериментов и полевых работ, А.В. Григорьевой за бесценные советы и консультации по геологии, а также всему коллективу лаборатории Деформационных процессов в земной коре ИДГ РАН за обсуждение результатов и рабочую атмосферу.

Отдельную благодарность автор выражает своей маме Артемовой О.И. за поддержку на всех этапах работы над диссертацией, а также «А.» за помощь в выборе пути развития.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Разломные зоны представляют собой структурные элементы земной коры, которые определяют прочность литосферы (Kusznir, Вой, 1977; Kohlstedt et а1., 1995; Townend, Zoback, 2000), контролируют флюидные потоки (Кшре, 1992; Сате et а!., 1996), определеляют закономерности зарождения и реализации землетрясений (Кочарян, 2016). Исследования, посвященные динамике деформирования разломных зон, можно условно разделить на четыре направления:

• Закономерности формирования и эволюция структуры разломных зон;

• Условия реализации и трансформации различных режимов скольжения;

• Структура разломных зон и РТ-условия формирования сейсмогенных подвижек;

• Механические характеристики горных пород и исследование напряженно-деформированного состояния разломных зон.

Установление взаимосвязей между режимами деформирования, структурными и реологическими свойствами разломов является важнейшей задачей в физике очага землетрясений и разломообразования и может позволить восполнить недостаточный объем сейсмических данных геологической информацией.

Глава 1.1. Сведения о структуре и эволюции разломных зон

Долгое время изучение структуры разломов выполнялось только в рамках геологических изысканий на участках разломов, эксгумированных с различной глубины (Ружич и др., 2018а; Семинский и др., 2012; Шерман и др., 1992; 1994;

Морозов, 2002; Sibson, 1977; Scholz, 2019; и др.). Структурные параметры, выявляемые в рамках натурных наблюдений, характеризуются сильной вариацией (Кочарян, 2014).

Эксгумированные разломные зоны представляют собой конечный продукт эволюции разломной зоны, включая процессы глубинного преобразования материалов. Полевые изыскания часто проводятся на пассивных разломах, структура которых является результатом региональной тектоники, и отличить первичные глубинные процессы от наложенных преобразований блоков бывает довольно сложно (Лобацкая, 1987; Sylvester, 1988; Park, 1997 и др.).

Существует множество моделей эволюции разломной зоны, в зависимости от подхода и рассматриваемых факторов. Рассмотрим обобщенный подход эволюции разломной зоны (по Семинский, 2012) (Рисунок 1.1).

ранняя дизъюнктивная стадия

л л' R R' It'

Рисунок 1.1 - Схемы разрывов, соответствующие главным этапам

эволюции структуры разломной зоны (Семинский, 2012). Слева принципиальный вид зависимости «нагрузка (а) - деформация (е)»

Ранняя стадия эволюции разломной зоны характеризуется началом процесса деформации и разрушения горных пород, формируются характерные структуры -сколы Риделя. Трещиноватость в массиве распространяется неравномерно, основные изменения структуры вещества сосредоточены вблизи зарождающихся структур.

Поздняя стадия эволюции разломной зоны характеризуется неравномерным развитием, формированием сколов Риделя, P- и Y- трещин. Наблюдается переориентация и объединение трещин, формируются более крупные структурные элементы, такие как зоны дробления, брекчии и милониты. Деформации локализуются вдоль крупных структурных элементов. Распределение деформаций и трещиноватости варьируется в зависимости от неоднородностей состава и структуры горных пород, распределения напряжений. В пределах прочных участков распределение деформаций происходит в пределах зон магистральных сместителей, в пределах слабых участков распределение деформаций происходит по всему объему горной породы.

На стадии предельного разрушения происходит концентрация деформаций вдоль магистрального разлома. Формируется явно выраженная зона скольжения (магистральный сместитель) с множеством оперяющих трещин. Длина зоны магистрального разлома определяется размерами разрушаемого объекта, а ширина зоны деформаций изменяется в зависимости от интенсивности деформаций. При этом, ширина зоны деформаций достигает минимальных значений, когда относительные сдвиговые деформации превышают 0.1-0.2 (Кочарян, 2016). На стадии предельного разрушения разлом считается сформированным (англ. mature fault).

Магистральный сместитель отдельного разлома редко прослеживается более чем на сотни метров, хотя его протяженность может достигать нескольких километров (Sibson, 2003). Формирование магистрального сместителя является характерным для сейсмически активных разломов, где большая часть деформаций имеет, предположительно, косейсмический характер. Например, на разломе Панчбол в узкой зоне магистрального сместителя были локализованы последние

несколько километров перемещения (Chester et al., 2005). Именно в зонах магистрального сместителя фиксируются динамометаморфические преобразования геоматериала при крупных землетрясениях (Kuo et al., 2015; BenZion, Sammis, 2003).

Разломные зоны характеризуются сложным строением, включая различные зоны структурной нарушенности и накопления деформаций. На периферии разлома всегда располагается зона влияния (зона динамического влияния, согласно (Шерман и др., 1983)) с характерными размерами от нескольких метров до сотен метров. Зона влияния характеризуется повышенной плотностью трещин по сравнению с вмещающим массивом. Трещиноватость в этой зоне структурирована и включает стандартный набор нарушений: сколы Риделя, синтетические P-сколы, L-сколы и т.д. (Tchalenko, 1970; Семинский и др., 2010). Зона влияния разлома формируется на начальной стадии его создания и постепенно увеличивается в процессе долговременной эволюции разлома. Высокие напряжения приводят к образованию ослаблений, а отдельные трещины формируют обширную зону трещиноватости. Интенсивность катакластических деформаций и, следовательно, плотность макро- и микротрещин увеличивается по мере приближения к осевой зоне разлома. В окрестностях простых разрывов в породах с низкой пористостью трещиноватость обычно экспоненциально увеличивается по мере приближения к центру (Рац, Чернышев, 1970; Vermilye, Scholz, 1998). Для зоны влияния характерно в основном растрескивание вмещающих пород.

По мере приближения к осевой зоне разлома выделяется ядро разлома (англ. «fault core»), в котором происходят процессы вторичного дробления и геохимического изменения. В отличие от зоны влияния здесь наблюдаются глинка трения, катаклазиты, ультракатаклазиты и иногда брекчия. Глинка трения -материал заполнения, состощий из сильно катаклазированной горной породы с размерами частиц <2 мм. В пределах ядра разлома происходит накопление основной доли катактастических деформаций. Структура осевой зоны тектонического разлома зависит от глубины, свойств вмещающих пород, тектонических условий, величины накопленных перемещений,

гидрогеологической обстановки. Можно выделить 3 основных типа локализации деформаций (Рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Схематические модели разломной зоны, в которых локализация деформаций в центральной зоне, вкрест простирания, распределена следующим

образом:

Тип 1 - Равномерно распределенные сдвиговые деформации. Тип 2 - Неоднородная структура, включающая как зоны распределенных

деформаций, так и локализованные разрывы. Тип 3 - Высокая степень локализации деформаций, максимум деформаций приурочен к месту расположения магистрального сместителя.

