基于岩石摩擦的速率-状态摩擦定律^[1-2]，速度弱化向速度强化的转换控制着断层从不稳定滑动向稳定滑动的转换.因此，断层摩擦滑动的速度依赖性转换是涉及断层带上地震活动特征、地震成核深度等的重要问题.对慢地震的研究表明，俯冲板块边界上摩擦速度依赖性转换可能是引发慢地震的原因^[3-4].因此，断层带摩擦速度依赖性转换也是慢地震机制研究的重要问题.

关于岩石摩擦速度依赖性及其与断层稳定性的关系已开展了大量实验^[5-13]，其中对速度弱化和速度强化所对应的变形机制也进行过分析^[14-19].近年来岩石摩擦速度依赖性实验研究的新进展主要包括:Moore等^[20]研究了不同温度和有效正应力下含饱和水滑石断层泥的速度依赖性，发现滑石在25~400 ℃、25~150 MPa温压条件下始终保持稳定滑动，具有速度强化性质.Sone等^[21]在常温下、干燥和含水条件下对富含滑石的断层泥进行了摩擦实验研究，其含水条件下的速度依赖性结果与Moore等^[20]的实验结果相同.den Hartog 等^[22]对富含蒙脱石的天然断层泥和伊利石断层泥进行了摩擦实验研究，结果表明在室温条件下，两种断层泥均表现为速度强化，但在高温下，伊利石的速度依赖性明显受温度影响，速度依赖性转换发生在250 ℃.He等^[23-24]研究了干、湿两种情况下辉长岩摩擦滑动随温度的变化情况，发现加孔隙压力后，随着温度的增加摩擦滑动发生了从速度弱化向速度强化的转化，而在干燥条件下，在615 ℃的高温下仍然出现了由于速度弱化产生的黏滑现象，说明流体的存在对速度依赖性影响很大.谭文彬等^[25]和罗丽等^[26]分别研究了干和湿两种情况下辉长岩的主要矿物斜长石和辉石的摩擦滑动性质，也表明了孔隙压力的存在对断层滑动的速度依赖性具有重要影响.兰彩云等^[27]在热水条件下研究了角闪石断层泥的摩擦滑动性质，发现角闪石在实验温度范围内(100~614 ℃)均显示速度强化.何昌荣等^[28]对采自龙门山断裂带地震发生区段的样品进行了摩擦滑动实验研究，分析了几种模拟断层泥和一种天然断层泥的速度依赖性随温度的变化且运用实验结果讨论了沉积岩在地震事件中所起的作用.这些结果揭示了常见岩石摩擦的速度依赖性，为分析实际断层带上的地震活动特征以及慢地震机理研究等提供了重要依据.

我们曾经讨论过^[29]，对于断层带地震活动特征的研究，不仅需要了解断层带滑动稳定性转换及其机制，还需要了解这种转换所对应的可以探测的物理现象，特别是对慢地震机理研究更是如此，而目前仍缺少这样的实验结果.从现有实验条件出发，选择在室温条件下即可发生摩擦速度依赖性转换的相似材料作为断层带介质，开展摩擦实验并观测相关物理参量的变化是一种有效的方法.基于上述考虑，我们曾对硬石膏断层带开展了实验研究，实验结果表明硬石膏断层带随应力条件和滑动速率的变化发生了摩擦速度依赖性转换，且这种转换对应有声发射活动和应变特征的显著变化，但微观结构分析表明这种转换对应的只是脆性变形方式的转变，并未出现脆-塑性变形机制的转换^[29].这与实际断层带变形机制的转化^[30]是不同的，因此硬石膏的实验结果尚不能满足理解实际断层带上地震活动的要求，需要继续研究其他可能的相似材料的摩擦速度依赖性.根据前人的实验结果，岩盐可能是符合我们设想的一种材料.Shimamoto^[7]利用三轴实验揭示了室温下岩盐随围压升高从摩擦滑动到韧性流动的转换，BosandSpiers^[16-17]利用旋转摩擦装置研究了岩盐、岩盐和高岭土混合物在室温、低正应力下的摩擦速度依赖性.但由于实验材料和方法的不同，他们的实验结果也有不一致之处，且由于实验标本较小和实验条件所限，并未观测应力、位移之外的物理量.

