斜长石在下地壳温度及较低有效压力条件下的摩擦滑动

姚胜楠　何昌荣

(中国地震局地质研究所， 地震动力学国家重点实验室， 北京　100029)



斜长石在下地壳温度及较低有效压力条件下的摩擦滑动

姚胜楠何昌荣

(中国地震局地质研究所， 地震动力学国家重点实验室， 北京100029)

近年来圣安德烈斯断层在下地壳深度上震颤的发现使其力学性质引起了更多的关注。 文中对斜长石断层泥在低正应力条件下的摩擦滑动性质进行了实验。实验条件为有效正应力100MPa， 采用围压控制， 温度100～600℃， 孔隙水压30MPa。通过对比有效正应力为200MPa， 其他条件都相同时的实验结果发现， 斜长石的摩擦滑动力学行为基本一致， 仅在本构参数a值随温度的变化规律上略有差异， 但在整个温度范围均呈速度弱化。由此可见， 有效正应力的降低对斜长石的摩擦滑动行为影响不大， 因而在下地壳可以产生不稳定滑动的结论仍然成立。

较低正应力斜长石速度弱化不稳定滑动下地壳

0　引言

前人通过不同的方法对大陆地震震源深度进行研究发现(Chenetal.， 1983; 臧绍先等， 1984； Wongetal.， 1990; 张国民等， 2002; 杨智娴等， 2003)， 大陆震源绝大多数分布在20km深度以内， 发震层多位于中、 上地壳， 因此一般认为中、 上地壳为脆性， 下地壳为韧性。石耀霖等(2003)指出大多数地震发生在中地壳深度。曾融生等(2000)通过讨论雅鲁藏布江和南藏的地壳俯冲带的地震学证据， 证实在莫霍面以下80～100km(下地壳至上地幔)也存在地震带。而近年来通过对地震深度的重新定位(韦生吉等， 2009)， 通过理论计算和观测记录的方法精确确定2003年赤峰地震的震源深度为(25±2)km， 深度已达下地壳。新的研究发现， 印度西隆高原的地震也会发生在下地壳(Maggietal.， 2000a， b； Baietal.， 2012)。近年来在圣安德烈斯断层下地壳发现的震颤进一步引发了对下地壳力学性质的思考， 使这一问题受到高度关注。而对下地壳地震孕震机制的研究首先需要对下地壳岩石的力学性质有所了解。先前的实验研究已经得出岩石的摩擦滑动失稳机制和断层之上的地震成核密切相关(Braceetal.， 1966; Dieterich， 1992)， 因此为研究下地壳的孕震机制，我们需要对下地壳岩石的摩擦滑动的力学性质随温度和压力的变化有系统性的了解。

辉长岩是下地壳主要造岩矿物的集合体， He等(2007)对辉长岩断层泥在热水条件下的摩擦滑动性质进行了研究。通过对比孔隙水压10MPa， 温度25～600℃， 有效正应力分别为200MPa和300MPa两种条件下的摩擦滑动力学性质发现， 有效正应力的变化对其摩擦性质有着显著影响： 在300MPa有效正应力下， 在整个温度范围内都表现为稳定的速度强化行为； 而在200MPa有效正应力下， 200～300℃范围内则出现了速度弱化。该结果表明， 较低的正应力较有利于发生速度化行为。

由于辉长岩包含黑云母、 角闪石、 石英等次要矿物， 不同的矿物在高温高压下可能具有不同的力学性质， 因此控制其滑动稳定性的因素难以确定。通过将主要矿物分离进行的实验表明， 斜长石在有效正应力200MPa、 水压30MPa、 温度100～600℃的实验条件下， 均表现为速度弱化的不稳定滑动行为； 而辉石除了200℃时表现为微弱的速度强化(即稳定滑动)外， 其他结果也均表现为不稳定的速度弱化行为(罗丽等， 2009； Heetal.， 2013)。实验同时表明， 少量石英的添加对辉长岩从速度弱化向速度强化的转变有着重要的影响作用， 而其他次要矿物的添加则没有明显的影响(Heetal.， 2013)。由于天然岩石中的矿物组成是多样的， 含少量石英和只含微量石英的情况都有， 因此在没有石英的情况下考察深部的力学性质同样具有重要意义。同时， 为了隔离矿物复杂性和压力的双重影响， 本文只关注单矿物的情况， 以此来研究有效正压力的影响。斜长石和辉石的实验表明了下地壳有产生不稳定滑动的可能性(Heetal.， 2013)， 但由于深部的有效压力有不同的情况， 如经常在数值模拟中采用的50MPa的情况(Lapustaetal.， 2003)以及在慢速滑动模拟中对应的更低的有效压力(Liuetal.， 2007， 2009)， 那么压力变化是否会引起这种不稳定滑动向稳定滑动的转变就成为实际应用中的1个重要问题， 需要通过实验研究来解答。