Деформации в ядре разломной зоны 1-го типа представляют собой зону равномерно распределенных сдвиговых деформаций. Деформации аккумулируются равномерно по всей ширине зоны с преобладанием пластических деформаций над катакластическими. Степень дробления материала может увеличиваться по мере приближения к центру ядра, но отсутствуют видимые плоскости скольжения. Данный тип деформаций преобладает в глубоких условиях формирования, с повышенными значениями температуры и давления. Для данных зон характерен асейсмический крип.

Деформации в ядре разломной зоны 2-го типа представляют собой чередование отдельностей горной породы с различной степенью деформации. Деформации распределяются неоднородно, чередуется зоны пластического течения и катакластических деформаций, что приводит к образованию как брекчий, так и милонитов. Внутри ядра 2-го типа могут встречаться вторичные изменения, приуроченные к флюидному воздействию на зону разлома. Большинство разломов имеют неоднородную структуру осевой зоны, включающую как зоны распределенных деформаций, так и локализованные разрывы (тип 2).

Деформации в ядре разлома 3-го типа сконцентрированы вдоль узких зон или плоскостей скольжения (магистральных сместителей). Преобладают катакластические деформации, что приводит к дроблению зерен с образованием ультракатаклазитов. Максимум деформаций приурочен к месту расположения магистрального сместителя. Данный тип в основном приурочен к неглубоким условиям залегания, наблюдается в сейсмически активных сегментах разломных зонах.

В последние годы проведено множество проектов разбуривания активных разломных зон (например, SAFOD, Chelungpu, Тохоку), направленных на получения реальных значений P-T условий в зоне скольжения, определение фрикционных свойств вещества заполнителя, проницаемости, механизмов залечивания трещин (Brodsky et al., 2008). Результаты бурения и каротажные исследования подтверждают существование узкой зоны магистрального сместителя, сложенного глинкой трения и имеющего толщину от 10 до 30 см. Бурение зоны Веньчуаньского землетрясения (07.09.2008 г.) вскрыло интересную особенность - материал глинки трения разломной зоны обогащен графитом, что может служить индикатором достижения высоких температур и давлений (Lin, Nishiwaki, 2019). Присутствие графита исключительно в слое глинки трения, а не в окружающей горной породе, показано в работе (Kuo et al, 2015).

Глава 1.2. Участки локализации различных режимов скольжения по разломам

Степень локализации межблоковых перемещений существенно зависит от вида деформационного процесса (Walsh et al., 1999), который включает широкий спектр режимов скольжения: от динамических срывов до событий медленного скольжения и непрерывного крипа (Рисунок 1.3).

-1 200 с

200 с

Рисунок 1.3 - Спект режимов скольжения по разломам (по данным

(Peng, Gomberg, 2010)). а) GPS данные смещения горизонтальных смещения при землетрясении 2001 года Mw = 8,4 на юге Перу (Perfettini et al, 2005) б) GPS данные смещения горизонтальных смещения при длиннопериодном событии медленного скольжения (Nishikawa et al, 2023) в) сейсмическая запись невулконического тремора (Ide et al., 2008) г) сейсмическая запись землетрясения, низкочастотного землетрясения (LFE), очень низкочастотного землетрясения (VLFE) (Shelly et al., 2006)

При динамических срывах со скоростями до нескольких м/с инициируются обычные землетрясения; при скоростях смещения 10-2-10-1 м/с инициируются медленные землетрясения (низкочастотные и очень низкочастотные землетрясения); при событиях медленного скольжения фиксируются низкоамплитудные тремороподобные сигналы (Obara, 2002, Rogers, Dragert, 2003). Тремороподобные сигналы возникают внезапно и состоят из всплесков энергии, часто продолжительностью около минуты; их спектры демонстрируют явное отсутствие энергии в частотной области выше 5 Гц (Dragert et al., 2004). Первые наблюдения показали, что события медленного скольжения и очаги низкочастотных землетрясений локализованы на больших глубинах (20-30 км) в зоне упруго-пластического перехода свойств горных пород (Matsubara et al., 2009; Song et al., 2009). На участке зоны субдукции в региона Герреро, Мексика, было показано, что при событиях медленного скольжения инициируются рои низкочастотных землетрясений (Frank, Brodsky, 2019).

Систематизация большого объема наблюдательного материалы позволила соотнести наблюдаемые особенности распределения накопленных деформаций и интенсивность их накопления (Fagereng, Sibson, 2010). Структура осевой зоны разлома, в пределах которого локализуются быстрые динамические подвижки, иниицирующие обычные землетрясения, представляется в виде ультракатакластического ядра, сложенного веществом со свойством скоростного разупрочнения, фрикционная прочность которого соответствует закону трения Байерли, например, кварц, полевой шпат, пироксен, оливин, кальцит (Boulton et al., 2012; Volpe et al., 2022; Кочарян и др., 2023)(тип 3 на Рисунке 1.2). Для материалов, характеризующихся свойствами скоростного разупрочнения, сопротивление сдвигу уменьшается с ростом скорости деформации (Dieterich, 1979). Подвижки по таким разломам локализуются в узкой зоне шириной до нескольких сантиметров (Sibson, 2003; Chester et al., 2004; Smith et al., 2013; и др.). На сегментах разлома с асейсмическим скольжением осевая зона представляет собой широкую зону распределенных деформаций и сложена горными породами с низким

коэффициентом трения и свойством скоростного упрочнения (сопротивление сдвигу растет с увеличением скорости деформации), такими как, мрамор, хлорит, серицит (СоПейш et а1., 2019; ^йре et а1., 2022, Ikari et а1., 2011). В то же время большинство разломов имеют пространственно неоднородную структуру осевой зоны, включающую компетентные блоки и некомпетентные слои, которые сложены горными породами с различными фрикционными свойствами (тип 2). Зоны распределенных деформаций формируются в пределах некомпетентных слоев со свойством скоростного упрочнения, которые аккумулируют пластические медленные деформации. Локализованные сеймогенные разрывы фиксируются на границе компетентного блока, сложенного породами со свойством скоростного разупрочнения, и некомпетентного слоя (Fagereng, Sibson, 2010).

Глава 1.2.1. Динамометаморфические преобразования пород при сейсмогенных

подвижках

На эксгумированных участках разломов основными признаками быстрых косейсмических смещений по разломам являются псевдотахилиты, ультрамилониты, зеркала скольжения (Sibson, 1977; Ружич, 1997; Faulkner et al 2008; и др.). Формирование данных структур обусловлено разрушением и/или плавлением горных пород при фрикционном скольжении берегов разлома. Детальный анализ образцов горных пород, слагающих зоны локализации косейсмических деформаций, показал, что переизмельчение зерен развивается в две стадии. Первая стадия - дробление зерен в процессе распространения разрыва, вторая - истирание в ходе относительного перемещения берегов разлома. При этом дробление и растрескивание частиц характерно для частиц более 1-2 мкм, в то время как фрикционное истирание и сдвиг преобладает при фрагментации частиц менее 1-2 мкм (Кочарян, 2016).