鉴于盐岩可在室温下观察到速度依赖性转换的特性，而且岩盐可以视作硅酸岩的相似物^[7]，我们选择岩盐作为断层带介质，利用双轴摩擦实验对其在干燥及含水条件摩擦的速度依赖性进行了实验研究，并观测了摩擦滑动过程中的声发射，分析了断层带的微观结构，以期为理解断层带上的地震活动特征及慢地震机理提供实验依据.

实验标本为花岗闪长岩，尺寸为300 mm×200mm×50mm, 每个标本沿长方体一对角线预置一条与长轴呈30°夹角，宽1 mm 的断层.断层带用岩盐(48μm<粒径<76μm)充填.干燥情况下，岩盐样品在实验前置于烘箱中在150 ℃ 温度下烘烤20个小时；含水情况下，实验前将岩盐样品溶于水中，充分搅拌，然后取过饱和析出物作为断层带介质，由于标本结构是开放系统，断层带中的水不具备孔隙压力.实验在一套双向加载伺服控制装置上进行，载荷和位移通过一套分辨率为16bit的数据采集系统记录.标本表面布设声发射传感器，用多通道声发射数据采集系统观测标本在实验过程中的微破裂.声发射能级定义为对声发射信号波上各点的应变能增量积分再取对数作为声发射能级^[31].标本结构和传感器布局如图 1 所示.实验过程中首先以相同的应力速率使σ₁ 和σ₂ 同步加载至预定的σ₂ 值后保持σ₂ 恒定，而后在σ₁ 方向上以1μm/s的位移速率加载，在滑动趋于稳定后，再改变加载点的位移速率，研究断层滑动的速度依赖性.

速度依赖性的研究基于速率状态摩擦本构关系^[1-2]，这种本构关系的一种表达式为:

(1)

其中，μ 为摩擦系数，V为滑动速度，θ 为状态变量，a和b分别为滑动速度一个台阶式变化对摩擦系数的直接响应和演化效应，μ₀ 和V_* 为常数.当滑动速度从一个速度V_* 变化到一个新速度V时，θ 将向新的稳态值(θ= -ln/V_*)演化，稳态摩擦的变化可用(a-b)来表征，即:

(2)

如果a-b>0，断层摩擦滑动表现为速度强化，反之为速度弱化，速度弱化是断层滑动失稳的必要条件.

图 1

Fig. 1

图 1 实验标本结构及传感器布局图图中的圆圈表示声发射传感器. Fig. 1 Configuration of samples and locations of transducers The circle symboSs denote acoustic emission transducers.

我们在两种不同的σ₂ 条件下对干燥和含水岩盐断层带进行了摩擦滑动实验，实验条件、摩擦行为及速度依赖性参数汇总于表 1.

表 1(Table 1)

表 1 岩盐断层带在不同条件下的速度间隔对应的a-b值及相应的滑动行为 Table 1 a-b value and corresponding motions under different conditions of halite fault zone

表 1 岩盐断层带在不同条件下的速度间隔对应的a-b值及相应的滑动行为 Table 1 a-b value and corresponding motions under different conditions of halite fault zone

图 2是干燥条件下岩盐断层带在不同加载速度下的摩擦系数(剪应力/正应力)-轴向位移曲线，可见，在σ₂=3 MPa的条件下(图 2a)，从1μm/s开始，降低加载速度，断层摩擦强度增大、黏滑应力降增加；增大加载速度，断层最大强度降低、黏滑应力降减小.表明岩盐断层带在0.1~ 100μm/s的加载速度范围内具有速度弱化性质.提高σ₂ 到5 MPa(图 2b)，以1μm/s为界，降低加载速度断层滑动趋于稳定、摩擦强度降低，即断层带具有速度强化性质；增大加载速度到5μm/s时，初期断层带强度有所降低、黏滑应力降减小，表现出滑动弱化的特征，但随后强度迅速上升，摩擦系数已超过1，应力下降过程明显延长，不再是典型的摩擦滑动.

