Abstract Complex fracture damage around large faults is often simplified to fit exponential or power law decay in fracture density with distance from the fault. Noise in these datasets is attributed to large subsidiary faults or random natural variation. Through a field study of the Borrego Fault (Baja California) damage zone, combining mm-resolution structural mapping and point sampling, we show that such variations are the expression of systematic damage heterogeneity. The oblique-slip Borrego Fault comprises NW and SE segments that ruptured during the Mw7.2 2010 El Mayor-Cucapah earthquake. Measurements of fracture density along eight linear fault-perpendicular transects and from a high-resolution 68 m2 structural map display a power law decay and define footwall damage zone widths of ~85 m and ~120 m for the NW and SE segments respectively. Variance in fracture density decays with distance following an inverse exponential relationship, to background variance at ~16 m. Spatial analysis of the high-resolution fracture map reveals a patchy distribution of high- and low-intensity clusters at metre- and decimetre-scales. We attribute high-intensity clusters at these scales to local complexity caused by interactions between minor subsidiary faults (101 m length and 10−2-10−1 m displacement). Fracture density differences between high- and low-intensity clusters decrease with distance from the fault, demonstrating a systematic change in outcrop-scale damage heterogeneity. Based on these observations we present a revised model for damage zone growth including growth of heterogeneity.

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结晶岩发震断层损伤带的非均质性；对下加利福尼亚州博雷戈断层的实地研究

摘要 大断层周围复杂的裂缝损伤通常被简化为拟合裂缝密度随距断层距离的指数或幂律衰减。这些数据集中的噪声归因于大型辅助断层或随机自然变化。通过对博雷戈断层（下加利福尼亚州）损伤带的实地研究，结合毫米分辨率的结构映射和点采样，我们表明这种变化是系统损伤异质性的表现。斜滑波雷戈断层包括在 Mw7.2 2010 El Mayor-Cucapah 地震期间破裂的 NW 和 SE 段。沿八个线性断层垂直断面和高分辨率 68 m2 结构图测量裂缝密度显示幂律衰减，并分别为 NW 和 SE 段定义了~85 m 和~120 m 的下盘损伤带宽度。裂缝密度的方差随距离呈反指数关系衰减，至约 16 m 处的背景方差。高分辨率裂缝图的空间分析揭示了米和分米尺度的高强度和低强度簇的不规则分布。我们将这些尺度的高强度集群归因于由次要辅助断层（101 m 长和 10-2-10-1 m 位移）之间的相互作用引起的局部复杂性。高强度和低强度簇之间的裂缝密度差异随着距断层的距离而减小，表明露头尺度损伤非均质性的系统变化。基于这些观察，我们提出了一个修正的损伤区增长模型，包括异质性的增长。到约 16 m 的背景方差。高分辨率裂缝图的空间分析揭示了米和分米尺度的高强度和低强度簇的不规则分布。我们将这些尺度的高强度集群归因于由次要辅助断层（101 m 长和 10-2-10-1 m 位移）之间的相互作用引起的局部复杂性。高强度和低强度簇之间的裂缝密度差异随着距断层的距离而减小，表明露头尺度损伤非均质性的系统变化。基于这些观察，我们提出了一个修正的损伤区增长模型，包括异质性的增长。到约 16 m 的背景方差。高分辨率裂缝图的空间分析揭示了米和分米尺度的高强度和低强度簇的不规则分布。我们将这些尺度的高强度集群归因于由次要辅助断层（101 m 长和 10-2-10-1 m 位移）之间的相互作用引起的局部复杂性。高强度和低强度簇之间的裂缝密度差异随着距断层的距离而减小，表明露头尺度损伤非均质性的系统变化。基于这些观察，我们提出了一个修正的损伤区增长模型，包括异质性的增长。我们将这些尺度的高强度集群归因于由次要辅助断层（101 m 长和 10-2-10-1 m 位移）之间的相互作用引起的局部复杂性。高强度和低强度簇之间的裂缝密度差异随着距断层的距离而减小，表明露头尺度损伤非均质性的系统变化。基于这些观察，我们提出了一个修正的损伤区增长模型，包括异质性的增长。我们将这些尺度的高强度集群归因于由次要辅助断层（101 m 长和 10-2-10-1 m 位移）之间的相互作用引起的局部复杂性。高强度和低强度簇之间的裂缝密度差异随着距断层的距离而减小，表明露头尺度损伤非均质性的系统变化。基于这些观察，我们提出了一个修正的损伤区增长模型，包括异质性的增长。