11月13日，昆明理工大学国土资源工程学院吴顺川教授与中国科学技术大学地球和空间科学学院张诗淮研究员团队合作，在国际顶级物理学期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)发表题为“From distributed damage to strain localization in rocks during brittle creep脆性蠕变过程中岩石从分布式损伤到应变局部化的转变”的文章，论文第一作者为中国科学技术大学博士生蒋林桐，通讯作者是中国科学技术大学张诗淮研究员和昆明理工大学吴顺川教授。该研究成果首次公开揭示了岩石在长期缓慢破裂过程中的全新物理机制。这是昆明理工大学首次在该期刊上发表重要研究成果，也是中国岩石力学领域首次在该刊发表岩石破裂物理机制方面的研究成果，标志着我国在此研究方向取得了具有国际影响力的重大突破。

研究团队通过恒定低荷载实验，模拟了自然界中长期构造力的作用。研究人员创新性地采用脆性聚苯乙烯材料制备预制裂纹模型，首次在缓慢滑动的裂纹周围直接观测到应变与应力的演化过程。结合先进的数值模拟技术，发现岩石中大量随机分布的微裂纹在持续摩擦滑动调控下，可自发演化，经历由分散性微观破裂向宏观失稳的演化过程。基于此，研究团队建立了从微观摩擦滑移到宏观破坏的统一物理框架。

图1低应力蠕变裂纹在双对数坐标中的自相似滑移(a)和应力转移(b)

该研究表明，即使在远低于破裂强度的长期微弱外力作用下，岩石内部的微观裂纹也不会保持静止，而是会发生极其缓慢的摩擦滑动。随着时间推移，这些滑动不断重新分配局部应力，使裂纹尖端逐渐受力集中并发生渐进式破裂，最终导致整体失稳。这一发现从物理机制上解释了困扰学界数十年的“亚临界破裂”难题——为何岩石会在看似稳定的低受力环境中经历漫长演化后突然发生破坏。

图2 不同蠕变时刻所有微裂纹的中点滑移速率

该成果不仅具有重要的理论意义，也为地震孕育机制、地壳应力演化研究以及地下工程长期安全性评估提供了新的物理依据。

《物理评论快报》是物理学领域顶级期刊，也是自然指数来源期刊，以发表高影响力突破性研究成果闻名，自2000年以来，获得诺贝尔物理学奖的所有研究中有30%发表在《物理评论快报》上，被誉为全球物理学研究的最高殿堂。此次论文的发表，是我国科学家在岩石破裂物理研究领域的重要里程碑。

论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/rtvp-wnfd

（供稿：国土资源工程学院、高等教育发展研究中心）