今天下午闲极无聊，就读了一篇在Nature上发表的文章《Frictional ageing from interfacial bonding and the origins of rate and state friction 》（见附件），文章正文的开头是这样一句话“Earthquakes have long been recognized as being the result of stick–slip frictional instabilities.”看到这里，本来不想看下去，但还是耐住性子，把文章通读了一遍。

      该文章的主要观点是“地震是断层上不稳定滑动的结果，而这种滑动则是在断层上相接触的岩石表面的摩擦性质的一个功能。岩石表面之间的接触已知会随时间的推移而增强，这是一个人们不是很了解的、被称为“演化效应”的现象。Qunyang Li等人发表的原子力显微镜实验结果表明，岩石表面之间接触点的摩擦老化源自表面之间化学键的形成。这种效应在纳米尺度上所表现出的大幅度，与解释宏观岩石摩擦实验中的观察结果所需的东西从量上来说是一致的。”

      该文章的试验结果无可厚非，但若用于研究地震机制则是犯了方向性错误。该文的作者认为“地震是粘滑失稳的结果”，而粘滑现象来自于Burridge-Knopoff模型。Burridge-Knopoff模型^[1] (简称B-K模型 ) 是一个由弹簧和滑块组成的一维链。滑块通过耦合弹簧互相连接，每一个滑块都通过加载弹簧与一个缓慢地运动着的板块连在一起，滑块与桌面之间存在摩擦。 如果作用在一个滑块上的力达到最大静摩擦力，滑块就开始运动，直到动摩擦力的作用使它的运动停止。如果把滑块的运动看成是地震，那么该模型就相当于地震学中 “弹性回跳” 模型的高度简化。在“弹性回跳”模型中，地球的构造运动在地震断层上积累了应力，当积累起来的应力达到断层所能承受的最大应力时，就发生了地震。

    这一模型能模拟断层的突然运动，似乎也可模拟强震的发生过程。但实际上这一模型是一个运动学模型，与岩石破裂过程无关，不能模拟强震的孕育过程。因为我们的研究表明（有大量强震实例的验证支撑），强震的发生是断层中锁固体累进性破裂到一定程度，发生宏观破裂的结果。根据B-K模型，强震发生前不会有任何前兆，不会监测到任何中小破裂信息，这与实际情况完全不符。

      断层中锁固体发生宏观破裂前，确实变形量很小（闭锁区域），像是“粘滑”。但地震是锁固体的渐进剪切破裂过程，强震是锁固体发生宏观破裂的结果。锁固体发生宏观破裂，滑动开始，这是从粘到滑的过程，粘滑现象只是实质破裂过程的表象反映。实际上，许多国际地震专家（Burridge and Knopoff，1967；Cao and Aki，1954；Carlson and Langer，1984）^[2]认为：地震孕育的构造环境、加卸载等具体条件是千差万别的，但是导致地震发生的基本物理过程却是相同的，这就是震源区固体介质的变形、损伤及破坏失稳过程。换句话说，地震是岩石破裂的产物。

      根据B-K模型，强震是不能预测的，因其在开始滑动前，没有可以监测到的任何前兆，这与实际情况完全不符。Burridge 和 Knopoff 于1967年提出B-K模型后，力学家和地震学家研究了多年也没找到该模型的实际用途，当然任何模型都能牵强附会解释一些地震现象。某些人仍罔顾地震是岩石破裂这一基本事实而不顾，在错误的道路上越走越远，这不是因循守旧的保守势力在作怪吗？创新就是要突破过去的理论与方法，就是要否定某些人长期坚守的观点，这必然会遇到传统与保守势力的殊死抵抗，因此创新需要汗水与机遇，但更需要与保守势力作斗争的勇气。

      不要过于迷信神马CNS杂志，即使在这些杂志上发表了文章，并不代表文章的水平高和观点正确，而可能代表编辑与审稿人同意你的观点，或者说你的文章可能吸引眼球。

参考

[1] Burridge R , Knopoff L. Bull. Seism. Soc. Amer. , 1967 ,57 :341.

[2] 余怀忠，地震前兆物理模型与地震预测初步研究，中国地震局地质研究所博士后出站报告，2006.

附件：

Frictional ageing from interfacial bonding and the origins of rate and state friction

Earthquakes have long been recognized as being the result of stick–slip frictional instabilities^{1, 2}. Over the past few decades, laboratory studies of rock friction have elucidated many aspects of tectonic fault zone processes and earthquake phenomena^{3, 4, 5}. Typically, the static friction of rocks grows logarithmically with time when they are held in stationary contact⁶, but the mechanism responsible for this strengthening is not understood. This time-dependent increase of frictional strength, or frictional ageing, is one manifestation of the ‘evolution effect’ in rate and state friction theory⁵. A prevailing view is that the time dependence of rock friction results from increases in contact area caused by creep of contacting asperities^{7, 8}. Here we present the results of atomic force microscopy experiments that instead show that frictional ageing arises from the formation of interfacial chemical bonds, and the large magnitude of ageing at the nanometre scale is quantitatively consistent with what is required to explain observations in macroscopic rock friction experiments. The relative magnitude of the evolution effect compared with that of the ‘direct effect’—the dependence of friction on instantaneous changes in slip velocity—determine whether unstable slip, leading to earthquakes, is possible^{9, 10}. Understanding the mechanism underlying the evolution effect would enable us to formulate physically based frictional constitutive laws, rather than the current empirically based ‘laws’^{11, 12}, allowing more confident extrapolation to natural faults.

o        Qunyang Li,

o        Terry E. Tullis,

o        David Goldsby &

o        Robert W. Carpick

Nature 480, 233-236 doi:10.1038/nature10589