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地球:伸張破壊から剪断破壊への遷移と混合型の破壊

Nature 428, 6978 doi: 10.1038/nature02333

割れは物質が壊れる際の基本的な機構である。岩石変形実験では脆性破壊には基本的に、伸張(開口モード)破壊と剪断破壊の二つの種類が観測されることが一般的である。およそ半世紀の間、伸張破壊と剪断破壊は脆性破壊の型の連続スペクトルの端成分を代表していると考えられてきた。しかしながら、開口および剪断モードの両方を示す(混合型の)遷移的破壊が自然に変形した岩石に見られることはうまく説明がつかず、混合型の破壊が形成されることを明確に示した実験結果もなかった。本論文では、カラーラ大理石の3軸伸張実験の結果を提示し、圧縮応力を増加させるにつれて伸張破壊から剪断破壊へと連続的な遷移がおきることを示す。混合型の破壊は伸張応力と圧縮応力が混在した応力状態で、最大主圧縮応力軸と鋭角をなす方向で形成された。破壊角は、伸張破壊で観測された値よりは大きいが、剪断破壊の値よりは小さい。破壊表面の形態も伸張破壊から剪断破壊への連続的変化を示している。

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