構造物理學(xué)（構造物理學(xué)）

構造物理學(xué)

在討論相變等問(wèn)題時(shí)，還包括化學(xué)過(guò)程。構造物理學(xué)的研究?jì)热莅ǎ孩贅嬙熳冃误w的類(lèi)型、變形特征、變形機制及變形條件；②構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(jiàn)地球）中存在的影響變形機制和變形特點(diǎn)的各種因素；④變形的應力場(chǎng)特征及驅動(dòng)力。

簡(jiǎn)史

構造物理學(xué)的發(fā)展可分為 3個(gè)階段。第一階段(1920～1930)：為了理解構造變形現象，用泥巴、凡士林、蜂蠟等來(lái)進(jìn)行形態(tài)模擬實(shí)驗。人們對力學(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)家和構造地質(zhì)學(xué)家合作，把數學(xué)、力學(xué)理論運用到構造變形研究中去。②高溫高壓實(shí)驗室的建立，使模擬地下深處的變形條件得以實(shí)現。第三階段(從1940年開(kāi)始）：是構造物理學(xué)的研究與自然界構造變形相結合。應用適合不同應力條件下關(guān)于巖石性狀的力學(xué)理論，相當地下10公里溫壓條件下巖石力學(xué)實(shí)驗和構造巖石學(xué)研究結果及與二者結合的野外地質(zhì)工作成果來(lái)解釋地質(zhì)構造。1940年構造物理學(xué)成為一個(gè)獨立的學(xué)科。^[1]

研究方構

造物理學(xué)所研究的構造變形在時(shí)間尺度上可相差十幾個(gè)數量級(幾秒至上億年)，時(shí)間短的如地震,時(shí)間長(cháng)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，人們對構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。構造物理學(xué)正是提供了由已知構造變形推求未知構造變形的科學(xué)方法。①利用多種探測手段對自然界各種構造變形現象進(jìn)行觀(guān)測、綜合與檢驗；②利用高溫高壓實(shí)驗手段研究不同環(huán)境條件下巖石變形性狀、變形機制、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、結構面、缺陷等結構條件以及應力狀態(tài)、應變速率、變形歷史等力學(xué)條件；③利用相似材料對不同大地構造背景下的構造變形進(jìn)行物理模擬；④各種構造變形的數值模擬。這樣，通過(guò)對觀(guān)測到的各種現象進(jìn)行綜合，提出變形理論模型；再從假設的模型出發(fā)，用數字模擬或物理模擬方法，去推測未知區，然后再回到觀(guān)測中去檢驗，較真實(shí)地反映巖石圈構造變形特征。

與相鄰學(xué)科的關(guān)系

與側重構造變形的幾何學(xué)和運動(dòng)學(xué)研究的傳統的構造地質(zhì)學(xué)不同，構造物理學(xué)則研究變形機制、條件以及形成該變形體的應力狀況，側重于構造變形的動(dòng)力學(xué)和物理學(xué)研究。傳統的工程巖石力學(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(guò)程，而構造物理學(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，構造物理學(xué)通過(guò)實(shí)驗研究和顯微觀(guān)測把巖石的宏觀(guān)變形性質(zhì)和微觀(guān)變形機制聯(lián)系起來(lái)，推動(dòng)了構造巖石學(xué)發(fā)展，并將其與構造地質(zhì)學(xué)緊密聯(lián)系起來(lái)，使大、小、微不同尺度的構造變形研究融為一體。^[1]

構造物理學(xué)在全球和區域性構造變形的綜合研究和探索性研究中越來(lái)越顯示出其重要的理論意義，在地震成因和預報、水庫地震預測、礦山巖爆預測、油氣勘探開(kāi)發(fā)、成礦構造研究、工程穩定性、核廢料儲存、地熱資源利用等研究和生產(chǎn)中也具有重要的實(shí)際意義。