关于构造物理学介绍

[拼音]：gouzao wulixue

[外文]：tectonophysics

研究不同尺度、不同层次和不同类型构造变形现象物理本质的学科。这种物理本质是伴随构造变形的力、热、声、光、电、磁过程。在讨论相变等问题时，还包括化学过程。构造物理学的研究内容包括：

（1）构造变形体的类型、变形特征、变形机制及变形条件；

（2）构造变形体的相互组合关系、成因联系及其在空间上时间上的分布；

（3）地壳与上地幔（见地球）中存在的影响变形机制和变形特点的各种因素；

（4）变形的应力场特征及驱动力。

构造物理学的发展可分为 3个阶段。第一阶段(1920～1930)：为了理解构造变形现象，用泥巴、凡士林、蜂蜡等来进行形态模拟实验。人们对力学和岩石力学性质了解很少。第二阶段(1930～1940)：有两个重要特点：

（1）力学家和构造地质学家合作,把数学、力学理论运用到构造变形研究中去。

（2）高温高压实验室的建立，使模拟地下深处的变形条件得以实现。第三阶段(从1940年开始）：是构造物理学的研究与自然界构造变形相结合。应用适合不同应力条件下关于岩石性状的力学理论，相当地下10公里温压条件下岩石力学实验和构造岩石学研究结果及与二者结合的野外地质工作成果来解释地质构造。1940年构造物理学成为一个独立的学科。

构造物理学所研究的构造变形在时间尺度上可相差十几个数量级(几秒至上亿年)，时间短的如地震,时间长的如大型造山带的演化；在空间上可从10-8厘米至 108厘米。由于涉及地壳、上地幔不同变形层次,变形物理化学环境差别很大,压力由1×105帕至2×109帕，温度由20～2000℃。由此，人们对构造变形的了解在空间上是零星片断的，在时间上是残缺不全的。构造物理学正是提供了由已知构造变形推求未知构造变形的科学方法。

（1）利用多种探测手段对自然界各种构造变形现象进行观测、综合与检验；

（2）利用高温高压实验手段研究不同环境条件下岩石变形性状、变形机制、成分变化和变形状态方程。这些环境条件包括温度、压力、孔隙压力等物理环境，溶液成分、矿物相等物理化学环境、结构面、缺陷等结构条件以及应力状态、应变速率、变形历史等力学条件；

（3）利用相似材料对不同大地构造背景下的构造变形进行物理模拟；

（4）各种构造变形的数值模拟。这样，通过对观测到的各种现象进行综合，提出变形理论模型；再从假设的模型出发，用数字模拟或物理模拟方法，去推测未知区,然后再回到观测中去检验,较真实地反映岩石圈构造变形特征。

与侧重构造变形的几何学和运动学研究的传统的构造地质学不同，构造物理学则研究变形机制、条件以及形成该变形体的应力状况，侧重于构造变形的动力学和物理学研究。传统的工程岩石力学注重于研究常温常压下岩石或岩体变形的本质关系及破坏过程，而构造物理学则注意研究不同温度、压力和水化学条件下岩石和岩体的变形破坏特征。此外，构造物理学通过实验研究和显微观测把岩石的宏观变形性质和微观变形机制联系起来，推动了构造岩石学发展，并将其与构造地质学紧密联系起来，使大、小、微不同尺度的构造变形研究融为一体。

构造物理学在全球和区域性构造变形的综合研究和探索性研究中越来越显示出其重要的理论意义，在地震成因和预报、水库地震预测、矿山岩爆预测、油气勘探开发、成矿构造研究、工程稳定性、核废料储存、地热资源利用等研究和生产中也具有重要的实际意义。