全球"熱點"！中國科研人員在山體滑坡中再獲重大突破，引起國際關注！

2020-12-19 成都理工大學本科招生

2019年11月24日，"成都理工大學青藏高原及周緣複雜地質過程與資源環境效應科學研究計劃（珠峰科學研究計劃）"正式啟動，引發了國內外的廣泛關注。計劃的開展，標誌著成都理工大學學術建設又一次邁上了新臺階。如今，一年過去了，首批受資助的14個珠峰研究團隊如今進展如何？本期推送，一起去了解一下成都理工大學珠峰科學研究計劃的科研近況、研究進度和計劃推進情況——

珠峰科研計劃·胡偉團隊

搜尋地災現場蛛絲馬跡，破解遠程高速滑坡之謎

地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室以胡偉教授為首的滑坡動力學團隊，長期深耕於高位遠程特大地質災害的研究。今年5月12日，地學領域的頂級期刊《Geophysical Research Letters（GRL）》登載了他們的最新科研成果——《高速破碎顆粒流黏度弱化特性研究》，這個研究成果正在打破地學與物理學的一些"成見"，揭開大型滑坡超高速運移的"迷霧"，並為大型滑坡生命全周期伴生機制的探究夯實基礎。胡偉教授表示，這些成果的取得，"與'珠峰計劃'帶來的新思考與新平臺緊密相關。"

胡偉教授

"突破牢籠"：秘密在滑坡的塵埃裡

在成都理工大學的14個珠峰科研團隊中，胡偉教授團隊的研究任務書名為"青藏高原東緣高位遠程特大災害形成演化動力學機制研究"。作為首批受資助團隊之一，在結果公示後不久，地學領域自然指數期刊《Geophysical Research Letters（地球物理研究通報）》上登載了團隊的最新科研成果。這篇名為《高速破碎顆粒流黏度弱化特性研究》（A Weakening Rheology of Dry Granular Flows With Extensive Brittle Grain Damage in High-Speed Rotary Shear Experiments）的論文，破解了遠程高速滑坡中的核心問題——巨大的山體滑坡為什麼能夠超高速、超遠程運移，頃刻間就掩埋一座幾裡外的村莊？在山體碎裂的過程中，固體為什麼可以如流體一般"一瀉千裡"？

2020年5月發表於《Geophysical Research Letters》的文章揭示了滑坡高速運移機理


胡偉團隊在野外的滑坡底部找到了大量納米級的顆粒。一次滑坡，巨大的山體可能會破碎出納米顆粒？這聽起來不可思議。

他們不再拘泥於傳統地質學的研究範疇，突破思維的"牢籠"，胡偉團隊將物理學中的顆粒流理論引入到滑坡研究中，回歸到高速滑坡碎屑流體的本質，探索其內部的超低摩擦物理機理。

研究生鬱傑夫在實驗室做物理模擬滑帶實驗

為了明確相關機理，團隊進行了上百次高速高壓顆粒流體實驗。在不同的高壓高速條件下，螢石、石英顆粒被碾壓破碎，"石"花四濺。實驗結果顯示，對於高速、高壓碎屑流，經典物理學的結論只是在低速和中速階段成立。當進入高速後，顆粒流的剪切強度將大大的衰減，阻力變小，速度提升。對於這種急劇的衰減，胡偉教授認為，這是顆粒流體的"觸變性"（thixotropy）。對於地質界和物理界而言，這都是一個十分重要的創見。

"化學反應"：在學科交叉之中攻破難題

珠峰計劃推動了校內科研力量的學科交叉。

去年，團隊題為《巨型滑坡底部超低摩擦機理——摩擦熱產生的蒸汽壓和CO2氣壓與巖石重結晶共同潤滑作用》（Superheated steam, hot CO2 and dynamic recrystallization from frictional heat jointly lubricated a giant landslide: Field and experimental evidence）的論文發表在國際著名地學期刊《Earth and Planetary Science Letters（地球與行星科學通報）》上，不久，國際頂級期刊《Nature》雜誌撰文報導了這個研究成果，並將該科研成果列為全球研究熱點（Highlight）。 為了研究高速遠程滑坡的礦物學機制，團隊對接過材料與化學化工學院的張湘輝副教授。這一次，因為"珠峰計劃"，他們又一次緊密合作。

張湘輝是新型功能材料製備及熱分解動力學的專家，他負責進行遠程高速滑坡中不同礦物材料的分解分析。這正是"珠峰計劃"為成理科研提供的全新合作平臺，各學科的交叉通融正在發生激情四射的"化學反應"。