为了探究前面所述的斜长石、 辉石及其集合体(如辉长岩)的速度弱化是否具有代表性， 即在更宽的压力范围内是否适用， 且鉴于前人在200～300MPa的有效正应力条件下已对斜长石的摩擦滑动性质做过较系统的实验研究， 有一定的可靠数据作为分析论证， 本文尝试对斜长石断层泥在更低有效正应力条件下的摩擦滑动性质进行实验研究， 以便对下地壳的力学性质有更深入的了解。我们首先采用比前述实验更低的100MPa有效正应力进行全温度序列的对比实验研究， 以期达到对压力效应有1个初步的探索。

1　实验方法

1.1实验样品

斜长石矿物从四川攀枝花的辉长岩样品中分选得来， 通过手工粉碎， 然后用200目筛进行粒度控制； 经粒度分析， 斜长石的粒度中值为62.5μm。围岩样品为采自内蒙古丰镇的辉长岩圆柱， 直径20mm， 高40mm， 沿围岩样品中心轴35°角的方向预切1个断层面， 在断层面之间加入1mm厚的斜长石粉末模拟断层泥。为了保证孔隙水压均匀， 上部围岩采用双孔辉长岩， 在孔内塞入铜网， 下部围岩采用完整辉长岩以阻止孔隙水压损失。

图1　实验装样图Fig. 1　The sample assembly.

1.2实验装置与条件

该实验在气体介质高温高压三轴实验系统下完成。该系统轴压采用液压伺服控制， 载荷最大可达1,000kN； 围压采用氩气加压， 可自动控制围压或正应力， 最大可加至410MPa； 孔隙水压自动控制， 最大可达200MPa； 温度由YAMATAKE DCP30 型控温仪控制， 通过可控硅调节加温炉的功率， 最高可达650℃。为了消除高压气体对流引起的轴向温度不均匀， 本实验采用双段炉体分别加温的方式以保证上下温度对称分布， 实验中的温度为热电偶测量的围岩样品顶部的温度， 需要根据炉体温度标定结果把每个实验的温度校正成围岩样品中心处的温度值。

实验样品的装样方法如图1 所示， 将加有断层泥的围岩块、 碳化钨、 刚玉依次装入退火的铜管内， 两端用O形圈密封， 装入加热炉内。在铜管和加热炉内壁之间孔隙处填入氮化硼粉末， 来防止热对流， 保持样品温度均匀。

关于装样的具体细节在已发表的文章中有过详细描述(Heetal.， 2007)， 此处不再详述。此次实验条件有效正应力约为100MPa(因采用围压恒定控制， 滑动开始后有效正应力在100MPa附近的一定范围内变化)， 孔隙水压为30MPa， 温度为100～600℃， 摩擦滑动速度在1.22μm/s 和0.122μm/s之间切换以获取对速度变化响应的数据。

2　实验数据处理

在三轴摩擦实验中所测得的轴向应力， 是通过轴向压力传感器得到的值与样品表面积的比值。 在本摩擦滑动实验中， 由于存在1个斜向剪切面， 摩擦面的实际接触面积会随着轴向位移的增加而减小， 因此需要对测得的轴向应力进行面积校正。此外， 由于断层泥样品在剪切摩擦时， 铜管也发生剪切变形， 产生一定的阻力， 使得测得的剪切力大于实际样品的剪切力， 因此需要消除铜管的剪切力的影响。在之前的实验研究中， 具体介绍了接触面积校正和铜管剪应力校正的方法， 详见参考文献(Heetal.， 2006， 2007; 兰彩云等， 2010)。

经过面积校正、 铜管强度校正、 有效正应力校正这3个数据处理之后， 根据剪应力与有效正应力的比值计算出对应的摩擦系数μ。

3　实验结果

3.1变形曲线的基本特征

对斜长石断层泥进行了1组与100MPa的有效正应力相当的， 围压为83MPa恒定控制的速率切换实验， 孔隙水压为30MPa， 实验温度则从100℃至600℃， 以100℃为间隔， 进行了6个条件的实验。摩擦系数-位移曲线如图2 所示。

