何昌荣 罗 丽

1）中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京 100029

2）江西省地震局，南昌 330039

为了深入研究辉长岩摩擦滑动的力学机制，近年来我们对辉长岩的两类主要矿物斜长石和辉石分别进行了实验研究，并发现这两种矿物在热水条件下的高温段（400～600 °C）都出现了强烈的速度弱化。本文针对这种在以往摩擦滑动研究中不常见的速度弱化行为进行了物理化学机制的深入探讨。

对摩擦滑动强度的直接速度响应（速率与状态本构律中的a值）和状态演化效应（速率与状态本构律中的b值）的流变学考察表明，稳态速度依赖性（a-b）的绝对值通常不会很大，其上限值约为10-2。基于此，出现在400～600 °C, 超临界水条件下（孔隙水压为30 MPa）的强烈速度弱化必然在摩擦滑动中其接触点的变形机制上出现了重要的变化。为此，我们理论推导了接触点的压溶作用与摩擦状态演化效应的关系，得出的b值如下：

其中，下标PS代表颗粒间压溶过程，S2=RT/Vm；R为气体常数；T为温度（K）；Vm为物质的摩尔体积，τr为真实剪应力；σy为强度高限。这一结果是以以下列粒状物质的压溶速率与真实应力的关系为基础，通过考虑压溶过程中的几何关系而得到的。其中 可表示体应变速率或者单轴压缩时的应变速率，下标x分别代表溶解（s）、析出（p）和边界流体扩散控制机制（d），Ax为几何常数，Zx(T)为各机制下与温度相关的常数；fx(φ)与各控制机制相对应的孔隙度的函数（单轴压缩时表示轴向应变的函数）； Vm为摩尔体积；d为颗粒直径；……