图 2

Fig. 2

图 2 干燥条件下岩盐断层带在不同条件下摩擦滑动的摩擦系数-位移曲线(a)σ2=3 MPa；(b)σ2=5MPa. Fig. 2 Friction coefficient-displacement curves of dry halite gouge at different conditions

在含水条件下，当σ₂=3 MPa, 以1μm/s为界，随着加载速度的增大，断层摩擦强度降低，黏滑应力降减小，表现为速度弱化性质(图 3a)，与干燥条件下的行为类似；但随着加载速度的减小，断层滑动趋于稳定，摩擦强度降低，表现出速度强化性质(图 3b).当σ₂ 增大到5 MPa, 岩盐断层带的摩擦方式和速度依赖性与σ₂=3 MPa时的速度依赖性相似，即以1μm/s为界，增大加载速度，断层表现出速度弱化性质(图 3c)，降低加载速度，断层表现出速度强化性质(图 3d).

图 3

Fig. 3

图 3 含水条件下岩盐断层带在不同条件下摩擦滑动的摩擦系数-位移曲线 (a-b)σ2=3 MPa；(c-d)σ2=5 MPa. Fig. 3 Friction coefficient-displacement curves of wet halite gouge at different conditions

含水条件下岩盐断层带在1 ~0.1μm/s的速度之间出现了从黏滑到稳滑、从速度弱化到速度强化的转换，为了了解这种转换域的性质，我们开展了进一步的实验研究.由图 4a 可知，当加载速度为0.4μm/s时，断层首先表现为伴有小应力降的震荡，经过一定位移后，断层最大强度逐渐增大，并转变为规则的黏滑；随着加载速度的降低，断层最大强度略有降低，但仍表现为黏滑；当加载速度降至0.1μm/s时，断层带强度明显降低，且滑动稳定.为了认识转换域黏滑事件与速度弱化域黏滑事件的区别，我们对两种条件下的黏滑事件的时间过程进行了对比.由图 4b可见，转换域一次黏滑的应力变化过程为:应力逐渐积累到峰值强度，随后缓慢下降，然后快速下降，整个应力释放持续时间接近100s.而速度弱化域一次黏滑的应力变化过程为:应力逐渐积累到峰值强度，然后急速下降，应力释放持续时间小于1s(图 4c，d).显然，断层速度依赖性转换域即使发生黏滑，黏滑通常会伴有缓慢的应力释放过程.

图 4

Fig. 4

图 4 岩盐断层带摩擦滑动的摩擦系数-位移曲线及两个黏滑事件的时间过程 (a)速度依赖性转换带的摩擦系数-位移曲线；(b)转换带一次黏滑的时间过程；(c)σ2=3 MPa, 干燥条件下的一次黏滑的时间过程；(d)σ2=3 MPa, 含水条件下的一次黏滑的时间过程. Fig. 4 Friction coefficient-displacement curve of halite gouge and stress-time curves of two stick-slip events (a) Friction coefficient-displacement curve in transition region of velocity dependence； (b) A stick-slip event in the transition region； (c) A stick-slip event under a2=3 MPa, dry condition.(d) A stick-slip event under a2=3 MPa, wet condition.

根据上述实验结果给出了岩盐断层带在各种条件下的速度依赖性参数a-b值(见表 1).为了更清楚地表示岩盐断层带的强度和速度依赖性，图 5 给出了不同条件下岩盐断层带剪切强度-滑动速度对数图，其中在有黏滑出现时的剪切强度根据静摩擦强度包络线求得.可见，干燥岩盐断层带在σ₂ =3 MPa条件下，在0.1~1μm/s的速度范围内均表现为速度弱化，当σ₂ 增至5 MPa时，断层带的剪切强度大幅上升，其中在低速(<1μm/s)下具有速度强化性质，而在高速下不再是简单的摩擦滑动.含水条件下岩盐断层带的断层滑动行为发生了显著变化，在σ₂=3 MPa条件下，当速度大于1μm/s时表现为速度弱化，速度小于0.1μm/s时则为速度强化，0.1~1μm/s是速度弱化向速度强化的转换域，而且在相同条件下的剪切强度高于干燥时；当σ₂ 增至5 MPa时，岩盐断层带的速度依赖性没有变化，相同速率下的剪切强度提高，其中在速度弱化域强度增加更大，但相同速率下的强度明显低于干燥时的强度.