从图2可知， 斜长石断层泥在100℃和300℃时表现为稳定滑动， 在200℃时表现为准静态振荡， 400～600℃之间的滑动具有速率依赖性， 具体表现为400℃时低速(0.122μm/s)稳滑， 高速(1.22μm/s)振荡。500℃时低速振荡， 高速由稳滑转化为振荡， 振幅较低速小。600℃时低速振荡， 高速稳滑。所有这些曲线都表明滑动具有速度弱化的特征(即较高速度对应较低的摩擦稳态摩擦系数)。复杂的震荡与稳滑之间的转化同时表明力学参数在不同速率下有轻微的不同。

3.2摩擦强度随温度的变化

数据校正、 温度校正后， 斜长石在轴向非弹性形变位移为1.5mm处的摩擦系数值列于表1。

如图3a所示， 本实验所获得的斜长石的摩擦强度随温度的变化特征为： 100～200℃摩擦强度随着温度的增加而增加， 200～600℃温度范围内摩擦强度随着温度的增加而降低， 并在200℃达到最大， 在600℃最低。在300℃以上的温度范围内， 有效压力为100MPa的摩擦强度低于200MPa有效正压力的数据(图3b； Heetal.， 2013)。

表1　斜长石断层泥的摩擦滑动参数汇总

Table1　Summary data of the frictional experiments on plagioclase gouges

斜长石T/℃μa-b(×10-3)a(×10-3)b(×10-3)dc/μm残差滑动模式Plw-01L1010.7130.62a7.857.23110.0011稳滑(阶跃3)Plw-01L1010.713-0.22a5.425.64200.0004稳滑(阶跃5)Plw-02L2000.740-0.673.203.8710.13振荡(阶跃4)Plw-03L3030.727-1.17a14.6215.79300.0001稳滑(阶跃3)Plw-03L3030.727-2.24a12.4414.68250.0009稳滑(阶跃5)Plw-04L4040.690-4.46a19.3723.83600.0008低速稳滑(阶跃3)Plw-04L4040.690-1.5013.6815.1820.047高速振荡(阶跃6)Plw-05L5060.683-1.8817.0718.9520.027振荡(阶跃3)Plw-06L6080.653-3.597.0310.6250.0046低速振荡(阶跃3)Plw-06L6080.653-6.895.7018.9960.0053低速振荡(阶跃1)

注μ是摩擦系数；a为摩擦强度随速率变化的直接响应参数；b为摩擦强度随速率变化的与演化相应的参数；a-b表示稳态速率依赖性参数；dc为特征滑动距离。

图3　不同正应力下斜长石的摩擦系数随温度的变化Fig. 3　Friction coefficient of plagioclase plotted against temperature under different normal stresses.

3.3速度依赖性参数

为了全面描述摩擦滑动的力学行为， 本研究以引入正应力变化影响的速率与状态依赖性摩擦本构关系为理论框架(Linkeretal.， 1992)， 以此对实验数据进行了细致的分析和力学参数拟合。稳定滑动时的数据拟合方法见参考文献(Heetal.， 2013)， 而准静态震荡的情况则利用单状态变量情况下， 系统刚度与临界刚度相等条件下的数值解进行了参数拟合， 详见附录A。

有效正应力为100MPa， 水压为30MPa条件下斜长石的稳态速度依赖性参数值如图4a所示， 图中实心圆点SS表示从稳滑实验曲线直接读取的a-b值(表1 中上标为a)， 空心圆点Osc表示对振荡曲线数值拟合的结果。可以看到在100MPa有效正应力下， 100℃时由微弱的速度强化转为速度弱化， 200～600℃之间均呈现速度弱化。a-b的值随着温度的增加略有减小的趋势， 即速度弱化的程度随着温度的增加而增加， 但增幅不大。

图4　不同有效正应力下斜长石的摩擦稳定性参数随温度的变化Fig. 4　Rate dependence a-b of plagioclase gouge plotted against temperature under different effective normal stresses.

图5　斜长石的特征滑动距离随温度的变化Fig. 5　Characteristic slip distance ofplagioclase plotted against temperature.

