構(gòu)造物理學(xué)

在討論相變等問題時(shí)，還包括化學(xué)過程。構(gòu)造物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容包括：①構(gòu)造變形體的類型、變形特征、變形機(jī)制及變形條件；②構(gòu)造變形體的相互組合關(guān)系、成因聯(lián)系及其在空間上時(shí)間上的分布；③地殼與上地幔（見地球）中存在的影響變形機(jī)制和變形特點(diǎn)的各種因素；④變形的應(yīng)力場(chǎng)特征及驅(qū)動(dòng)力。

簡(jiǎn)史

構(gòu)造物理學(xué)的發(fā)展可分為 3個(gè)階段。第一階段(1920～1930)：為了理解構(gòu)造變形現(xiàn)象，用泥巴、凡士林、蜂蠟等來進(jìn)行形態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)。人們對(duì)力學(xué)和巖石力學(xué)性質(zhì)了解很少。第二階段(1930～1940)：有兩個(gè)重要特點(diǎn):①力學(xué)家和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家合作，把數(shù)學(xué)、力學(xué)理論運(yùn)用到構(gòu)造變形研究中去。②高溫高壓實(shí)驗(yàn)室的建立，使模擬地下深處的變形條件得以實(shí)現(xiàn)。第三階段(從1940年開始）：是構(gòu)造物理學(xué)的研究與自然界構(gòu)造變形相結(jié)合。應(yīng)用適合不同應(yīng)力條件下關(guān)于巖石性狀的力學(xué)理論，相當(dāng)?shù)叵?0公里溫壓條件下巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)和構(gòu)造巖石學(xué)研究結(jié)果及與二者結(jié)合的野外地質(zhì)工作成果來解釋地質(zhì)構(gòu)造。1940年構(gòu)造物理學(xué)成為一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科。^[1]

研究方構(gòu)

造物理學(xué)所研究的構(gòu)造變形在時(shí)間尺度上可相差十幾個(gè)數(shù)量級(jí)(幾秒至上億年)，時(shí)間短的如地震,時(shí)間長(zhǎng)的如大型造山帶的演化；在空間上可從10-8厘米至 108厘米。由于涉及地殼、上地幔不同變形層次，變形物理化學(xué)環(huán)境差別很大，壓力由1×105帕至2×109帕，溫度由20～2000℃。由此，人們對(duì)構(gòu)造變形的了解在空間上是零星片斷的，在時(shí)間上是殘缺不全的。構(gòu)造物理學(xué)正是提供了由已知構(gòu)造變形推求未知構(gòu)造變形的科學(xué)方法。①利用多種探測(cè)手段對(duì)自然界各種構(gòu)造變形現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)、綜合與檢驗(yàn)；②利用高溫高壓實(shí)驗(yàn)手段研究不同環(huán)境條件下巖石變形性狀、變形機(jī)制、成分變化和變形狀態(tài)方程。這些環(huán)境條件包括溫度、壓力、孔隙壓力等物理環(huán)境，溶液成分、礦物相等物理化學(xué)環(huán)境、結(jié)構(gòu)面、缺陷等結(jié)構(gòu)條件以及應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)變速率、變形歷史等力學(xué)條件；③利用相似材料對(duì)不同大地構(gòu)造背景下的構(gòu)造變形進(jìn)行物理模擬；④各種構(gòu)造變形的數(shù)值模擬。這樣，通過對(duì)觀測(cè)到的各種現(xiàn)象進(jìn)行綜合，提出變形理論模型；再?gòu)募僭O(shè)的模型出發(fā)，用數(shù)字模擬或物理模擬方法，去推測(cè)未知區(qū)，然后再回到觀測(cè)中去檢驗(yàn)，較真實(shí)地反映巖石圈構(gòu)造變形特征。

與相鄰學(xué)科的關(guān)系

與側(cè)重構(gòu)造變形的幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)研究的傳統(tǒng)的構(gòu)造地質(zhì)學(xué)不同，構(gòu)造物理學(xué)則研究變形機(jī)制、條件以及形成該變形體的應(yīng)力狀況，側(cè)重于構(gòu)造變形的動(dòng)力學(xué)和物理學(xué)研究。傳統(tǒng)的工程巖石力學(xué)注重于研究常溫常壓下巖石或巖體變形的本質(zhì)關(guān)系及破壞過程，而構(gòu)造物理學(xué)則注意研究不同溫度、壓力和水化學(xué)條件下巖石和巖體的變形破壞特征。此外，構(gòu)造物理學(xué)通過實(shí)驗(yàn)研究和顯微觀測(cè)把巖石的宏觀變形性質(zhì)和微觀變形機(jī)制聯(lián)系起來，推動(dòng)了構(gòu)造巖石學(xué)發(fā)展，并將其與構(gòu)造地質(zhì)學(xué)緊密聯(lián)系起來，使大、小、微不同尺度的構(gòu)造變形研究融為一體。^[1]

構(gòu)造物理學(xué)在全球和區(qū)域性構(gòu)造變形的綜合研究和探索性研究中越來越顯示出其重要的理論意義，在地震成因和預(yù)報(bào)、水庫(kù)地震預(yù)測(cè)、礦山巖爆預(yù)測(cè)、油氣勘探開發(fā)、成礦構(gòu)造研究、工程穩(wěn)定性、核廢料儲(chǔ)存、地?zé)豳Y源利用等研究和生產(chǎn)中也具有重要的實(shí)際意義。