图 5

Fig. 5

图 5 岩盐断层带在不同条件下的剪切应力-速度对数图 Fig. 5 Shear strength vs.lgw at different conditions for halite gouge

a-b值(表 1)表明在速度强化域断层滑动行为已不再是典型的摩擦滑动，而接近塑性流变.因此，我们通过稳态流变方程计算了速度强化域的应力指数，即:

(3)

其中，$\dot{\varepsilon }$为稳态蠕变应变速率(s^-1)，A是物质常数(MPa-n·s^-1)，n为应力指数，σ 为差应力，Q为活化能(kJ·mol^-1)，R为气体常数，T为绝对温度.计算结果得干燥条件下的速度强化域所对应的应力指数为4.6，含水条件下分别为1.8(σ₂=3 MPa)、3.0(σ₂=5 MPa)，与典型岩石的流变行为类似.

在进行岩盐断层带摩擦滑动速度依赖性实验的同时，我们还观察了相应的声发射活动.图 6是岩盐断层带在σ₂=3 MPa、干燥和含水两种条件下的差应力-时间曲线及对应的M-t图.可见，在干燥条件下(图 6a)，声发射活动较强，一次黏滑事件通常对应一丛声发射事件；含水条件下(图 6b，c)，声发射活动较弱，一次黏滑仅对应一个声发射事件，稳定滑动时没有声发射事件；在速度弱化向速度强化的转换域(图 6d)，加载速度为0.4μm/s的振荡阶段并无相应的声发射事件，但之后的一次黏滑对应一个声发射事件.实验结果也表明增大σ₂ 并未使岩盐断层声发射活动性增强.这3 种条件下声发射强度均没有特别明显的差别，声发射波的傅里叶频谱分析结果显示其优势频率也无明显差别.

图 6

Fig. 6

图 6 干燥和含水岩盐断层带在σ2=3 MPa时的差应力-时间曲线及声发射M-t图 (a)干燥；(b)含水，快速域；(c)含水，慢速域；(d)转换域. Fig. 6 Differential stress-time curve and M-t diagram of dry and wet halite gouge σ2= 3 MPa (a) Dry； (b) Wet, fast velocities； (c) Wet, slow velocities； (d) Transition region.

为了研究断层带的变形机制，我们对实验后盐岩的显微结构进行了观察.这里我们参照Bartlett^[32]提出的剪切带内部结构描述断层带内的破裂面.图 7是各种条件下实验样品的显微照片.在干燥、σ₂ =3 MPa条件下(图 7a)，岩盐断层带破碎明显但分布不均匀，颗粒大小不一且排列杂乱，其中夹杂具棱角的大颗粒，带内次级破裂面不发育，但发育了边界剪切带，即岩盐断层泥与围岩之间的剪切带，表明断层带的变形通过带内物质的破裂和沿边界剪切带的滑动来实现.在干燥、σ₂=5 MPa条件下(图 7b)，经高速滑动后的岩盐断层带高度破碎，颗粒极其细小且大小较均匀，除边界剪切带外带内还发育平行于断层带的Y 剪切面，表明断层带的变形通过固结的岩盐层的破裂和滑动来实现；经慢速滑动后的岩盐层的结构与之类似，颗粒高度破碎且很均匀，但内部并没有发育任何次级剪切面(图 7c)，表明断层带的变形以岩盐的碎裂流动为主要方式.

