斜长石作为地壳坚硬岩石的主要造岩矿物，其本身的力学性质在地壳岩石变形过程中起着重要作用。通常认为，坚硬矿物如长石、辉石等在典型的实验室变形速率下，地壳深部的温度范围难以使其产生以塑性变形为主的物理过程。而在宏观摩擦的剪切错动中，接触点的应变则变得非常重要，因为它控制了摩擦行为，即断层活动。

理论研究表明，如果在接触点上不存在任何的塑性，则不会出现由速度弱化（错动速度越高摩擦强度越低的行为）造成的地震或慢滑。然而我们的实验研究发现，在含水和有孔隙压的情况下，摩擦滑动都呈现出速度弱化行为（图1），与干燥条件下的速度强化（速度越高摩擦强度越大的特征）形成了鲜明对比。那么这种速度弱化的行为在接触点的微观力学上是什么样的物理过程呢？中国地震局地质研究所何昌荣、马玺及姚胜楠（现在天津地震局）在系统实验的基础上，对数据进行了理论解析和详细的显微观察，首次发现斜长石在实验室时间尺度上就可以产生压溶过程（即在高应力下产生溶解并迅速析出的过程）并在温度高于200摄氏度的条件下全面控制了摩擦滑动，从而引起了速度弱化的产生。由于断层碎屑在剪切过程中其接触点不断切换和滚动，难以观察其静接触的压溶痕迹，因此压溶过程的主要微观证据是随处可见的析出（图2），需要二次电子像的高倍率观察。这种观察方法是创新性的方法，因为在以往的研究中研究人员习惯于用背散图像进行观测，其弱点是只能看到更下层的碎裂物本身，而看不到表面的析出物；而大量细颗粒如析出物的堆积只能看成是絮状物，难以看清其本来面目。

该成果以“Unstable Sliding of Plagioclase Gouge and Deformation Mechanisms Under Hydrothermal Conditions With Effective Normal Stresses of 100–300 MPa”为题，于2024年9月29日发表于地学领域Top期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth。

本研究获国家自然科学基金（41774103，41804168) 和中国地震局地质研究所基础科研基金(IGCEA1618) 的联合资助。

原文链接：https://doi.org/10.1029/2024JB028883

图1. 斜长石的速度弱化行为。 的值为负即速度弱化行为，其中m为摩擦系数，V为错动速率。(a) 低有效正应力情况；（b）高有效正应力情况。

图2. 有效正应力为100MPa、孔压30MPa条件下剪切后的显微构造。中间列为二次电子想，清晰显示了压溶的析出，而右列为背散图像，只能看到下面的碎裂物或者模糊图像。