Псевдотахелиты разломных зон выглядят как вулканическое стекло, но образуются в результате трения и плавления горных пород в зоне разлома во время сильных сейсмических событий. Полевые исследования показывают, что каждая псевдотахелитовая жила является результатом одного сейсмического события. Преимущественно псевдотахелитовые жилы, связанные с сейсмической деформацией, встречаются в верхней части континентальной коры (Ружич, 2018a), однако в результате глубинного бурения были обнаружены свидетельства наличия псевдотахелитов на глубине. Пример внешнего вида псевдотахелитов представлен на Рисунке 1.4.

5 мм 300 мкм

Рисунок 1.4 - Примеры шлифов горных пород, испытвавшие динамометаморфические преобразования

а) Общий вид псевдотахелитовой жилы из разлома Глейшер-Лейкс

(РгаМе е1 а1., 2015)

б) Общий вид псевдотахилита в разгнейсованном роговообманково-биотитовом диорите. В темной стекловатой массе видны трещины и более

тугоплавкие светлые обломки полевых шпатов и кварца (Ружич, 2018а).

Другим маркером динамометаморфических преобразований является графитизация разломных зон. Графитизация представляет собой прогрессивное и необратимое преобразование неупорядоченных углеродистых материалов (CM) в

стабильный упорядоченный графит и может происходить при самых разных Р-Т условиях. Углеродистые материалы часто концентрируются в зонах разломов, развитых в пелитовых породах. В полевых наблюдениях было показано, что при наличии в бортах разломов материала с неупорядоченным углеродистым материалом в самой разломной зоне может сформироваться слой упорядоченного графита в зоне активизации (например, Кио et а1., 2015)

Фундаментальное влияние как на механическое, так и на геохимическое поведение разломов оказывает температура. Повышение температуры может привести к радикальному изменению реологических свойств разлома, нарушению химического равновесия, что приводит к изменению прочности, структуры и минералогии разлома Того, 2011; Reches, Lockner, 2010). Для понимания данных процессов важным является определение баланса энергии при косейсмических подвижках по поверхности разрыва:

АЕ = Ек + Ес + ЕР. (1.1)

Изменение упругой энергии АЕ расходуется на излученную энергию Е^ энергию разрушения Ео и работу Ер, совершенную на плоскости скольжения разлома против сил трения (Рисунок 1.5):

Смещение

Рисунок 1.5 - Баланс энергии при фрикционном проскальзывании Ец - излученная энергия, Ее - энергия разрушения, ЕР' -работа, совершенная на плоскости скольжения разлома против сил трения

Во время землетрясения фрикционное скольжение приводит к нагреву среды и значительному повышению температуры AT. Если предположить, что тепло распределено внутри слоя локализации деформации, а диффузия тепла незначительна за время землетрясения, то повышение температуры можно оценить согласно соотношению (Coffey et al., 2023):

(1.2)

рс a v '

где ао - остаточное сдвиговое напряжение (за вычетом порового давления), р - плотность, c - теплоемкость, t - время подвижки, V - скорость подвижки, a - ширина зоны локализации косейсмических деформаций.

Для изучения косейсмического повышения температуры применяется широкий спектр методов (Rowe, Griffith, 2015). Помимо псевдотахилитов, которые образуются в результате плавления горных пород, к ним относится термическое разложение кальцита, отражательная способность витринита, (U-Th)/He гематита и других минералов, а также минералогическое/структурное районирование (Pittarello et al., 2008; Sakaguchi et al., 2011; Kirkpatrick et al., 2013; Collettini et al., 2013; Rowe, Griffith, 2015). Например, микроструктурные свидетельства диссоциации карбонатов были использованы для доказательства того, что во время землетрясений были достигнуты температуры, превышающие ~ 750 °C (Rodriguez-Navarro et al., 2009; Collettini et al., 2013). На Рисунке 1.6 представлены оценки максимальных значений температуры при землетрясении на различной глубине и повышение (скачок) температуры относительно фонового значения на исследуемой глубине. Превышение температуры варьируется в диапазоне от 280 до 1350 оС, и максимальные температуры достигают величин от 280 до 1450 оС. Как превышение температуры, так и максимальная температура увеличиваются до глубин ~5 км, ниже которой значения температуры более или менее постоянны, что, вероятно, обусловлено ограничением температуры за счет механизмов термического ослабления (Coffey et al., 2023).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гридин Григорий Александрович, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Будков, А. М. Численное моделирование механического и сейсмического действий взрыва на большой глубине / А. М. Будков, Г. Г. Кочарян // Динамические процессы в геосферах. - 2024. - Т. 16, № 2. - С. 11-21.

Веттегрень, В.И. Изменение строения поверхностей базальта и гранита при трении / В. И. Веттегрень, К. Арора, А. В. Пономарев, Р. И. Мамалимов, И. П. Щербаков, В. Б. Кулик // Физика твердого тела. - 2018. - Т. 60, № 5. - С. 965969.

Григорьева, А. В. Метаморфические преобразования пород в центральной зоне Приморского разлома (Западное Прибайкалье) / А. В. Григорьева, В. М. Козловский, Г. А. Гридин, А. А. Остапчук // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. - 2023. - Т. 511, № 2. - С. 198-205.

Гридин, Г. А. Закономерности инициирования динамических подвижек по разломам, содержащих контактные пятна. Лабораторный эксперимент / Г. А. Гридин, А. А. Остапчук // Динамические процессы в геосферах. - 2023. -Т. 15, № 4. - С. 15-24.

Гладкочуб, Д. П. Комплексы-индикаторы процессов растяжения на юге Сибирского кратона в докембрии / Д. П. Гладкочуб, Т. В. Донская, А. М. Мазукабзов, А. М. Станевич, Е. В. Скляров, В. А. Пономарчук // Геология и геофизика. - 2007. - Т. 48, № 1. - С. 22-41.

Денисенко, И. А. Позднечетвертичные смещения вдоль Сарминского участка Приморского разлома по данным георадиолокации (Байкальский рифт) / И. А. Денисенко, О. В. Лунина // Геодинамика и тектонофизика. - 2020. - Т. 11, № 3. - С. 548-565.

Добровольский, И. П. Теория подготовки тектонического землетрясения / И. П. Добровольский; АН СССР, Ин-т физики Земли им. О. Ю. Шмидта. — Москва: Б. и., 1991. - 224 с.

Зейгарник, В. А. Электромагнитное инициирование землетрясений: Полевые наблюдения, лабораторные эксперименты и физические механизмы (Обзор) /

B. А. Зейгарник, Л. М. Богомолов, В. А. Новиков // Физика Земли. - 2021. - № 1. -

C.35-66.

Кочарян, Г. Г. Возникновение и развитие процессов скольжения в зонах континентальных разломов под действием природных и техногенных факторов. Обзор современного состояния вопроса / Г. Г. Кочарян // Физика Земли. - 2021. -№ 4. - С. 3-41.