图 7

Fig. 7

图 7 不同条件下岩盐断层带的显微照片(图中箭头为断层带剪切滑动方向) (a)σ2=3 MPa, 干燥，非均匀的破裂，边界剪切面发育；(b)σ2=5 MPa, 干燥，快速域，断层带内变形均匀，发育平行于边界的Y 剪切带；(c)σ2=5 MPa, 干燥，断层带内变形均匀；(d)σ2=3 MPa, 含水，快速域，发育R1、R2 面；(e)σ2=3 MPa, 含水，慢速域，颗粒边界呈港湾状，有些颗粒发生次生加大现象；(f)σ2=3 MPa, 含水，转换域，颗粒拉长，具拖尾构造，P面，Y 面密集存在；(g)σ2=5 MPa, 含水，快速域，R1、R2 面切穿断层带；(h)σ2=5 MPa, 含水，慢速域. Fig. 7 Microstructure photographs of halite gouge after experimental deformation (arrows denote shearing direction) (a) σ2 = 3 MPa, dry inhomogeneous fracturing and boundary shear； (b)σ2= 5 MPa, dry, distributed deformation, Y shears are developed； (c) σ2 = 5 MPa, dry, distributed deformation occurs； (d) σ2 =3 MPa, wet, faster region, R1 and R2 shears are developed； (e) σ2=3 MPa, wet slower region, irregular boundary particles? some with overgrowth； (f) σ2 = 3 MPa, wet, transition region, elongated particles and some with tail structure, dense P and Y shears are developed； (g) σ2 =5 MPa, wet, faster region, Riand R2 shears are developed； (h) σ2=5MPa, wet slower region.

在含水、σ₂=3 MPa条件下，经高速滑动后(图 7d)，除发育边界剪切带外，断层带内部还发育了R1、R2 剪切面，带内颗粒破碎大小不一，其中沿次级剪切面颗粒粒径极为细小，具棱角的大颗粒杂乱排列，说明在此条件下断层带变形主要受局部化的脆性破裂所控制.在含水、σ₂=3 MPa条件下，经慢速滑动后(图 7e)，岩盐层相对于变形前颗粒粒度极其细小(原始颗粒粒径平均~60μm)，颗粒经变形呈现它形，边界呈港湾状，表现出颗粒边界迁移重结晶的特征，部分颗粒出现了次生加大现象表现出了压溶作用的特征.此外，虽然在断层带变形中不占主导，但在这些众多细小颗粒中也出现了少许多边形大颗粒，其边界平直，且粒径比原始粒径大，显示出静态重结晶特征.这些特征表明断层带的变形以岩盐的塑性流动为主.在速度依赖性转换域(图 7f)，断层带除发育边界剪切带外，还发育P 面、Y 面，其上分布有高度破碎的岩盐颗粒，带内可见残余斑晶经变形拉长，有些具拖尾构造，兼具脆、塑性变形特征.在含水、σ₂=5 MPa条件下，高速域断层带显微结构与σ₂=3 MPa时类似，断层带内R1、R2 剪切面切穿断层带，岩盐颗粒大小不一，沿剪切面分布的颗粒极细，在次级剪切面上还存在呈“s"型的残存颗粒，表明断层带以局部化的脆性破裂为主，但也有较弱的塑性变形特征(图 7g).在相同条件下经慢速滑动的断层带，大部分岩盐颗粒极为细小，镶嵌其中的较大颗粒变形拉长，具鱼尾构造，这些颗粒排列方向受密集的Y 面及R 面所控制(见图 7h)，表明断层带以塑性变形为主.

