構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展

0實(shí)驗(yàn)研究的構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)研究是構(gòu)造成因機(jī)制分析的重要內(nèi)容結(jié)構(gòu)模擬法是一種研究和模擬自然界地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象的變形特征、成因機(jī)制和動(dòng)力學(xué)過(guò)程的物理實(shí)驗(yàn)方法，有時(shí)也稱(chēng)為結(jié)構(gòu)物理模擬法。在實(shí)驗(yàn)室條件下,根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件或背景,構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟佻F(xiàn)某一構(gòu)造的形成和演化過(guò)程,論證實(shí)驗(yàn)與實(shí)際地質(zhì)體互為相似的物系中,變形特征與各物理參量之間的控制作用或效應(yīng),從實(shí)驗(yàn)上闡述所研究構(gòu)造的成因機(jī)制,以及提供構(gòu)造變形特征與巖石材料性質(zhì)、邊界條件、力的作用形式和速率、溫度等物理參量之間因果關(guān)系的實(shí)驗(yàn)證據(jù).構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)的研究涉及到構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)、材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、流變學(xué)等多門(mén)學(xué)科,是一門(mén)綜合性研究的邊緣學(xué)科.它主要建立在構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究的基礎(chǔ)上,彌補(bǔ)了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究領(lǐng)域中缺少必要的實(shí)驗(yàn)手段的薄弱環(huán)節(jié),改變了多年來(lái)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究中局限于現(xiàn)象描述的研究狀況,將物理學(xué)、力學(xué)和數(shù)學(xué)研究中的量值關(guān)系應(yīng)用到地球科學(xué)研究領(lǐng)域中.構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)學(xué)還溝通了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與石油地質(zhì)學(xué)相互之間的有效聯(lián)系.在石油地質(zhì)學(xué)研究中,構(gòu)造成因機(jī)制是最為關(guān)注的問(wèn)題之一,除借助地質(zhì)和地球物理資料分析外,很難再找到其它有效方法論證構(gòu)造的形成和演化過(guò)程.構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)則可將漫長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)代中形成和演化的某一構(gòu)造形跡,在符合與實(shí)際地質(zhì)背景的實(shí)驗(yàn)室條件下,再現(xiàn)這一構(gòu)造的形成和演化過(guò)程,為石油地質(zhì)學(xué)中的構(gòu)造成因機(jī)制分析開(kāi)辟出一條新的路徑.在石油地質(zhì)學(xué)中開(kāi)展構(gòu)造變形體系、油氣運(yùn)移軌跡和成藏部位的研究,構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)也起到了相當(dāng)好的作用.1在歷史和發(fā)展中，物理模擬方法的研究1.1生長(zhǎng)和構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)研究構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷了大約180余年的發(fā)展歷史.著名地質(zhì)學(xué)家、地質(zhì)構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)的先驅(qū)JamesHall(1761～1832)最早用模擬實(shí)驗(yàn)或模型實(shí)驗(yàn)方法再現(xiàn)了各種構(gòu)造形態(tài)的形成過(guò)程,拓展出了構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)一門(mén)新的學(xué)科.1849和1858年C.F.Navmann是世界上第一個(gè)用原巖作為實(shí)驗(yàn)材料,開(kāi)展巖石破裂變形機(jī)制的構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn).1878年G.K.Gilbert在實(shí)驗(yàn)室模擬了侵蝕過(guò)程.1894年,B.Willis開(kāi)展了阿巴拉契亞山脈構(gòu)造成因機(jī)制的模擬實(shí)驗(yàn),通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)提出能干巖層(Competentlayers)和非能干巖層(Incompetentlayer)在褶皺過(guò)程中的形變特征,建立了巖石性質(zhì)是決定褶皺類(lèi)型的概念.