岩石的斷裂不僅與岩石內部存在大量微裂紋有關，而且還同岩石的非均質性有關。
靜態疲勞理論
一、引言
線彈性斷裂力學認為，線彈性固體中有一條孤立、尖銳、線狀的平直裂紋、當裂紋尖端的應力強度因子達到或超過其臨界值民時，裂紋將以接近聲速的速度擴展而造成物體的斷裂。當應力強度因子低於臨界值時，裂紋處於穩定狀態。應力強度因子由裂紋尖端附近的應力分布來決定，裂紋尖端附近的應力場可由下式描述：
多少年來工程師們成功地應用臨界應力強度因子或臨界應變能釋放率預測玻璃、陶瓷和金屬的災變性裂紋擴展，但對載荷長期作用的情況，上述方法行不通了，尤其是在活性介質環境中。這是因為在低應力條件下，裂紋的擴展速度很慢，小於其臨界值及，裂紋所發生的是緩慢的亞臨界擴展，即靜態疲勞。
導致材料產生靜態疲勞的機製主要是應力腐蝕。此外，1984年還提出了溶解，離子交換、擴散等機製。所有這些機製都受環境中孔隙水的化學作用的影響。
應力腐蝕裂紋擴展的發生是由於應力、溫度及環境介質的化學作用，削弱了裂紋尖端介質受力變形的鍵，從而促使裂紋的擴展。當應力強度因子降低時，由應力腐蝕造成的裂紋擴展速度也降低。當應力強度因子低於閾值時，裂紋擴展停止。這種應力腐蝕在玻璃、陶瓷等純氧化物在空氣中的作用過程研究得較多。
水和水蒸汽對岩石應力腐蝕過程的影響，通過應力強度因子尺和裂紋擴展速度V的對數曲線，標明了裂紋擴展的三個階段。是周圍介質為水蒸汽時獲得的。曲線4是周圍介質為液態水時獲得的。它可以分為三個不同的區段。區段I受水化學作用的動力學控製，或受水對裂紋尖端處岩石的溶解作用控製。區段II受水從周圍介質傳輸到裂紋尖端的速度的控製。區段I和II受周圍介質壓強的影響，而區段10則與周圍介質無關，裂紋擴展主要取決於機械破壞。
二、應力腐蝕
應力腐蝕是造成靜態疲勞的主要機製。由於晶體矽酸鹽和矽酸鹽玻璃，其裂紋尖端部位受到應變的鍵，比未受到應。
三、溶解過程
碳酸鹽礦物岩石和石英的溶解作用，對岩石的靜態疲勞可產生一定影響。描述了碳酸鹽礦物岩石在室溫條件下的溶解過程，其溶解度受可逆反應的影響。
石英比碳酸鹽礦物岩石更不容易溶解於水。盡管石英不容易溶解於水，但它在水中也有一定的溶解度，且溶解度隨溫度的升高而增加，這屬於正常的溫度依賴性。石英的溶解度一般不受環境介質的值或鹽的影響，可能隨講值的升高而顯著增加。
在水溶液中通常都是中性的，這也就是說值的變化不會對其產生明顯影響，但水合數-卻可能隨溫度的升高而變化。環境介質的值的變化也會影響水合數，石英在水中的溶解度反應式為：
四、離子交換
酸鹽玻璃的離子交換是長期來研究得比較深入的領域。玻璃中和的交換是我們在本篇中討論的重點，造成矽酸玻璃化學風化的主要作用，與這兩種離子的交換有關。在岩石的靜態疲勞討論過程中，也涉及這一交換反應。如果化學環境含有能夠承受與固相下的物種交換的物質，並且如果這些不同物種的尺寸嚴重失調，則離子交換能產生網絡應變，從而促進裂紋擴展。如矽酸鹽玻璃中就是如此。
裂紋尖端處溶液化學性質的變化，則是離子交換的另一種效應。對上述離子在矽酸鹽中的交換，可在室溫條件下快速進行，使裂紋尖端處因離子交換而形成堿性溶液。保藏學對室溫條件下的任何反應都有極大的興趣，當然，對離子交換在室溫條件的快速進行也是如此。由於裂紋尖端部位流體體積的限製，值很快地升高。玻璃的矽酸鹽網絡結構就會受到化學侵蝕。這些離子交換反應，對亞臨界擴展的重要性，依賴於裂紋尖端處溶液被與大量外部環境的擴散交換所改變的難易程度。
材料的靜態疲勞，受控於裂紋擴展速度及環境介質與裂紋尖端處材料之間的反應速率，以及固體材料的化學性質。當裂紋快速擴展時，其擴展受控於新裂紋表麵的化學成分。化學物質從大量流體向裂紋尖端環境的傳輸，不能與新生成的裂紋表麵反應離子的新源的產生保持同步。當裂紋擴展速度很低時，其擴展受控於環境介質的化學性質。這是因為裂紋緩慢擴展時，裂紋尖端處的局部環境，易受外部環境介質的改變影響，這種改變是通過化學物質沿裂紋的擴散而實現的。由於在裂紋緩慢擴展的過程中，其端部流體與體積流體之間的化學差不能長期保持，新的裂紋表麵幾乎產生就通過與體積流體的反應而在反應離子中消耗殆盡。
在堿性和酸性環境中，石英的亞臨界裂紋擴展似乎遵循一個統一的，類似於玻璃的模式。但是裂紋尖端部位的石英與離子的水溶液間的反應，可能更加複雜，也包括了質子和羥基的協調侵襲。
應力腐蝕理論的出發點，是考慮材料長期暴露在腐蝕性環境介質中，裂紋尖端的高度應力集中，導致裂紋的銳化和深化，最終造成斷裂現象的發生，它體現了材料強度取決於時間的特點。產生應力腐蝕的環境介質一般說來並不是腐蝕性的，至多也不過是輕微腐蝕性的。如果沒有應力的作用，材料在這種環境介質中往往是耐蝕的。由此可見，應力腐蝕必須強調應力作用和介質腐蝕作用的結合。下麵我們該來考慮一下某些石質藏品的應力承受情況了。
大多數石質藏品長期來承受應變載荷的影響，如長期內多次地震的作用，開山爆破振動的作用，汽車、火車從岩石旁邊行駛時的振動作用等，這些隨時間變化的交變載荷，均可使岩石承受應力。在現實中交變載荷是十分普遍的。
岩畫、石窟、洞穴多開挖在陡峭的斜坡及懸崖峭壁之上，開鑿工程改變了原來的應力狀況，造成岩體的應力集中。在斜坡坡角附近出現明顯的應力集中帶，形成最大剪應力增高帶，坡度愈陡應力集中愈明顯。在斜坡頂角的某些部位形成張應力帶，如果岩畫、石窟恰好處於應力帶位置上，那麼應力作用就有可能加劇它們的靜態疲勞進程。
洞體和岩石通常總是承受壓應力的作用，但岩石內部產生的卻是拉應力和剪應力。斷裂就是由拉應力或剪應力造成的。
岩石的宏觀殘餘應變所產生的內應力，造成宏觀裂紋前緣在外界載荷施加以前，就處於拉伸狀態或壓縮狀態。
裸露於大氣中的岩石，其表麵形成氧化層，從而產生較高的殘餘應力。由材料中的殘餘應力造成的靜態疲勞占相當大的比。