流體顯著影響斷層強度與滑動行為，滲透率等流體輸運性質(zhì)是控制斷層帶流體行為的關鍵參數(shù)。目前對淺部斷層帶已開展了大量的流體輸運性質(zhì)實驗研究，并形成了普遍適用的“通道/屏障”二元水力結構。往孕震區(qū)深部，隨著溫度壓力的升高，斷層巖在成分、微觀結構和變形機制上發(fā)生顯著變化。一方面，深部斷層巖具有強固結性，在孕震層底部脆性和塑性變形相互疊加。另一方面，層狀硅酸鹽礦物的發(fā)育及其剪切定向排列對深部斷層帶水力性質(zhì)產(chǎn)生重要影響。近幾十年來，在不同構造環(huán)境中均觀測到孕震層底部從無震滑移到快速地震的全速率譜斷層滑移行為，已有觀點認為深部的低滲性會促進流體超壓進而影響斷層滑動模式的轉(zhuǎn)換，但缺乏限制相關斷層滲透性的系統(tǒng)性實驗數(shù)據(jù)。作為地殼中主要承載層，這一關鍵深度斷層的力學-水力性質(zhì)直接影響地殼強度、流體壓力分布和滑動行為，對理解斷層力學與地震過程至關重要。
針對以上問題，中國地震局地質(zhì)研究所地震動力學與強震預測全國重點實驗室博士研究生梁德寶，在段慶寶研究員與陳建業(yè)研究員等指導下，對紅河斷裂帶形成于孕震層底部并抬升至近地表的含碎裂巖和假玄武玻璃的糜棱巖（圖1）系統(tǒng)開展了流體輸運性質(zhì)實驗研究。結合詳細的顯微構造與EBSD分析，該研究解析了孕震層底部的水力性質(zhì)與流體運移機制。研究獲得以下主要認識：
1. 孕震層底部斷層巖整體滲透性極低，尤其是以糜棱巖化碎裂巖和假玄武玻璃為代表的斷層主滑動帶（圖2）。塑性變形與流體參與的溶解-沉淀作用共同導致糜棱巖化碎裂巖的封閉愈合及低滲透性。
2. 深部斷層滲透性具有強烈各向異性，沿糜棱巖的面理方向流體滲透能力比垂直方向高出一到兩個數(shù)量級。礦物在變形過程中被拉長、定向排列，為流體提供了順面理的通道，表明深部流體滲流受斷層變形強烈控制。此外，顆粒邊界滑移和蠕變孔穴化產(chǎn)生的動態(tài)孔隙以及瞬時摩擦滑動過程中的滲透率增強是維持孕震層底部流體運移的重要機制（圖3）。
3. 平行面理的滲透通道可使流體局部性遷移與壓力重新分配，而橫跨面理的封閉作用可能導致流體分區(qū)與局部超壓積累。這種在空間上變化且隨時間演化的水力結構影響斷層滑動模式，局部“憋壓”效應會弱化斷層強度，為地震的發(fā)生和滑動模式變化創(chuàng)造重要條件。
圖1 紅河斷裂深部糜棱巖-碎裂巖斷層剖面
圖2 橫跨斷層剖面滲透率、滲透率各向異性系數(shù)、滲透率壓力敏感系數(shù)及孔隙度剖面。實線與虛線分別表示平行和垂直于糜棱葉理的滲透率數(shù)據(jù)。
圖3 深部斷層巖顯微構造特征與流體輸運機制示意圖。初糜棱巖（a）、（b）中的流體流動受控于沿內(nèi)部相連的片狀黑云母解理面和礦物相邊界的擴容
孔洞。糜棱巖（c）、（d）的主要流體通道主要由斑晶內(nèi)發(fā)育的微裂隙與定向礦物邊界，以及多相基質(zhì)中的蠕變孔洞化帶構成。糜棱巖化碎裂巖（e）、
（f）在變形過程中顆粒邊界滑移產(chǎn)生的動態(tài)孔隙度與瞬態(tài)摩擦滑動導致的擴容，共同主導了流體流動機制。
上述研究成果近期發(fā)表在國際地學期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth上。研究受國家重點研發(fā)計劃（2021YFC3000600），國家自然科學基金面上（42074221）和中國地震局地質(zhì)研究所基本科研業(yè)務專項（IGCEA2518）共同資助。
論文信息：Liang, D.B., Duan, Q.B.*, Chen, J.Y.*, & Chen, J.Y. (2026). Permeability architecture at the base of the seismogenic zone: Experimental studies on cataclasite‐ and pseudotachylyte‐bearing mylonitic rocks along the Red River Fault, China. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 131, e2025JB031958.
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