進(jìn)入20世紀(jì)后,構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)引起許多構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家的濃厚興趣.1920年F.D.Adams用大理巖材料在擠壓作用下進(jìn)行了流動(dòng)實(shí)驗(yàn);1914年W.H.Hobbs對(duì)弧形構(gòu)造的形成與發(fā)展及其形態(tài)的實(shí)驗(yàn)研究;1920年W.J.Mead用石蠟在常溫下進(jìn)行了褶皺形成過(guò)程的模擬實(shí)驗(yàn);1926年S.Tokuda作了關(guān)于日本海附近和日本本土弧形構(gòu)造的模擬實(shí)驗(yàn);1929年Riedel用濕粘土材料模擬了簡(jiǎn)單剪切作用下的破裂實(shí)驗(yàn);同年C.M.Nevin對(duì)鹽丘的成因過(guò)程進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究;1930年H.Cloos用濕粘土模擬了萊茵地塹的形成過(guò)程.到上世紀(jì)50年代末期模擬實(shí)驗(yàn)研究已逐步形成一種高潮,但從模擬各種構(gòu)造形態(tài)的成因機(jī)制來(lái)說(shuō),它們并沒(méi)有形成一套完整的實(shí)驗(yàn)分析方法,以及各種相似條件的選擇等.直到上世紀(jì)80年代末,物理模擬和數(shù)值模擬兩種方法的相結(jié)合推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展,使實(shí)驗(yàn)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究工作不但從理論,而且從方法上又向前邁進(jìn)了一大步,有了新突破.我國(guó)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)學(xué)始于上世紀(jì)20～30年代,李四光教授就開(kāi)展了“山”、“歹”、“多”字型構(gòu)造形跡成因機(jī)制的粘土物理模擬實(shí)驗(yàn),開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)研究先河.張文佑教授自上世紀(jì)40年代開(kāi)始,也進(jìn)行了大量的斷裂、褶皺方面的實(shí)驗(yàn)研究,論述斷裂的形成與發(fā)展規(guī)律,并結(jié)合中國(guó)與世界地質(zhì)構(gòu)造實(shí)際,提出斷塊構(gòu)造理論.并提出“定凹探邊”、“定凹探隆”的指導(dǎo)尋找油氣的原則,對(duì)我國(guó)開(kāi)發(fā)研究復(fù)雜斷塊油氣藏具有指導(dǎo)意義.國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者都進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn).如中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所單家增長(zhǎng)期致力于構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)研究,曾為石油部門(mén)鶯歌海盆地模擬了泥底辟形成的機(jī)理,進(jìn)行了營(yíng)口—佟二堡斷裂帶成因機(jī)制、對(duì)稱(chēng)褶皺形成以及剪應(yīng)力作用下構(gòu)造變形等方面的研究.鐘嘉猷開(kāi)展了多種材料、不同形式和方法的實(shí)驗(yàn)研究.周建勛運(yùn)用該實(shí)驗(yàn)對(duì)伸展斷層系統(tǒng)、黃驊盆地新生代構(gòu)造成因、渤海灣盆地新生代的構(gòu)造形成機(jī)制、半地塹反轉(zhuǎn)構(gòu)造等各種構(gòu)造做了大量的實(shí)驗(yàn)研究.1.2當(dāng)前的物理模擬方法研究現(xiàn)在,構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)受到越來(lái)越多構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家的重視,在實(shí)驗(yàn)理論、技術(shù)、材料和方法等方面取得了很大的進(jìn)展.1.2.1實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和相似理論的應(yīng)用隨著時(shí)間的推移,地球科學(xué)工作者研究構(gòu)造變形的范疇已從彈性力學(xué)擴(kuò)展到塑性力學(xué)、流變學(xué)等領(lǐng)域,實(shí)驗(yàn)理論日趨完善.在構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)展史中,量化概念也越來(lái)越突出,人們盡可能用維量概念來(lái)描述變形過(guò)程、特性和動(dòng)力學(xué)特征.在構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)中,可以依據(jù)驅(qū)動(dòng)力的作用形式和量值、位移量或應(yīng)變率、構(gòu)造形跡的幾何參數(shù)等,半定量乃至定量給出應(yīng)力-應(yīng)變、應(yīng)力-位移、深度-變形幾何參數(shù)等一系列數(shù)據(jù),使在地質(zhì)體中不可能連續(xù)測(cè)量到的各項(xiàng)數(shù)值,在實(shí)驗(yàn)室條件下成為現(xiàn)實(shí).構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)的深入發(fā)展,加快了地質(zhì)科學(xué)研究由定性描述向半定量乃至定量分析的進(jìn)程,為進(jìn)入定量研究階段奠定了基礎(chǔ).