Кочарян, Г. Г. Геомеханика разломов / Г. Г. Кочарян. - Москва : ГЕОС, 2016. -424 с. - ISBN 978-5-89118-730-6.

Кочарян, Г. Г. Лабораторные исследования процесса скольжения по разлому как физическая основа нового подхода к краткосрочному прогнозу землетрясений / Г. Г. Кочарян, И. В. Батухтин // Геодинамика и тектонофизика. - 2018. - Т. 9, № 3. -С. 671-691.

Кочарян, Г. Г. Масштабный эффект в сейсмотектонике / Г. Г. Кочарян // Геодинамика и тектонофизика. - 2014. - Т. 5, № 2. - С. 353-385.

Кочарян, Г. Г. Трение как фактор, определяющий излучательную эффективность подвижек по разломам и возможность их инициирования. Состояние вопроса / Г. Г. Кочарян, А. Н. Беседина, Г. А. Гридин, К. Г. Морозова, А. А. Остапчук // Физика Земли. - 2023. - № 3. - С. 3-32.

Кочарян, Г. Г. Энергия, излучаемая сейсмическими событиями различного масштаба и генезиса / Г. Г. Кочарян, Г. Н. Иванченко, С. Б. Кишкина // Физика Земли. - 2016. - № 4. - С. 141-156.

Лобацкая, Р. М. Структурная зональность разломов / Р. М. Лобацкая. -Москва : Недра, 1987. - 128 с.

Лунина, О.В. Разрывная структура и трещиноватость зоны Приморского разлома / О. В. Лунина, А. С. Гладков, А. В. Черемных // Геология и геофизика. -2002. - Т. 43, № 5. - С. 446-455.

Макрыгина, В. А. История кристаллизации палеозойских гранитоидов по цирконам (SHRIMP-II), Ольхонский регион, озеро Байкал / В. А. Макрыгина, Е. В. Толмачева, Е. Н. Лепехина // Геология и геофизика. - 2014. - Т. 55, № 1. -С. 41-55.

Макрыгина, В. А. Специфика каледонских коллизионных событий в Ольхонском регионе Прибайкалья / В. А. Макрыгина // Геология и геофизика. -2021. - Т. 62, № 4. - С. 483-497.

Морозов, Ю. А. Структурно-вещественные записи палеоземлетрясений в терригенных породах: анализ и интерпретация / Ю. А. Морозов, А. И. Смульская,

A. Л. Кулаковский, М. А. Матвеев // Физика Земли. - 2018. - № 1. - С. 3-25.

Морозов, Ю. А. Структурообразующая роль транспрессии и транстенсии / Ю. А. Морозов // Геотектоника. - 2002. - № 6. - С. 3-24.

Рац, М. В. Трещиноватость и свойства трещиноватых горных пород / М.

B. Рац, С. Н. Чернышев. - Москва : Недра, 1970. - 159 с.

Рига, В. Ю. Моделирование индуцированной сейсмичности на основе двухпараметрического закона rate-and-state / В. Ю. Рига, С. Б. Турунтаев // Физика Земли. - 2021. - № 5. - С. 55-73.

Рига, В. Ю. Численное моделирование сейсмогенерирующих подвижек на основе модели rate-state экспериментов межблокового скольжения / В. Ю. Рига,

C. Б. Турунтаев, А. А. Остапчук // Динамические процессы в геосферах. - 2018. -№ 10. - С. 99-109.

Ружич, В.В. О строении и формировании очагов землетрясений в разломах на приповерхностном и глубинном уровне земной коры. Часть II. Глубинный уровень / В. В. Ружич, Г. Г. Кочарян, В. Б. Савельева, А. В. Травин // Геодинамика и тектонофизика. - 2018a. - Т. 9, № 3. - С. 1039-1061.

Ружич, В. В. Определение Р-Т условий при формировании сейсмогенных подвижек по глубинному сегменту краевого шва Сибирского кратона // В. В. Ружич,

Г. Г. Кочарян, А. В. Травин, В. Б. Савельева, А. А. Остапчук, С. В. Рассказов, Т. А. Ясныгина, Д. С. Юдин // Доклады Академии наук. - 2018b. - Т. 4, № 481. -С. 1-4.

Ружич, В. В. Сейсмотектоническая деструкция в земной коре Байкальской рифтовой зоны / В. В. Ружич ; Российская акад. наук, Сибирское отд-ние, Ин-т земной коры. - Новосибирск : Изд-во СО РАН, 1997. - 144 с. - ISBN 5-7692-00685.

Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2023621889 Российская Федерация. Цифровой каталог образцов горных пород Приморского разлома : № 2023621610 : заявл. 01.06.2023 : опубл. 07.06.2023 / Г. А. Гридин, А. А. Остапчук, Д. В. Павлов [и др.] ; заявитель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт динамики геосфер имени академика М.А. Садовского Российской академии наук. - EDN EIANRN.

Садовский, М. А. Деформирование геофизической среды и сейсмический процесс / М. А. Садовский, Л. Г. Болховитинов, В. Ф. Писаренко ; АН СССР, Ин-т физики Земли им. О. Ю. Шмидта. — Москва : Наука, 1987. - 100 с.

Садовский, М. А. О механике блочного горного массива / М. А. Садовский, Г. Г. Кочарян, В. Н. Родионов // Доклады АН СССР. - 1988. - Т. 302, № 2. - С. 306307.

Семинский, К. Ж. Внутренняя структура континентальных разломных зон / К. Ж. Семинский ; Российская акад. наук, Сибирское отд-ние, Ин-т земной коры. -Новосибирск : Изд-во СО РАН, Филиал «Гео», 2003. - 244 с. - ISBN 5-7692-0621-7.

Семинский, К. Ж. Внутренняя структура разломных зон: пространственно-временная эволюция на основе результатов физического моделирования / К. Ж. Семинский // Геодинамика и тектонофизика. - 2012. - Т. 3, № 3. - С. 183-194.

Семинский, К. Ж. Межблоковые зоны в земной коре юга Восточной Сибири: тектонофизическая интерпретация геолого-геофизических данных / К. Ж. Семинский, Н. О. Кожевников, А. В. Черемных, Е. В. Поспеева, А. А. Бобров, В. В. Оленченко, М. А. Тугарина, В. В. Потапов, Р. М. Зарипов, А. С. Черемных // Геодинамика и тектонофизика. - 2013. - Т. 4, № 3. - С. 203-278.

Семинский, К. Ж. Межблоковые зоны земной коры: внутренняя структура и геофизические поля / К. Ж. Семинский, Н. О. Кожевников, А. В. Черемных, Е. В. Поспеева, А. А. Бобров, В. В. Оленченко, М. А. Тугарина, В. В. Потапов, Ю. П. Бурзунова // Триггерные эффекты в геосистемах : Материалы Всероссийского семинар-совещания, Москва, 22-24 июня 2010 года. - Москва : ГЕОС, 2010. - С. 300-309.

