据中国科学院消息，中国科学院兰州化学物理研究所等单位通过跨尺度研究，揭示了花岗岩界面摩擦的内在物理机制。研究发现，其高摩擦主要源于接触面微凸体塑性变形后形成的原子级“冷焊”键合，而非传统认为的颗粒犁削或研磨作用。该成果对理解断层摩擦机理和优化地震动力学模型具有重要意义。
研究融合宏观摩擦试验、分子动力学模拟与接触力学理论，依托花岗岩模型体系展开。关键发现表明，滑动过程中，界面键合的持续生成与断裂是宏观摩擦阻力的主要来源。在一定条件下，磨屑越少、界面冷焊作用越强，摩擦系数越高；而磨屑大量积累后，可能隔离基体直接接触、削弱界面粘附，从而降低摩擦。这一结果挑战了颗粒磨损主导岩石摩擦的传统认识。
研究还发现，花岗岩摩擦对温度、滑移速率和静置时长变化不敏感，提示经典速率—状态摩擦定律在向天然大尺度断层外推时需考虑尺度效应。
分子动力学模拟进一步揭示了摩擦能量耗散的三条主要路径：
1. 化学键断裂。
2. 局部塑性变形。
3. 应力诱导石英相变。
模拟指出，在低速试验中接触闪温温升有限，难以显著弱化石英；而在地震高速错动过程中，摩擦升温引发的热弱化可能对断层失稳产生重要影响。
该研究从摩擦学视角重新认识了断层滑动机理，表明粘附与界面变形是断层摩擦的重要来源，有助于深化对断层锁固—滑移及粘滑失稳过程的理解，为相关研究提供新的理论参考。相关研究成果已发表在《Reports on Progress in Physics》上。
原文：断层摩擦微观力学机制研究获进展（来源：中国科学院）