珠峰計劃也推動了國內外研究團隊的深入合作。珠峰科學研究計劃實施前，胡偉教授團隊就與紐西蘭地質與核科學研究所Maurice James McSaveney研究員、日本京都大學Toshi Shimamoto教授、荷蘭烏德勒支大學Theo van Asch教授、美國麻州大學張京生教授、法國中央理工大學Pierre-Yves Hicher教授、日本京都大學王功輝教授、義大利國家研究委員會地質水文保護研究院Janusz Wasowski研究員、義大利巴裡大學Vincenzo Del Gaudio教授等國際一流科學家與研究團隊保持長期深入的實質性合作，對滑坡相關機理進行聯合科學研究。珠峰計劃的實施，讓他們的合作更加明確而有創見。

北川楊家溝地震滑坡現場聯合調查

研究成果發表於地學知名期刊

2011年，胡偉留學歸來，加入地災國重實驗室。近10年來，他的腳步丈量了大西南馮店垮梁子、大光包、頭寨、水城等多個典型滑坡，直到去年，"珠峰計劃"清晰地勾勒出他的研究軌跡——"青藏高原東緣"，"可以大膽地說，青藏高原的東緣就是世界滑坡的中心，因此把它作為'珠峰計劃'的研究重點是極其正確的決定。"

胡偉教授

對於胡偉及其科研團隊來說，"珠峰科學研究計劃"開啟了他們"青藏高原科研之旅"的前奏。

團隊以往研究成果：

胡偉教授長期致力於滑坡動力學研究，先後主持國家自然科學基金重大項目（課題）、優秀青年科學基金項目、面上基金項目、國家重點研發計劃子課題、四川省青年科技創新團隊、自然資源部公益性行業專項、四川省傑出青年基金項目。於2019年獲得國家科技進步獎二等獎（排名第六）；2015年獲得中國青年地質科技獎——銀錘獎；2019年入選四川省天府萬人計劃；2017年入選自然資源部傑出青年科技人才；相關成果發表在《Geology》《Earth and Planetary Science Letters》《Geophysical Research Letters》（5篇）等自然指數（Nature Index）期刊上共計7篇。共發表SCI檢索論文45篇(其中Nature Index論文7篇，中科院分區1區論文15篇)。

成果水平及國際評價：

相關研究成果在高速遠程滑坡致災因子、高速和遠程運移機理等方面取得重要的研究進展。研究團隊在多方面均有新的發現和新的觀點，尤其是發現了高速遠程滑坡高溫熱分解現場和實驗證據，提出了基於熱重分析和熱分解礦物分層分析確定滑帶溫度準確方法，揭示了高壓氣體和動態重結晶共同作用減阻機理，找到了滑坡變形破壞機理及關鍵致災因子。值得一提的是，發表在《Earth and Planetary Science Letters》上的該成果論文"Superheated steam, hot CO2 and dyn-amic recrystallization from frictional heat jointly lubricated a giant landslide: Field and experimental evidence"引發各方關注。國際著名期刊《Nature》專門撰文報導了相關成果，並且將該研究列為全球研究熱點Highlight。

《Nature》撰文報導了相關成果

《Nature》撰文指出通過將野外實驗和室內高速摩擦實驗結合，成都理工大學黃潤秋教授所領導的研究團隊揭示了大光包巨型滑坡在滑動過程底部產生高溫可達850攝氏度。在高溫作用下，礦物分解產生大量氣體。這些氣體和水蒸氣在緻密滑帶形成高壓氣體。高壓氣體和動態重結晶層共同作用，在大滑坡底部形成超低摩擦。該研究很好的解釋了大型滑坡高速遠程運動機理。在美國國家地球科學協會（AGU）國際知名滑坡Blog上，英國Sheffield大學副校長，國際知名滑坡專家Dave Petly教授專門撰文報導該項研究。該報導特別指出，本研究揭示兩億方的巨型滑坡的運動行為被0.1mm厚的動態重結晶層控制是一個非凡的貢獻。

國際知名滑坡專家Dave Petly教授撰文報導該項研究

延伸閱讀：

"珠峰科學研究計劃"啟動會

"成都理工大學青藏高原及周緣複雜地質過程與資源環境效應科學研究計劃（珠峰科學研究計劃）"將從2019年起至2030年，聚集國內外相關領域頂級專家學者，圍繞青藏高原及周緣的"原-山-盆系統形成演化與地球動力學""礦產資源成礦規律、勘探及開發利用""盆地構造-沉積分異作用與油氣分布規律""地質災害防控及生態環境評價與修復"四個主要方向，分"構建高原""構築高地""打造高峰"三個階段逐步實施並開展研究，為成都理工大學"雙一流"學科建設加足馬力。


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素材來源：成都理工大學官網

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