Семинский, К. Ж. Межблоковые зоны северо-западного плеча Байкальского рифта: результаты комплексных геолого-геофизических исследований по профилю пос. Баяндай - м. Крестовский / К. Ж. Семинский, Н. О. Кожевников,

A. В. Черемных, Е. В. Поспеева, А. А. Бобров, В. В. Оленченко, М. А. Тугарина,

B. В. Потапов, Ю. П. Бурзунова // Геология и геофизика. - 2012. - Т. 53, № 2. -

C. 250-269.

Семинский, К. Ж. Принципы и этапы спецкартирования разломно-блоковой структуры на основе изучения трещиноватости / К. Ж. Семинский // Геология и геофизика. - 1994. - № 9. - С. 112-130.

Семинский, К. Ж. Трещинные сети и напряженное состояние кайнозойских осадков Байкальского рифта: новые возможности структурно-парагенетического анализа / К. Ж. Семинский, А. В. Черемных // Геология и геофизика. - 2011. - Т. 52, № 3. - С. 450-469.

Скляров, Е. В. Карбонатиты в коллизионных обстановках и квазикарбонатиты раннепалеозойской Ольхонской коллизионной системы / Е. В. Скляров, В. С. Федоровский, А. Б. Котов, А. В. Лавренчук, А. М. Мазукабзов, В. И. Левицкий, Е. Б. Сальникова, А. Е. Старикова, С. З. Яковлева, И. В. Анисимова, А. М. Федосеенко // Геология и геофизика. - 2009. - Т. 50, № 12. - С. 1409-1427.

Смекалин О. П. Палеоземлетрясения Прибайкалья: методы и результаты датирования / О. П. Смекалин, А. В. Чипизубов, В. С. Имаев // Геодинамика и тектонофизика. - 2010. - Т. 1, № 1. - С. 55-74.

Соболев, Г. А. Инициирование неустойчивых подвижек -микроземлетрясений упругими импульсами / Г. А. Соболев, А. В. Пономарев, Ю. Я. Майбук // Физика Земли. - 2016. - № 5. - С. 51-69.

Соболев, Г. А. Нанокристаллы в горных породах/ Г. А. Соболев, С. М. Киреенкова, Ю. А. Морозов, А. И. Смульская, В. И. Веттегрень, Б. В. Кулик, Р. И. Мамалимов, И. П. Щербаков. - Москва : ГЕОС, 2016. - 110 с. - ISBN 978-589118-724-5.

Соболев, Г. А. Физика землетрясений и предвестники / Г. А. Соболев, А. В. Пономарев. - Москва : Наука, 2003. - 270 с. - ISBN 5-02-002832-0.

Травин, А. В. Термохронология Чернорудской гранулитовой зоны (Ольхонский регион, Западное Прибайкалье) / А. В. Травин, Д. С. Юдин,

A. Г. Владимиров, С. В. Хромых, Н. И. Волкова, А. С. Мехоношин, Т. Б. Колотилина // Геохимия. - 2009. - № 11. - С. 1181-1199.

Федоровский, В. С. Ольхонский геодинамический полигон (Байкал): аэрокосмические данные высокого разрешения и геологические карты нового поколения / В. С. Федоровский, Е. В. Скляров // Геодинамика и тектонофизика. -2010. - Т. 1, № 4. - С. 331-418.

Федоровский, В. С. Тектоника, метаморфизм и магматизм коллизионных зон каледонид Центральной Азии / В. С. Федоровский, А. Г. Владимиров, Е. В. Хаин, С. А. Каргополов, А. С. Гибшер, А. Э. Изох // Геотектоника. - 1995. - № 3. - С. 322.

Хмелевской, В. К. Электроразведка : учебное пособие для студентов вузов /

B. К. Хмелевской. - Москва : Издательство Московского университета, 1984. -421 с.

Черемных, А.В. Поля напряжений в зоне Приморского сброса (Байкальский рифт) / А. В. Черемных // Литосфера. - 2011. - № 1. - С. 135-142.

Шебалин, П. Н. Почему необходимы новые подходы к оценке сейсмической опасности? / П. Н. Шебалин, А. Д. Гвишиани, Б. А. Дзебоев, А. А. Скоркина // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. - 2022. - Т. 507, № 1. - С. 9197.

Шерман, С. И. Разломообразование в литосфере. Зоны растяжения / С. И. Шерман, К. Ж. Семинский, С. А. Борняков, А. Н. Адамович, В. Ю. Буддо. -Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1992. - 228 с.

Шерман, С. И. Разломообразование в литосфере. Зоны сжатия / С. И. Шерман, К. Ж. Семинский, С. А. Борняков, А. Н. Адамович, Р. М. Лобацкая, С. В. Лысак, К. Г. Леви. - Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1994. - 264 с.

Шерман, С. И. Области динамического влияния разломов (результаты моделирования) / С. И. Шерман, С. А. Борняков, В. Ю. Буддо. - Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1983. - 112 с.

Якубовский, Ю. В. Электроразведка : учебник для вузов по спец. "Геофиз. методы поисков и разведки полез. ископаемых" / Ю. В. Якубовский. - Москва : Недра, 1980. - 384 с.

Aharonov, E. A physics-based rock friction constitutive law: Steady state friction / E. Aharonov, C. H. Scholz // J. Geophys. Res.: Solid Earth. - 2018. - Vol. 123, № 2. -P. 1591-1614.

Bedford, J. D. Fault rock heterogeneity can produce fault weakness and reduce fault stability / J. D. Bedford, D. R. Faulkner, N. Lapusta // Nature Communications. -2022. - Vol. 13. - P. 1-7.

Ben-Zion, Y. Characterization of fault zones / Y. Ben-Zion, C. G. Sammis // Pure and Applied Geophysics. - 2003. - Vol. 160. - P. 677-715.

Bhattacharya, P. Critical evaluation of state evolution laws in rate and state friction: Fitting large velocity steps in simulated fault gouge with time-, slip-, and stressdependent constitutive laws / P. Bhattacharya, A. M. Rubin, E. Bayart, H. M. Savage, C. Marone // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. - 2015. - Vol. 120. - P. 6365-6385.

Boulton, C. High-velocity frictional properties of Alpine fault rocks: Mechanical data, microstructural analysis, and implications for rupture propagation / C. Boulton, L. Yao, D. R. Faulkner, J. Townend, V. G. Toy, R. Sutherland, S. Ma, T. Shimamoto // J. Structural Geology. - 2017. - Vol. 97. - P. 71-92.

Boulton, C. Physical properties of surface outcrop cataclastic fault rocks, Alpine Fault, New Zealand / C. Boulton, B. Carpenter, V. G. Toy, C. Marone // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. - 2012. - Vol. 13. - P. 238-265.

