《Engineering Geology》：Multiscale deterioration of fault-zone tectonic soft rock under wetting–drying cycles: A coupled mineral-structure-seepage-strength perspective from the Qinghai-Tibet Plateau
编辑推荐：
•干湿循环驱动断层带构造软岩的多尺度劣化。•方解石与黏土矿物的流失使颗粒接触由胶结控制转变为摩擦控制。•裂隙在早期迅速连通，而孔隙在后期循环中持续扩展。•渐进的分流发育增强了渗流并稳定了优势渗流通道。•矿物、结构与渗流的耦合作用加速了断层带蠕变型滑坡的失稳破坏。引言青藏高原是
- •
干湿循环驱动断层带构造软岩的多尺度劣化。
- •
方解石与黏土矿物的流失使颗粒接触由胶结控制转变为摩擦控制。
- •
裂隙在早期迅速连通，而孔隙在后期循环中持续扩展。
- •
渐进的分流发育增强了渗流并稳定了优势渗流通道。
- •
矿物、结构与渗流的耦合作用加速了断层带蠕变型滑坡的失稳破坏。
引言
青藏高原是世界上构造活动性最强的地区之一，为研究活动断层相关的地质灾害提供了天然实验室（Molnar和Tapponnier，1975；Tapponnier和Molnar，1977；Zhang等，2025）。自新生代以来，印度板块持续向北俯冲并挤压青藏高原，使断层带内的岩石长期遭受剪切、拉张和挤压作用（Li等，2026）。这一过程在以炭质板岩、千枚岩和泥岩等弱岩性物质构成的地区尤为显著，这些物质极易在挤压作用下发生破碎和变形（Sibson，1977；Caine等，1996）。这些物质逐渐演变为断层带构造软岩（TSR）。在季节性降雨作用下，TSR常发生泥化和软化，导致沿断层带分布的蠕变型滑坡群发（Crippa等，2021；Sun等，2025）。然而，TSR在反复水岩作用下的形成后劣化过程仍知之甚少，尤其是矿物蚀变、结构损伤、渗流演化与力学破坏之间的联系。
关于TSR相关蠕变型滑坡群的研究历史悠久。基于滑坡力学与斜坡运动过程的传统理论框架（Terzaghi，1950；Varnes，1978），以往研究主要采用InSAR变形分析、数值模拟以及常规力学与物理模型方法（Ferretti等，2001；Berardino等，2002；Fang等，2023；Li等，2023；Xia等，2024；Yang等，2024a；Yang等，2024b；Liu等，2025）。InSAR研究表明，TSR滑坡常沿断层控制的软弱带分布，其活动性受季节性降雨强烈影响。例如，Zhang等（2018）和Liu等（2025）刻画了舟曲地区TSR滑坡的蠕变行为，而Intrieri等（2018）和Li等（2026）分别研究了茂县和鲜水河断裂带类似滑坡，强调了降雨与断层构造对滑坡变形的共同影响。数值模拟也被用于再现此类滑坡的破坏行为与影响范围。例如，Ambrosi和Crosta（2006）以及Baroň等（2019）定量分析了降雨条件下滑坡剪切带内孔隙水压力的变化与位移特征，并从水力–力学视角阐释了降雨诱发的蠕变加速机制。这一解释与降雨入渗可改变孔隙水压力并触发边坡失稳的经典认识一致（Iverson，2000）。与此同时，力学试验主要集中在滑动带强度方面，揭示了孔隙水压力扰动如何诱发滑动带损伤并促进滑坡变形（Jiang和Wen，2014；Chen等，2026）。总体而言，这些研究显著推进了对降雨诱发TSR滑坡变形与强度退化过程的理解。然而，它们主要关注宏观斜坡响应和短期水力–力学过程，而对TSR在材料尺度上的长期内部劣化过程认识不足。在降雨–蒸发交替显著的地区，近地表断层带物质反复经受干湿循环（WDC）。从非饱和土力学角度看，反复干湿可改变持水特性、基质吸力和水力–力学行为（Fredlund和Rahardjo，1993），而水岩作用过程中矿物的稳定性则强烈受风化敏感性差异的控制（Goldich，1938）。因此，WDC可能逐步改变TSR中的矿物胶结、孔隙–裂隙结构、渗流通道和力学行为（Gao等，2023；Zhang等，2026；Quan等，2026）。针对泥岩、砂岩及富含黏土的软岩中WDC诱发损伤的研究表明，劣化通常包括膨胀–收缩变形、胶结减弱、应力集中、裂纹萌生与扩展、渗透性增强以及强度降低（Fredlund和Rahardjo，1993；Jiang等，2022；Yu等，2022；Yu等，2025）。