前人的理论分析表明， 摩擦本构参数中的a-b值， 特征滑动距离dc值， 以及有效正应力σNeff与系统在稳滑和失稳滑动之间的临界刚度kcr在正应力恒定时具有如下关系(Ruina， 1983)：

而当系统刚度小于临界刚度时， 系统就会失稳， 发生不稳定滑动(Ruina， 1983)。

由表1 及图4a可以看出，a-b的绝对值不是很大， 大部分均<0.005， 未出现临界刚度大于系统刚度的情况， 因此并未产生黏滑现象。通过数值拟合得到的斜长石在不同温度条件下的dc值如图5所示： 在400℃时我们看到低速稳滑时的dc值为60μm， 而较高速率下振荡时的dc值为2μm。在相同的有效正应力条件下， 低dc值能大大增加临界刚度的值， 使其可能发生不稳定滑动。因此， 斜长石的振荡滑动是由于dc值的明显减小引起的。

3.4直接响应参数和演化过程参数的变化

有效正应力为100MPa， 且温度在200～500℃范围时， 本构关系中表征对速率直接响应的a值随着温度升高而增大， 但在600℃突然下降(图6)。由于b/a的值在1.0～1.2之间，b与a的差在20%以内， 所以参数b的变化趋势与a相似， 如图7 所示。

图6　斜长石在不同有效正应力下的直接响应参数a值随温度的变化Fig. 6　The direct effect(a value)of the plagioclase gouge plotted against temperature under different effective normal stresses.

图7　斜长石的过渡参数b值随温度的变化Fig. 7　The evolution effect(b value)of the plagioclase gouge plotted against temperature.

斜长石断层泥的速度弱化行为是用稳态速度依赖性参数(即a-b)来表征的， 因为它直接控制着滑动的稳定性。然而从物理上看， 该参数又是由a值(直接响应)和b值(演化响应)之间的相对大小来控制的， 因此滑动稳定性可能会随着控制这2个参数的微观变形机制的不同而变化。

在本文的实验条件下， 斜长石断层泥在100MPa有效正应力实验条件下， 温度>300℃时， 均显示速度弱化， 且和速度弱化相关的直接响应参数a值随着温度的增加呈增大的趋势。这一现象被认为是受接触点热活化压溶过程控制的(Nakatani， 2001; Riceetal.， 2001)， 而基于微观观察的实验表明， 斜长石的这种过程可能受碎裂过程控制(Heetal.， 2013)。

4　与已有结果的对比

将此次低应力(100MPa)条件下斜长石断层泥的摩擦滑动参数与200MPa的有效正应力条件的实验结果(Heetal.， 2013)进行对比发现： 在2种有效正应力条件下， 斜长石的摩擦滑动方式基本一致： 在低温段(<300℃)表现为稳定滑动， 在高温段为振幅较大的持续性准静态振荡。

斜长石的摩擦强度(图3)均随着温度的升高呈现先增加后降低的趋势， 但有效正应力为200MPa时， 斜长石的摩擦强度总体较大， 均在0.7以上， 100MPa的有效正应力对应的摩擦强度不高， 且在高温段值均低于0.7。

将有效正应力为100MPa时的斜长石断层泥速率依赖性参数(图4a)与有效正应力200MPa时的情况(图4b)进行对比发现， 结果相似， 除了滑动位移小的情况下在100℃表现为微弱的速度强化外， 其他温度范围内均表现为速度弱化， 且其a-b值均在0～-0.005之间。

通过对比直接响应参数a值可知(图6a， b)， 2种有效压力下大体上都表现为随温度增加而增加的趋势， 且在200℃时a值都是最小。但有效正应力为100MPa时的增长速度比有效正应力为200MPa时略大。有效压力为100MPa时在600℃的急剧降低值得注意， 可能存在变形机制的一些转变。

5　结论

在已有实验数据的基础上， 本文对辉长岩的主要组成矿物之一的斜长石进行了摩擦滑动实验研究， 探究了有效正应力变化对其摩擦滑动性质的影响。实验条件为有效正应力100MPa， 孔隙水压30MPa， 采用围压恒定控制。实验结果表明：

(1)斜长石的摩擦强度随着温度的升高先增大后减小， 并在200℃达到最大； 摩擦滑动力学曲线在100℃和300℃时表现为稳定滑动， 在200℃时表现为准静态振荡， 400～600℃之间的滑动具有速率依赖性， 具体表现为400℃时低速(0.122μm/s)稳滑， 高速(1.22μm/s)振荡。500℃时低速振荡， 高速由稳滑转化为振荡， 振幅较低速小。600℃时低速振荡， 高速稳滑。