Brantut, N. High-velocity frictional properties of a clay-bearing fault gouge and implications for earthquake mechanics / N. Brantut, A. Schubnel, J.-N. Rouzaud,

F. Brunet, T. Shimamoto // Journal of Geophysical Research. - 2008. - Vol. 113, № B10.

Brodsky, E E. A geological fingerprint of low-viscosity fault fluids mobilized 3 during an earthquake / E. E. Brodsky, C. D. Rowe, F. Meneghini, J. C. Moore // Journal of Geophysical Research. - 2008. - Vol. 113. - P. 1-14.

Byerlee, J. Friction of rocks / J. Byerlee // Pure and Applied Geophysics. - 1978. -Vol. 116. - P. 615-626.

Caine, J. S. Fault zone architecture and permeability structure / J. S. Caine, J. P. Evans, C. B. Forster // Geology. - 1996. - Vol. 24. - P. 1025-1028.

Chen, X. Asperity failure control of stick-slip along brittle faults / X. Chen, B. M. Carpenter, Z. Reches // Pure and Applied Geophysics. - 2020. - Vol. 177. -P. 3225-3242.

Chen, X. Dynamic weakening by nanoscale smoothing during high-velocity fault slip / X. Chen, A. S. Madden, B. R. Bickmore, Z. Reches // Geology. - 2013. - Vol. 41, № 7. - P. 739-742.

Chester, F. M. Structure of Large-Displacement, Strike-Slip Fault Zones in the Brittle Continental Crust / F. M. Chester, J. Chester, D. Kirschner, S. E. Schulz, J. P. Evans // Rheology and Deformation of the Lithosphere at Continental Margins. -New York Chichester : Columbia University Press, 2004. - P. 223-260.

Chester, J. S. Fracture surface energy of the Punchbowl fault, San Andreas system / J. S. Chester, F. M. Chester, A. K. Kronenberg // Nature. - 2005. - Vol. 437. - P. 133136.

Coffey, G. L. Estimates of earthquake temperature rise and frictional energy /

G. L. Coffey, H. M. Savage, P. J. Polissar // Seismica. - 2023. - Vol. 2.1. - P. 1-11.

Collettini, C. Beyond Byerlee friction, weak faults and implications for slip behavior / C. Collettini, T. Tesei, M. M. Scuderi, B. M. Carpenter, C. Viti // Earth and Planetary Science Letters. - 2019. - Vol. 519. - P. 245-263.

Collettini, C. Thermal decomposition along natural carbonate faults during earthquakes / C. Collettini, C. Viti, S. Tesei, S. Mollo // Geology. - 2013. - Vol. 41, № 8.

- P. 927-930.

Das, S. Supershear Earthquake Ruptures - Theory, Methods, Laboratory Experiments and Fault Superhighways: An Update / S. Das // Geotechnical, Geological and Earthquake Engineering. - London : Springer, 2015. - Vol. 39. - P. 1-20.

Di Toro, G. Fault lubrication during earthquakes / G. Di Toro, R. Han, T. Hirose, N. De Paola, S. Nielsen, K. Mizoguchi, F. Ferri, M. Cocco, T. Shimamoto // Nature. -2011. - Vol. 471. - P. 494-498.

Di Toro, G. Natural and Experimental Evidence of Melt Lubrication of Faults During Earthquakes / G. Di Toro, T. Hirose, S. Nielsen, G. Pennacchioni, T. Shimamoto // Science. - 2006. - Vol. 311. - P. 647-649.

Dieterich, J. H. Modeling of rock friction 1. Experimental results and constitutive equations / J. H. Dieterich // Journal of Geophysical Research. - 1979. - Vol. 84, № B5.

- P. 2161-2168.

Dragert, H. Geodetic and seismic signatures of episodic tremor and slip in the northern Cascadia subduction zone / H. Dragert, K. Wang, G. Rogers // Earth Planets Space. - 2004. - Vol. 56. - P. 1143-1150.

Fagereng, A. Melange rheology and seismic style / A. Fagereng, R. H. Sibson // Geology. - 2010. - Vol. 38. - P. 751-754.

Faulkner, D.R. On the structure and mechanical properties of large strike-slip faults / D. R. Faulkner, T. M. Mitchell, E. H. Rutter, J. Cembrano // The Internal Structure of Fault Zones: Implications for Mechanical and Fluid-Flow Properties. - London : Geological Society, 2008. - Vol. 299. - P. 139-150.

Foulger, G. R. Global review of human-induced earthquakes / G. R. Foulger, M. P. Wilson, J. G. Gluyas, B. R. Julian, R. J. Davies // Earth-Sci. Rev. - 2018. -Vol. 178. - P. 438-514.

Frank, W. B. Daily measurement of slow slip from low-frequency earthquakes is consistent with ordinary earthquake scaling / W. B. Frank, E. E. Brodsky // Science Advances. - 2019. - Vol. 5. - P. 1-6.

Gomberg, J. Unsettled earthquake nucleation / J. Gomberg // Nature Geoscience. -2018. - Vol. 11. - P. 463-464.

Ide, S. Bridging the gap between seismically and geodetically detected slow earthquakes / S. Ide, K. Imanishi, Y. Yoshida, G. C. Beroza, D. R. Shelly // Geophys. Res. Lett. - 2008. - Vol. 35, № L10305. - P. 1-6.

Ikari, M. J. On the relation between fault strength and frictional stability / M. J. Ikari, C. Marone, D. M. Saffer // Geology. - 2011. - Vol. 39. - P. 83-86.

Ito, Y. Very low-frequency earthquakes indicate a transpressional stress regime in the Nankai accretionary prism / Y. Ito, Y. Asano, K. Obara // Geophys. Res. Lett. - 2009. - Vol. 36, № L20309.

Kanamori, H. Seismological aspects of the Guatemala earthquake of February 4, 1976 / H. Kanamori, G. S. Stewart // J. Geophysical Research: Solid Earth. - 1978. -Vol. 83, № B7. - P. 3427-3434.

Kato, A. Constitutive properties for the shear failure of intact granite in seismogenic environments / A. Kato, M. Ohnaka, H. Mochizuki // J. Geophys. Res. -2003. - Vol. 108, № B1.

Katsumata, A. Low-frequency continuous tremor around the Moho discontinuity away from volcanoes in the southwest Japan / A. Katsumata, N. Kamaya // Geophys. Res. Lett. - 2003. - Vol. 30, № 20-1.

Kawai, K. Frictional characteristics of single and polycrystalline muscovite and influence of fluid chemistry / K. Kawai, H. Sakuma, I. Katayama, K. Tamura // J. Geophys. Res.: Solid Earth. - 2015. - Vol. 120, № 9. - P. 6209-6218.

Kirkpatrick, A. GOODS-Herschel: Separating High Redshift active galactic Nuclei and starforming galaxies Using Infrared Color Diagnostics / A. Kirkpatrick, A. Pope, V. Charmandaris, E. Daddi, D. Elbaz, H. S. Hwang, M. Pannella, D. Scott, B. Altieri, H. Aussel, D. Coia, H. Dannerbauer, K. Dasyra, M. Dickinson, J. Kartaltepe, R. Leiton,

G. Magdis, B. Magnelli, P. Popesso, I. Valtchanov // The Astrophysical Journal. - 2011.

- Vol. 763. - P. 1-13.

