摩擦破裂中的非常规奇异性、尺度分离与能量平衡

理解摩擦破裂（如沿地质断层的地震）的一个广泛框架是将其类比于普通裂纹。普通裂纹的一个显著特征是，其近边缘场以平方根奇异性为特征，这与严格的耗散相关长度尺度分离和边缘局域能量平衡的存在密切相关。然而，即便在常规平方根奇异性近似成立的物理情形下，摩擦破裂中奇异性阶数、长度尺度分离与边缘局域能量平衡之间的相互关系仍未被充分理解。本文发展了一种宏观理论，表明摩擦的普遍率相关性质导致对常规奇异性的偏离，且即使该偏离很小，也会产生显著的非边缘局域破裂相关耗散。后者的物理起源（在裂纹类比中预测完全消失）是尺度分离的失效，导致涉及宏观尺度的累积空间扩展耗散。非边缘局域破裂相关耗散还被预测具有位置依赖性。理论预测得到了现有数值结果的定量支持，并讨论了其对地震物理的可能启示。