在相对完整的沉积岩中，这种劣化通常被解释为以裂纹的逐步萌生、张开和扩展为主导。然而，这一传统机制是否适用于TSR仍不明确。由于其固有的孔隙–裂隙缺陷、弱胶结特性以及易活动化细颗粒，TSR在WDC作用下的劣化可能主要受既有缺陷的激活与连通以及颗粒迁移的控制，而非仅由新裂纹萌生主导。因此，仅凭裂纹张开和短期降雨诱发软化的解释，不足以充分说明TSR中发育的滑坡蠕变行为。鉴于TSR独特的材料结构，其矿物组成、孔隙–裂隙结构、渗流行为与力学性能之间的耦合作用演化仍有待阐明。
为弥补这一不足，本研究以东青藏高原平定–花麻断裂带为例，对这种发育于活动断裂带中、具有显著水敏性的代表性物质开展研究，采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线计算机断层扫描（CT）、核磁共振（NMR）渗流试验以及三轴压缩试验的集成方案。本研究的创新之处在于揭示了断层带TSR在WDC作用下的劣化机制与相对完整岩石中普遍报道的机制存在本质差异：完整岩石中的损伤通常归因于裂纹的逐步萌生、张开与扩展，而TSR中的劣化则以既有缺陷的激活与连通、早期裂隙归并、持续性孔隙扩展以及细颗粒迁移为主导。通过追踪矿物流失、双通道结构损伤、渗流通道化以及内聚力控制的强度退化在多尺度上的耦合作用演化，本研究建立了一条基于过程链的劣化路径，并为理解活动断裂区蠕变型滑坡物质的长期弱化提供了机理依据。
章节摘要
区域地质背景
平定–花麻活动断裂带位于东青藏高原（图1a）。平面展布上，断裂带总体呈NW向线性展布，由多条活动断层及伴生的次级剪切裂隙组成，具有典型的逆断层–左行走滑特征（图1b）。自新生代以来，印度板块持续向北俯冲并挤压青藏高原，维持了平定–花麻活动断裂带的活跃性
样品采集与制备
为表征TSR在水岩作用过程中的矿物蚀变行为，需要尽可能保留原岩材料组成与矿物学特征的未蚀变样品。现场目前出露的TSR已经历长期水岩作用，导致可溶组分流失和广泛矿物蚀变，因此不适合原位取样。因此，选取完整的炭质板岩样品
矿物学演化
XRD结果表明，样品矿物组成以石英（46.6%）、方解石（13.6%）和黏土矿物（39.8%）为主（图3a）。随WDC循环次数增加，矿物相相对含量发生显著变化（图3b）。石英比例从46.6%增至66.2%，而方解石比例从13.6%降至8.4%。在黏土矿物中，伊利石、蒙脱石和高岭石的含量分别从12.1%降至7.2%、从9.9%降至
矿物–结构–水力耦合作用劣化机制
1）矿物损伤机制
矿物组成是岩石结构发育与力学行为演化的物质基础，不同矿物对长期循环水岩作用具有固有的不同敏感性（Quan等，2025；Ning等，2026）。根据Goldich溶解序列，石英在水溶液环境中化学稳定性远高于碳酸盐矿物（Dove，1994）。因此，稳定性不同的矿物不会
结论
本研究综合运用XRD、SEM、CT、NMR渗流试验以及三轴压缩试验，系统研究了东青藏高原平定–花麻断裂带TSR在WDC作用下的多尺度劣化机制。主要结论如下：
(1) WDC导致方解石与黏土矿物优先流失，而石英相对稳定。胶结物流失使颗粒间接触由胶结控制转变为
CRediT作者贡献声明
Lu Changming：撰写–审阅与编辑、撰写–原始文稿、软件、方法学、调查。Wang Zuopeng：撰写–审阅与编辑、调查、基金获取、形式分析、数据管理、概念构想。Peng Jianbing：方法学、调查、概念构想。Xue Yiguo：可视化、方法学、调查、概念构想。Zang Mingdong：撰写–审阅与编辑、软件。Chen Yunbing：方法学、调查。Wang Zihao：方法学，
利益冲突声明
作者声明，不存在可能影响本文工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究得到国家自然科学基金（资助编号42293351、42677203和42207197）以及中央高校基本科研业务费（编号38202602）的资助。
Lu Changming | Wang Zuopeng | Peng Jianbing | Xue Yiguo | Zang Mingdong | Chen Yunbing | Wang Zihao