如中國(guó)石油大學(xué)的構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)儀(圖1),由中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所鐘嘉猷教授在原有儀器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)、中國(guó)石油大學(xué)(華東)儀表廠(chǎng)研制,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求可完成伸展構(gòu)造、收縮構(gòu)造、升降構(gòu)造、(剪切)走滑構(gòu)造、反轉(zhuǎn)構(gòu)造及疊加構(gòu)造等多種構(gòu)造樣式的變形過(guò)程的物理模擬實(shí)驗(yàn).該實(shí)驗(yàn)儀將手工操作改為自動(dòng)控制,可進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集與處理以及過(guò)程攝影和圖象采集,并通過(guò)調(diào)節(jié)平流泵的流量控制施力的大小,實(shí)現(xiàn)了構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)的定性到半定量-定量研究.實(shí)驗(yàn)理論的突破還體現(xiàn)在相似理論被廣泛應(yīng)用于構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)中.依據(jù)相似理論可以確定各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)相似系數(shù),包括幾何相似系數(shù)、時(shí)間相似系數(shù)和實(shí)驗(yàn)材料力學(xué)參數(shù)的相似系數(shù)等.相似理論的引入,使得實(shí)驗(yàn)精度大幅度提高,同時(shí),地質(zhì)原型背景和條件在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭姓故镜酶鼮槌浞?實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c地質(zhì)模型之間對(duì)比研究的唯一性越來(lái)越成為現(xiàn)實(shí).1.2.2定量施力自1894年B.Willis成功的研制出世界上第一臺(tái)構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)裝置以來(lái),許多新型實(shí)驗(yàn)裝置或儀器相繼問(wèn)世,逐步解決了構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)中最為棘手的驅(qū)動(dòng)載荷如何施加于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕系膯?wèn)題.表1給出了近年來(lái)構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)研究中具有代表意義的實(shí)驗(yàn)裝置、研究者和成果.同時(shí),實(shí)驗(yàn)裝置也由手動(dòng)操作逐步變?yōu)樽詣?dòng)控制,定量施力;并進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖象的自動(dòng)采集,實(shí)現(xiàn)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)的定性到半定量-定量研究.在物理模擬方法發(fā)展過(guò)程中,已使用了多種具有不同力學(xué)參數(shù)、相態(tài)、粒徑等的實(shí)驗(yàn)材料.依據(jù)相似理論中的相似判據(jù),這些實(shí)驗(yàn)材料可以一一對(duì)應(yīng)巖石圈不同殼層的巖石介質(zhì).由于地質(zhì)體中巖石的物理特性非常復(fù)雜,在選取實(shí)驗(yàn)材料時(shí),越來(lái)越盡可能考慮地層或巖石之間的物理和力學(xué)特性的差異.進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái),構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)已拓展到巖石圈流變學(xué)的研究,涉及到上地殼、下地殼和上地幔中幾百種不同巖性和不同物性的巖石物質(zhì).現(xiàn)在模擬實(shí)驗(yàn)已使用了一些天然材料.現(xiàn)在物理模擬實(shí)驗(yàn)中,對(duì)于地殼淺層次的構(gòu)造變形,材料多選用天然石英砂,標(biāo)志層可染色干燥后使用,不影響其物理性質(zhì).經(jīng)驗(yàn)證天然石英砂是模擬地殼淺層次構(gòu)造變形的理想相似材料.在構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)中,用天然材料替代人工合成的化學(xué)材料,可以縮短實(shí)驗(yàn)與實(shí)際地質(zhì)條件之間的距離,提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確度,是構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)展的必然趨勢(shì)之一.2物理模擬方法的應(yīng)用2.1構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)McClay、Ellis等人近年來(lái)一直從事構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)的研究工作,主要研究伸展斷層系統(tǒng)(extensionalfaultsystems).