(2)通过对力学曲线与慢度摩擦本构关系进行数值拟合得到振荡滑动的本构参数a值、b值及dc值， 发现振荡滑动是由特征滑动距离dc值的显著减小引起的。直接响应参数a的值在200～500℃温度范围内随着温度升高而增加， 显示了热活化过程的典型特征。但是在600℃a值突然下降， 并且参数b的变化趋势和a相似。

(3)在100MPa有效正应力下， 斜长石断层泥在100℃时由微弱的速度强化转为速度弱化， 200～600℃之间均呈现速度弱化且速度弱化的强度随着温度的升高而增加， 但增幅不大。通过对比有效正应力为200MPa， 其他条件都相同时的实验结果发现， 斜长石的摩擦滑动力学行为基本一致， 整体都呈速度弱化， 只是在本构参数a值随温度的变化方面存在差异。从应用的角度看， 有效正应力的变化对斜长石的摩擦滑动行为影响不大， 因此较早的实验结果对下地壳力学性质的讨论(Heetal.， 2013)在更低的100MPa有效正压力下仍然适用。

致谢感谢姚文明工程师对实验仪器的维护， 张雷、 路珍在实验过程中给予的帮助。

附录A：

数值拟合

A.1数值拟合理论

描述岩石摩擦滑动力学行为的速率与状态依赖性本构关系表达式(Ruina， 1983； Linkeretal.， 1992)为

(1)

式(1)中，σeff是有效正应力，V*是稳态摩擦系数为μ*时对应的速度，a和b是2个与速度相关的参数，θ是状态变量。本构参数a描述摩擦强度对速率切换的直接响应， 本构参数b反映由速率切换到稳态滑动过渡过程中摩擦强度的变化量， 状态变量θ在物理上为与接触时间有关的量， 可以解释为是所有接触点的平均接触时间。

摩擦本构关系中目前有2种最常用的状态演化方程， 一种是状态变量只随着滑动距离而演化的滑动本构关系， 一种是可以描述静止接触时间效应的慢度本构关系， 在正应力恒定条件下分别如式(2a)和式(2b)所示：

(2a)

(2b)

(3)

(4)

但这2种本构方程在稳态下(即定常状态)摩擦系数表述式相同， 如式(3)所示， 且在弹簧-滑块系统中这2种本构关系具有相同的临界刚度kcr，a-b>0(速度强化)时， 弹簧滑块系统在小扰动下不会产生不稳定滑动。只要a-b<0， 就存在1个临界刚度值， 只有系统刚度大于临界刚度时， 系统才会稳定， 在小扰动下也呈现出稳定滑动， 否则就会呈周期性黏滑(Ruina， 1983； Tseetal.， 1986)， 而在断层上则可达到地震成核的条件(Tseetal.， 1986; Dieterich， 1992)。

稳定滑动时比较容易获得分析参数， 根据式(3)， 即可直接得出a-b的值； 在准静态振荡滑动时， 为了得到参数a，b和dc的准确值， 我们采用数值拟合的方法来获取滑动参数， 其中采用了 Linker等(1992)提出的包含变正应力条件的演化方程：

(5a)

(5b)

若系统遵循滑动演化律(式(5b))， 则系统刚度在临界刚度附近时， 10倍的速度切换会引起系统的不稳定， 显然在单状态变量的近似下与实验结果不符。为此， 我们采用慢度演化方程(5a)来进行数值拟合， 再现准静态振荡滑动。滑动曲线随着速度的切换有上升阶跃和下降阶跃， 在数值拟合中， 可能的情况下尽量选取下降阶跃来拟合是因为慢度演化方程在上升和下降阶跃产生不对称的应力变化， 其中下降阶跃的应力变化更接近实验结果(Bayartetal.， 2006; Ampueroetal.， 2008)。

