中國科學技術大學研究員張詩淮團隊與(yu) 昆明理工大學教授吳順川合作，首次揭示了岩石在遠低於(yu) 破裂強度的低應力蠕變條件下，從(cong) 微觀破裂緩慢演化到宏觀失穩的全新物理機製。這一發現為(wei) 破解岩石“亞(ya) 臨(lin) 界破裂”難題提供了精準的“力學解碼器”，並為(wei) 理解地震成核、地殼應力演化等地質過程奠定了關(guan) 鍵理論基礎。11月13日，研究成果發表於(yu) 《物理評論快報》，這是中國岩石力學領域率先在該刊發表聚焦岩石破裂物理機製的研究成果。

 “亞(ya) 臨(lin) 界破裂”指的是岩石、冰、陶瓷等脆性材料會(hui) 在看似穩定的低受力環境中，經曆漫長演化後突然破壞的一種現象。這是一個(ge) 長期困擾岩石力學、地球物理學、航空航天材料等多領域中研究人員的共性科學問題。針對岩石材料，傳(chuan) 統理論依賴亞(ya) 臨(lin) 界裂紋擴展，但該機製僅(jin) 適用於(yu) 接近峰值強度的高應力環境，難以解釋地殼中低應力下持續數百萬(wan) 年乃至更長時間的緩慢變形及破裂現象。

 針對上述科學挑戰，研究團隊首先設計了恒定低荷載蠕變實驗，模擬自然界中長期構造力的作用。實驗采用脆性聚苯乙烯材料製備含預製閉合裂紋的試樣，通過數字圖像相關(guan) 技術精確測量裂紋周圍的微應變演化，首次在緩慢滑動階段直接觀測到兩(liang) 個(ge) 關(guan) 鍵過程：一是裂紋界麵在低於(yu) 破裂強度的恒定應力水平下發生自相似的持續滑移；二是此過程伴隨著持續的剪應力鬆弛並向裂紋尖端方向轉移，表現為(wei) 裂紋膨脹區向初始壓實區的逐步擴展，引發尖端局部應變的持續累積。

 基於(yu) 此，研究團隊進一步開發了結合速率-狀態摩擦與(yu) 斷裂力學的有限元模型，揭示岩石中廣泛存在的微裂紋在持續摩擦滑移的調控下，大多數會(hui) 逐漸減速“安靜”，而少數裂紋則會(hui) 相互觸發不斷加速，最終形成宏觀斷層帶。基於(yu) 該發現，研究團隊建立了從(cong) 微觀摩擦滑移到宏觀失穩的統一物理框架，揭示了岩石“亞(ya) 臨(lin) 界破裂”的本質是其內(nei) 部永不停歇的微觀摩擦主導的應力重分配與(yu) 破裂的協同演化。

 研究首次從(cong) 實驗與(yu) 理論兩(liang) 方麵完整揭示了岩石長期緩慢破裂的物理機製，成功破解了“亞(ya) 臨(lin) 界破裂”難題，為(wei) 岩石、冰、陶瓷等脆性結晶材料在任意受力條件下的長期變形與(yu) 破裂提供了統一的解釋框架，也為(wei) 理解地震孕育、地殼應力演化及地下工程長期穩定性等領域提供了關(guan) 鍵物理基礎。

 審稿人高度評價(jia) 這項工作，認為(wei) 其“為(wei) 分布式損傷(shang) 如何演變成局部剪切帶提供了寶貴見解，對理解地震成核的起始非常重要”，“有助於(yu) 拓寬期刊《物理評論快報》的視野，促進地球物理學、材料科學和物理學界之間的跨學科交流”。