实验结果表明，当σ₂=3 MPa, 干燥岩盐断层带在0.1~100μm/s的速度范围内均表现为黏滑，摩擦强度随速度增加而降低，即为速度弱化；断层带显微结构分析表明，断层带变形以岩盐颗粒的非均匀脆性破裂以及沿边界剪切面的滑动为主；因此，局部化的脆性变形和滑动导致了断层滑动的不稳定和速度弱化，黏滑伴有较强的声发射活动也支持这一推断.当σ₂ 提高到5 MPa, 断层带在低速下滑动趋于稳定，表现出速度强化性质，但在高速下断层强度不再符合Byerlee定律^[33]，而是与岩盐的抗压强度相近^[34]，但仍有准周期性的应力降；断层带显微结构分析表明，在慢速域断层带的变形以均匀破碎的岩盐颗粒的碎裂流动作用为主，而快速域断层带的变形除碎裂流动外还叠加了岩盐断层带的整体破裂.这表明σ₂ 提高使得断层带内岩盐颗粒发生“焊接"作用，使得其强度明显提高，低速下表现出碎裂流动性质，滑动稳定，而高速下则伴有岩盐层的整体破裂和滑动，伴有应力降.

这一结果与前人的实验结果不尽相同.Shimamoto^[7]利用三轴摩擦实验对干燥岩盐断层泥的研究表明，在围压为10MPa时，断层带在0.01~10μm/s范围内均表现为黏滑，具速度弱化性质，随围压提高断层滑动趋于稳定，在所有的速度下均表现出速度强化性质.Bosand Spiers^[16]利用旋转摩擦装置在正应力1 MPa下对干燥岩盐断层泥的实验表明，断层带表现为黏滑，但几乎无速度依赖性.我们观测到的岩盐摩擦速度依赖性的变化趋势与Shimamoto 观测到变化趋势具有一致性，只是Shimamoto是在相当高的围压下观测到的，这可能与样品的差异有关:我们使用的是纯度很高的分析试剂NaCl, 而Shimamoto使用的是分析试剂NaCl和食用盐的混合物.BosandSpiers使用的也是分析试剂NaCl, 他们观测到的滑动行为与我们的结果相同，但未观测到速度依赖性，这可能与正应力过低及实验方法不同有关.

实验结果表明，水的存在对岩盐断层带的摩擦滑动性质有很大的影响.当σ₂=3 MPa, 含水岩盐断层带在1~100μm/s的速度范围内表现为黏滑，摩擦强度随速度增加而降低，即为速度弱化，而在0.1~0.01μm/s的速度范围内表现为稳滑，具速度强化性质；当σ₂ 增大到5 MPa, 相同速度下断层带的剪切强度增加，而摩擦滑动方式及速度依赖性与σ₂ 为3 MPa时相似.显微结构观察表明，高速域断层带内虽有压溶作用迹象，在σ₂ 为5MPa时也可观察到明显的塑性变形特征，但断层带内次级剪切面发育，变形主要受控于局部化的脆性破裂；低速域断层带岩盐颗粒边界迁移作用、压溶作用显著，在σ₂ 为5MPa时还可见残留斑晶的拉长和鱼尾构造，表明断层带变形以岩盐的塑性变形为主.显然，水的加入促进了岩盐颗粒发生压溶作用，并有利于塑性变形的发生，尤其是在低速率下，从而导致断层带发生塑性流动，断层稳定且具速度强化性质；但显微构造特征以及剪切强度随σ₂ 增加的特征表明这种塑性变形可能属于半脆性变形，因此在高速加载时难以发育，不能吸收施加的位移，而需要岩盐层的次级破裂及滑动来吸收变形，从而导致断层滑动不稳定并具弱化性质.根据显微结构推断，岩盐的压溶作用有助于其固结从而使岩盐层发生整体流动，并抑制“焊接"作用和相应的脆性破裂，从而使得含水断层带在σ₂ 为3 MPa时强度高于干燥时、σ₂ 为5 MPa时强度低于干燥时.含水断层带低速域未能观察到声发射、高速域一次黏滑仅对应一个声发射事件的现象也与这一推断吻合.

NeimeijierandSpiers^[19]利用旋转摩擦装置在正应力为5 MPa条件下对含水岩盐进行过实验，并对断层带显微构造进行过详细的分析研究.他们关于岩盐压溶及其相关的变形机制^[17-19]的结果与我们的结果基本一致，但他们发现岩盐摩擦基本不具备速度依赖性，这与我们的结果不同，这可能与实验条件和方法不同有关.