Kirkpatrick, J. Silica gel formation during fault slip: Evidence from the rock record / J. Kirkpatrick, C. Rowe, J. White, E. Brodsky // Geology. - 2013. - Vol. 41. - P. 10151081.

Knipe, A. C. Organic Reaction Mechanisms / A. C. Knipe. - Hoboken : John Wiley & Sons Limited, 1992. - 636 p. - ISBN 9780470066881.

Kocharyan, G. G. A study of different fault slip modes governed by the gouge material composition in laboratory experiments / G. G. Kocharyan, V. A. Novikov, A. A. Ostapchuk, D. V. Pavlov // Geophys. J. Int. - 2008. - Vol. 208. - P. 521-528.

Kocharyan, G. G. The Physical Mesomechanics of the Earthquake Source / G. G. Kocharyan, S. B. Kishkina // Physical Mesomechanics. - 2021. - Vol. 24. - P. 343356.

Kohlstedt, D. L Strength of the lithosphere - constraints imposed by laboratory experiments / D. L. Kohlstedt, B. Evans, D. J. Mackwell // J. geophys. Res. - 1995. -Vol. 100, № B9. - P. 17587-17602.

Kuo, L. W. Carbonaceous Materials in the Fault Zone of the Longmenshan Fault Belt: 1. Signatures within the Deep Wenchuan Earthquake Fault Zone and Their Implications / L. W. Kuo, J. R. Huang, J. N. Fang, J. Si, H. Li, S. R. Song // Minerals. -2015. - Vol. 8, № 9. - P. 1-13.

Kusznir, N. J. Stress concentrations in the upper lithosphere caused by underlying visco- elastic creep / N. J. Kusznir, M. H. P. Bott // Tectonophysics. - 1977. - Vol. 43. -P. 247-256.

Lin, A. Repeated seismic slipping events recorded in a fault gouge zone: Evidence from the Nojima fault drill holes, SW Japan / A. Lin, T. Nishiwaki // Geophys. Res. Lett.

- 2019. - Vol. 46. - P. 1276-1283.

Loke M. H. Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseudosections by a quasi-Newton method / M. H. Loke, R. D. Barker // Geophysical Prospecting. - 1996.

- Vol. 44. - P. 131-152.

Luo, Y. Stability of faults with heterogeneous friction properties and effective normal stress / Y. Luo, J.-P. Ampuero // Tectonophysics. - 2018. - Vol. 733. - P. 257-272.

Marone, C. Laboratory-derived friction laws and their application to seismic faulting / C. Marone // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. - 1998. - Vol. 26. - P. 643-696.

Matsubara, M. High-VP/VS zone accompanying non-volcanic tremors and slow-slip events beneath southwestern Japan / M. Matsubara, K. Obara, K. Kasahara // Tectonophysics. - 2009. - Vol. 472. - P. 6-17.

McLaskey, G. C. Earthquake Initiation from laboratory observations and implications for foreshocks / G. C. McLaskey // J. Geophys. Res. Solid Earth. - 2019. -Vol. 124, № 12. - P. 12882-12904.

McLaskey, G. C. Slow and fast ruptures on a laboratory fault controlled by loading characteristics / G. C. McLaskey, F. Yamashita // J. Geophys. Res. Solid Earth. - 2017. -Vol. 122. - P. 1-20.

Moore, D. E. Chemical controls on fault behavior: Weakening of serpentinite sheared against quartzbearing rocks and its significance for fault creep in the San Andreas system / D. E. Moore, D. A. Lockner // J. Geophysical Research: Solid Earth. - 2013. -Vol. 118, № 5. - P. 2558-2570.

Moore, D. E. Frictional strengths of talc-serpentinite and talc-quartz mixtures / D. E. Moore, D. A. Lockner // J. Geophysical Research: Solid Earth. - 2011. - Vol. 116, № B1.

Needleman, A. Numerical Modeling of the Ductile-Brittle Transition / A. Needleman, V. Tvergaard // International Journal of Fracture. - 2012. - Vol. 101. -P. 73-97.

Nishikawa, T. A review on slow earthquakes in the Japan Trench / T. Nishikawa, S. Ide, T. Nishimura // Progress in Earth and Planetary Science. - 2023. - Vol. 10. - P. 151.

Noda, H. Frictional constitutive law at intermediate slip rates accounting for flash heating and thermally activated slip process / H. Noda // Journal of Geophysical Research. - 2008. - Vol. 113, № B9.

Obara, K. Nonvolcanic deep tremor associated with subduction in southwest Japan / K. Obara // Science. - 2002. - Vol. 296. - P. 1679-1681.

Ohnaka, M. The Physics of Rock Failure and Earthquakes / M. Ohnaka. -Cambridge : Cambridge University Press, 2013. - 270 p. - ISBN 978-1-107-03006-0.

Ostapchuk A. A. Seismogenic Patches in a Tectonic Fault Interface / A. A. Ostapchuk, V. Polyatykin, M. Popov, G. G. Kocharyan // Frontiers in Earth Science. - 2022. - Vol. 10, № 904814.

Park, R. G. Foundations of structural geology / R. G. Park. - New York : Chapman and Hall, 1997. - 202 p. - ISBN 978-07487-5802-9.

Peng, Z. An integrated perspective of the continuum between earthquakes and slow-slip phenomena / Z. Peng, J. S. Gomberg // Nature Geoscience. - 2010. - Vol. 3. -P. 599-607.

Perez-Silva, A. 3D Modeling of Long-Term Slow Slip Events Along the Flat-Slab Segment in the Guerrero Seismic Gap, Mexico / A. Perez-Silva, D. Li, A.-A. Gabriel, Y. Kaneko // Geophysical Research Letters. - 2021. - Vol. 48. - P. 1-12.

Perfettini, H. Geodetic displacements and aftershocks following the 2001 Mw =8.4 Peru earthquake: Implications for the mechanics of the earthquake cycle along the subduction zones / H. Perfettini, J. P. Avouac, J. C. Ruegg // J. Geophys. Res. - 2005. -Vol. 109, № B09404. - P. 1-19.

Pitarello, L. Energy partitioning during seismic slip in pseudotachylyte-bearing faults (Gole Larghe Fault, Adamello, Italy) / L. Pitarello, G. Di Toro, A. Bizzarri, G. Pennacchioni, J. Hadizadeh, M. Cocco // Earth and Planetary Science Letters. - 2008. - Vol. 269. - P. 131-139.

Prante, M. R. Pseudotachylyte and Fluid Alteration at Seismogenic Depths (Glacier Lakes and Granite Pass Faults, Central Sierra Nevada, USA) / M. R. Prante, J. P. Evans // Pure Appl. Geophys. - 2015. - Vol. 172. - P. 1203-1227.