对于稳定滑动的情况， 拟合方法采用了与早前工作相同的方法和软件， 参见(Heetal.， 2013)。

对于准静态震荡的情况， 我们采用了新的方法。首先， 在准静态震荡时， 假定系统刚度等于临界刚度。因为我们采用的是单状态变量的本构关系， 只有在这种条件下才会在理论上出现持续震荡的情况。而实际的摩擦滑动比单变量的情况更复杂， 往往需要更多的状态变量来更好地拟合。当系统具有2个状态变量时， 产生准静态震荡的刚度有1个小的变化范围， 而不是单值(Guetal.， 1984， 1994)。但是多个状态变量的引入必然导致更多的力学参数的引入， 使得对力学参数物理意义的解释变得更加困难。因此， 本研究采取折中的办法， 采用单状态变量的本构关系， 同时利用系统刚度等于切换后速率下临界刚度的条件， 公式如下(Heetal.， 1998)：

(6)

式(6)中， μss(V0)=μ*-(b-a)ln(V0/V*)为切换后加载速率V0条件下的稳态摩擦系数， 而φ为断层法线与样品轴线的夹角， 此处为55°。这样处理当然在理论上是不严格的， 因此得到的本构参数我们将其视为粗略的估计。拟合的策略采用只拟合准静态震荡中的几个特征量， 即摩擦系数的峰谷值差， 震荡的波长以及摩擦系数的平均值。我们采用待定参数在可能范围内的穷举方法对弹簧-滑块系统进行正演计算， 所得3个特征值与实验结果进行对比得出残差并记录下来， 最后在搜索完了后取残差最小值的对应参数即是所得到的本构参数。此处， 残差定义为相对误差的的均方差， 即

(7)

A.2 数值拟合结果

图8　斜长石不同温度条件下的数值拟合曲线图示例(100～600℃)Fig. 8　Numerical fitting results of the plagioclase gouge at different temperatures.

对有效正应力为100MPa条件下的6组曲线进行了数值拟合， 为了保证滑动已达到参数不再继续变化的稳态， 我们选取第3个阶跃以后的曲线进行拟合， 图8 给出了不同温度条件下的部分拟合数据曲线， 其中100℃、 300℃选取的是稳定滑动的阶跃， 200℃、 500℃、 600℃选取的是振荡阶跃拟合， 400℃分别对稳定滑动和振荡阶跃进行拟合。通过数值拟合得到斜长石摩擦滑动的参数， 包括特征滑动距离dc值、 速度依赖性参数a-b值、 直接响应参数a值等。稳态滑动阶跃的拟合残差控制在1/1 000， 理想的振荡阶跃的拟合残差控制在5/100。

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Abstract

The discovery of tremors on the lower crust portion of the San Andreas Fault has attracted more attention on the mechanical properties of the lower crust in recent years， and some experimental studies have been carried out to understand the mechanical behavior. Previous experiments under effective normal stresses of 200MPa have shown that pyroxene and plagioclase mineral separated from the gabbro and their mixtures all show velocity weakening in the lower-crust temperature range， which results in unstable slip when frictional sliding is the dominant deformation mechanism. This work is to examine whether the velocity-weakening behavior of plagioclase gouge also applies to relatively lower effective normal stress. Our experiments were performed under effective normal stress of about 100MPa， with a constant confining pressure control， with pore pressure of 30MPa and temperature of 100℃ to 600℃. We found that the frictional sliding of plagioclase are basically the same with the previous results obtained under effective normal stress of 200MPa， both of which show velocity weakening over the entire temperature range. The only difference is the out-of-trend drop of constitutive parameteraat 600℃ for the lower effective normal stress of 100MPa. It is thus concluded that reducing the effective normal stress has little effect on the sliding stability of plagioclase， and the previous conclusion made for mechanical behavior of the lower crust that unstable slips are possible therein also applies to the lower effective normal stress of 100MPa.

FRICTIONAL SLIDING OF PLAGIOCLASE GOUGE UNDER LOWER-CRUST TEMPERATURE AND RELATIVELY LOW EFFECTIVE NORMAL STRESS

YAO Sheng-nanHE Chang-rong

(StateKeyLaboratoryofEarthquakeDynamics，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China)

low effective normal stress， plagioclase， velocity weakening， sliding instability， lower crust

2015-05-19收稿， 2016-06-08改回。

国家自然科学基金(41274186)与地震动力学国家重点实验室自主项目(LED2012A01)共同资助。

P315.2

A

0253-4967(2016)02-290-13

姚胜楠， 女， 1989年生， 硕士研究生， 主要从事高温高压岩石力学研究， 电话： 010-62009010， E-mail: Yaoshengnan2008@163.com。

doi:10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.02.005