含水岩盐断层带随加载速度的增加在0.1~1μm/s时出现了从稳定滑动、速度强化向黏滑、速度弱化的转换，在转换域断层滑动表现为应力的震荡或黏滑.应力-时间过程显示这种黏滑具有应力增加、保持、缓慢释放、快速释放的特征，即黏滑应力释放持续时间很长；而速度弱化域典型的黏滑不存在缓慢释放的特征，即应力释放时间很短.显微结构观察表明，在速度依赖性转换域断层带的变形由脆性变形与以压溶作用为基础的塑性变形共同控制.因此我们推断，断层带的变形总体上受控于这种塑性变形，应力增加和保持特征是这种机制的反映，但由于这种塑性变形并不能完全吸收施加的大变形，因此需要通过次级破裂面的产生及沿其滑动来调节大变形，从而导致应力震荡或黏滑的产生.黏滑前缓慢的应力释放正是这些次级面在塑性变形基础上发展起来的反映.应力震荡和黏滑前的应力释放均未能观测到声发射，也说明这种破裂的频率较低，不能激发超声波.

含水岩盐断层带在室温下随加载速度变化出现了黏滑、速度弱化向稳滑、速度强化的完整的转换过程.这在常见的硅酸盐岩石中是难以观测到的，因为对于常见的硅酸盐岩石，需要在很高的温度压力下才可观测到摩擦速度依赖性的转换^{[9-10， 23-24]}.应力指数计算结果得岩盐断层带在速度强化域的应力指数分别为4.6(干燥)，和1.8(含水、σ₂=3MPa)、3.0(含水、σ₂=5 MPa).这与铁镁质岩石在温度为750~1000℃，压力为450~500 MPa的高温高压条件下发生塑性变形的应力指数相同^[35-36].这说明通过改变加载速度本实验成功模拟了断层从上地壳的脆性破裂到上地幔的稳定滑动的整个过程.我们获得的岩盐断层带速度依赖性转换及其相应的变形机制的研究结果，对于深入研究断层带强度和稳定性转换机制、进而对理解断层带上的地震活动具有重要的参考价值.我们在速度依赖性转换域观测到的应力震荡和应力释放过程缓慢的黏滑显然是低频失稳现象，这对于慢地震机制研究具有重要意义.目前的研究结果仍是初步的，需要在更多实验的基础上建立断层带强度剖面，深入分析稳定性转换条件及变形机制，为分析断层带地震活动性提供基础；需要尝试观测与转换域应力震荡和黏滑前应力缓慢释放对应的物理参量，为更深入地研究慢地震机理提供基础.

利用双轴摩擦实验对干燥及含水条件下岩盐断层带摩擦的速度依赖性进行了实验研究，并观测了摩擦滑动过程中的声发射，分析了断层带的微观结构.研究表明，干燥条件下岩盐断层带在0.1~100μm/s的速度范围内表现为黏滑、具速度弱化性质，黏滑伴有较强的声发射活动；σ₂ 增加使得岩盐断层带在较低滑动速率下表现为速度强化，在较高速率下由摩擦向摩擦和破裂的联合作用转变.含水条件下岩盐断层带在1~100μm/s的速度范围内表现为黏滑、具速度弱化性质，而在0.1~0.01μm/s的速度范围内表现为稳定滑动、具速度强化性质，速度依赖性转换出现在0.1~1μm/s, 其中断层表现为震荡或应力释放时间较长的黏滑事件，滑动过程中的声发射活动明显减弱，一次黏滑只对应一个声发射事件.断层带显微结构观察表明，由边界滑动面和内部次级剪切面控制的局部滑动和脆性破裂是干燥和含水岩盐断层带速度弱化域的主要变形机制，分布式的碎裂流动是干燥岩盐断层带速度强化域的变形机制，包括颗粒边界迁移和压溶作用的塑性变形是含水岩盐断层带速度强化域的主要变形机制，而脆性破裂和塑性变形共同控制着含水岩盐断层带速度依赖性转换域断层带的变形.