Reches, Z. Fault weakening and earthquake instability by power lubrication / Z. Reches, D. A. Lockner // Nature. - 2010. - Vol. 467. - P. 452-455.

Rodriguez-Navarro, C. Thermal decomposition of calcite: Mechanisms of formation and textural evolution of CaO nanocrystals / C. Rodriguez-Navarro, E. Ruiz-

Agudo, A. Luque, A. B. Rodriguez-Navarro, M. Ortega-Huertas // American Mineralogist. - 2009. - Vol. 94. - P. 578-593.

Rogers, G. Episodic tremor and slip on the Cascadia subduction zone: The chatter of silent slip / G. Rogers, H. Dragert // Science. - 2003. - Vol. 300. - P. 1942-1943.

Rowe, C. D. Do Faults Preserve a Record of Seismic Slip: A second opinion /

C. D. Rowe, W. A. Griffith // Journal of Structural Geology. - 2015. - Vol. 78. - P. 1-26.

Rubin, A. Earthquake nucleation on (aging) rate and state faults / A. Rubin, J.-P. Ampuero // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. - 2005. - Vol. 110, № B11312. - P. 1-24.

Rubin, A. Self-similar slip pulses during rate-and-state earthquake nucleation / A. Rubin, J.-P. Ampuero // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. - 2009. -Vol. 114, № B11305. - P. 1-19.

Ruggieri, R. The role of shale content and pore-water saturation on frictional properties of simulated carbonate faults / R. Ruggieri, M. M. Scuderi, F. Trippetta, E. Tinti, M. Brignoli, S. Mantica, S. Petroselli, L. Osculati, G. Volonté, C. Collettini // Tectonophysics. - 2021. - Vol. 807.

Ruina, A. Slip instability and state variable friction laws / A. Ruina // J. Geophysical Research. - 1983. - Vol. 88, № B12. - P. 359-370.

Sakaguchi, A. Seismic slip propagation to the updip end of plate boundary subduction interface faults: vitrinite reflectance geothermometry on Integrated Ocean Drilling Program NanTroSEIZE cores / A. Sakaguchi, F. Chester, D. Curewitz, O. Fabbri,

D. L. Goldsby, G. Kimura, C.-F. Li, Y. Masaki, E. J. Screaton, A. Tsutsumi, K. Ujiie, A. Yamaguchi // Geology. - 2011. - Vol. 39. - P. 395-398.

Sasaki, Y. Resolution of resistivity tomography inferred from numerical simulation / Y. Sasaki // Geophysical Prospecting. - 1992. - Vol. 40. - P. 453-463.

Sause, M. G. R. Investigation of pencile-lead breaks as acoustic emission sources / M. G. R. Sause // J. Acoust. Emiss. - 2011. - Vol. 29. - P. 184-196.

Scholz, C. H. The mechanics of earthquakes and faulting / C. H. Scholz. -Cambridge : Cambridge University Press, 2019. - 516 p. - ISBN 978-1-107-16348-5.

Scholz, C. H. Mechanics of Faulting / C. H. Scholz // Annual review of earth and planetary sciences. - 2003. - Vol. 17. - P. 309-334.

Selvadurai, P.A. Asperity generation and its relationship to seismicity on a planar fault: a laboratory simulation / P. A. Selvadurai, S. D. Glaser // Geophysical Journal International. - 2017. - Vol. 208. - P. 1009-1025.

Shelly, D. R. Low-frequency earthquakes in Shikoku, Japan, and their relationship to episodic tremor and slip / D. R. Shelly, G. C. Beroza, S. Ide // Nature. - 2006. -Vol. 442. - P. 188-191.

Sibson, R. H. Fault rock s and fault mechanisms / R. H. Sibson // Journal of the Geological Society. - 1977. - Vol. 133. - P. 191-213.

Sibson, R. H. Thickness of the Seismic Slip Zone / R. H. Sibson // Bulletin of the Seismological Society of America. - 2003. - Vol. 93, № 3. - P. 1169-1178.

Skarbek, R. Geologic heterogeneity can produce aseismic slip transients / R. Skarbek, A. Rempel, D. Schmidt // Geophysical Research Letters. - 2012. - Vol. 39, № L21306. - P. 1-5.

Smith, S. A. F. The structure of an exhumed intraplate seismogenic fault in crystalline basement / S. A. F. Smith, A. Bistacchi, T. Mitchell, S. Mittempergher, G. Di Toro // Tectonophysics. - 2013. - Vol. 599. - P. 29-44.

Song, T. A. Subducting slab ultra-slow velocity layer coincident with silent earthquakes in southern Mexico / T. A. Song, D. Helmberger, M. Brudzinski, R. W. Clayton, P. M. Davis, X. Perez-Campos, S. K. Singh // Science. - 2009. - Vol. 324. - P. 502-506.

Sylvester, A. G. Strike-slip faults / A. G. Sylvester // Geological Society of America Bulletin. - 1988. - Vol. 100. - P. 1666-1703.

Tchalenko, J. S. Similarities between Shear Zones of Different Magnitudes / J. S. Tchalenko // Geological Society of America Bulletin. - 1970. - Vol. 81. - P. 16251640.

Townend, J. How faulting keeps the crust strong / J. Townend, M. Zoback // Geology. - 2000. - Vol. 28. - P. 399-402.

Trefethen, L. N. Numerical computation of the schwarz-christoffel transformation / L. N. Trefethen // SIAM Journal on Scientific and Statistical Computing. - 1980. -Vol. 1, № 1. - P. 82-102.

Tse, S. T. Crustal Earthquake Instability in Relation to the Depth Variation of Frictional Slip Properties / S. T. Tse, J. R. Rice // Journal of Geophysical Research. -1986. - Vol. 91, № B9. - P. 9452-9472.

Vermilye, J. M. The process zone: A microstructural view of fault growth / J. M. Vermilye, C. H. Scholz // Journal of Geophysical Research. - 1998. - Vol. 1031. -P. 12223-12237.

Volpe, G. Frictional controls on the seismogenic zone: Insights from the Apenninic basement, Central Italy / G. Volpe, G. Pozzi, E. Carminati, M. R. Barchi, M. M. Scuderi, E. Tinti, L. Aldega, C. Marone, C. Collettini // Earth and Planetary Science Letters. -2022. - Vol. 583.

Walsh, J. J. Fault relays, bends and branch-lines / J. J. Walsh, J. Watterson, W. R. Bailey, C. Childs // Journal of Structural Geology. - 1999. - Vol. 21. - P. 10191026.

Wu, B.S. Contained laboratory earthquakes ranging from slow to fast / B. S. Wu,

G. C. McLaskey // J. Geophysical Research: Solid Earth. - 2019. - Vol. 124, № 10. -P. 270-291.

Yamashita, F. Rupture preparation process controlled by surface roughness on meter-scale laboratory fault / F. Yamashita, E. Fukuyama, S. Xu, K. Mizoguchi,

H. Kawakata, S. Takizawa // Tectonophysics. - 2018. - Vol. 733. - P. 193-208.