我国学者与海外合作者在颗粒物质的粘滑不稳定行为研究方面取得进展

　　

图 快速滑移事件与慢速滑移事件高时间分辨率同步采集信号对比分析（a,b）；滑移事件声发射频谱特征信号对比分析（c）

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42325703、42090051）等资助下，成都理工大学胡伟教授团队联合香港理工大学、上海交通大学、新西兰地质与核技术研究所、马萨诸塞大学、法国巴黎朗之万研究所等单位，在地震、滑坡粘滑不稳定行为快速和慢速滑移机理研究领域取得进展。研究成果以“高时间分辨率粘滑特性研究揭示快速、慢速地震相似的膨胀性机理（High time-resolved studies of stick-slip show similar dilatancy to fast and slow earthquakes）”为题，于2023年11月15日在线发表于《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America）。论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2305134120。

　　颗粒物质的粘滑不稳定行为（stick-slip instability）是地震学、滑坡学和颗粒物理学的国际热点交叉研究领域。地震断层及滑坡滑带都由颗粒物质构成，其粘滑不稳定特性直接控制断层错动以及滑坡滑动。相关研究对深入认识快速和慢速地震的形成机理有重要的理论意义。快、慢速滑移作为粘滑过程中两种不同的失稳破坏模式，其物理机理缺乏系统的高时间分辨率实验研究，从而限制了相关物理机理的揭示。以往研究使用同震应变张量分析方法，观测到同震滑移断层膨胀行为（dilatancy）。然而实验室快速滑移事件却表现出滑动带压缩行为 （contraction），这造成了几十年来实验室研究与野外观测不一致的学术争议。

　　本研究在传统粘滑实验的基础上，自主研发了高时间分辨率位移、声发射、应力同步采集系统，实现了粘滑过程高精度多通道同步采集（采集频率最高10 M/s）。通过此系统和高频非接触式测量装置，发现了快速滑移具有膨胀性，从而使实验室观测与现场地震观测符合。研究还发现快、慢速滑移事件具有相似的声发射频谱，表明两种滑移事件具有相似的物理过程。快速滑移过程由于颗粒碰撞动能更大，激发了更高能量的声发射频谱，引入颗粒物理强、弱力链的概念揭示了快、慢速滑移事件的物理机理。

　　研究团队对粘滑过程的快、慢速滑移事件进行高精度分辨率同步采集，发现快、慢速滑移事件具有相似的膨胀性，揭示了快、慢速滑移事件的物理机理，本研究成果对理解断层错动以及滑坡启动的物理机制具有重要意义。