利用砂箱為實(shí)驗(yàn)工具,砂、粘土、云母等為主要實(shí)驗(yàn)材料,對(duì)在不同底面及邊界條件控制下、不同的能干性巖層中伸展斷層系統(tǒng)的幾何樣式、形成過(guò)程進(jìn)行了深入的研究,為深入理解伸展斷層系統(tǒng)的幾何學(xué)、動(dòng)力學(xué)演化過(guò)程提供了有利的依據(jù).McClay等對(duì)鏟形主拆離斷層控制的伸展構(gòu)造變形進(jìn)行了構(gòu)造物理模擬,獲得了許多重要的認(rèn)識(shí).此外,利用構(gòu)造物理模擬方法研究純擠壓條件下以及俯沖環(huán)境中楔體的形成及演化已取得很大進(jìn)展.對(duì)俯沖環(huán)境楔體中逆沖斷層的形式、演化及其組合形式也進(jìn)行了模擬和研究工作,指出楔體前緣逆沖斷層系呈前進(jìn)序列發(fā)展,這為楔體的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ).鐘嘉猷教授曾在中國(guó)石油大學(xué)(華東)運(yùn)用構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置(圖1),研究了在純擠壓條件下,逆沖斷層的發(fā)育演化(圖2).現(xiàn)今,中、新生代以來(lái)巖石圈的減薄過(guò)程是當(dāng)前科學(xué)的研究熱點(diǎn),對(duì)于華北地區(qū)中、新生代以來(lái)的地質(zhì)演化也存在不同的觀(guān)點(diǎn).尤其華北東部裂陷盆地地殼結(jié)構(gòu)復(fù)雜,基底下陷,破碎,地殼減薄.在此基礎(chǔ)上,構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)可結(jié)合地球物理資料,建立相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)演化模型,驗(yàn)證其形成機(jī)制,并提供佐證.2.2實(shí)際應(yīng)用2.2.1實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)作為一獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)方法,可以在實(shí)驗(yàn)室條件下再現(xiàn)含油氣構(gòu)造體系的形成和演化過(guò)程,追蹤它們形成的動(dòng)力學(xué)成因機(jī)制,是油氣勘探研究由定性描述跨入半定量分析乃至定量分析的有效途徑,近十余年來(lái)被廣泛應(yīng)用于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)和石油構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究領(lǐng)域,以及石油勘探研究領(lǐng)域.比如采用構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)方法來(lái)研究低級(jí)序斷層組合方式,可以模擬在不同構(gòu)造應(yīng)力作用下,受高級(jí)序斷裂體系分布限制的低級(jí)序斷裂體系的形成和演化,以認(rèn)識(shí)低級(jí)序斷層發(fā)育分布規(guī)律,從而指導(dǎo)高級(jí)序與低級(jí)序斷層以及低級(jí)序斷層之間的組合,為復(fù)雜斷塊油藏開(kāi)發(fā)中后期挖潛提供理論依據(jù).構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)已經(jīng)被證明是研究盆地內(nèi)部伸展構(gòu)造的有效工具.此實(shí)驗(yàn)對(duì)于理解伸展斷層系統(tǒng)的幾何學(xué)及動(dòng)力學(xué)發(fā)育過(guò)程是行之有效的,實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c地質(zhì)實(shí)例之間幾何形式的相似說(shuō)明實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂蟹从痴鎸?shí)地質(zhì)構(gòu)造的能力.它為那些數(shù)據(jù)質(zhì)量欠佳或是只有淺層地震資料、缺乏深部資料的地震剖面的解釋工作提供了可靠的構(gòu)造模板.然而,更應(yīng)該引起高度重視的是:構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)不僅提供了與自然界伸展構(gòu)造相似的最終構(gòu)造樣式,更重要的是它再現(xiàn)了構(gòu)造的演化過(guò)程.通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析伸展過(guò)程中構(gòu)造演化與油氣運(yùn)移、儲(chǔ)集的關(guān)系,最終確定不同演化階段有效圈閉的具體位置;另外,把模擬實(shí)驗(yàn)與地質(zhì)剖面的平衡與復(fù)原、拆離面深度的預(yù)測(cè)相結(jié)合,這將是今后研究的重點(diǎn).同時(shí),物理模擬實(shí)驗(yàn)也是研究裂陷盆地構(gòu)造形成過(guò)程和機(jī)制的重要方法.盆地邊界幾何條件(包括裂陷邊界幾何形態(tài)、邊界斷層的剖面幾何形態(tài)及性質(zhì))和裂陷伸展方向是決定裂陷盆地伸展構(gòu)造形成特征的關(guān)鍵因素.吳興寧和周建勛曾對(duì)渤海灣盆地構(gòu)造進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明渤海灣盆地內(nèi)部復(fù)雜的構(gòu)造面貌可能與其復(fù)雜的邊界幾何形態(tài)有很大關(guān)系,而且其實(shí)驗(yàn)中的膝狀剛性邊界裂陷均勻伸展模型(圖3)顯示,同一伸展變形過(guò)程可因盆地伸展邊界方向的變化,在裂陷盆地內(nèi)部形成不同走向的正斷層,斷層走向隨著盆地伸展邊界方向的改變而轉(zhuǎn)向,這些不同走向的正斷層并非是不同期次構(gòu)造變形的產(chǎn)物.如運(yùn)用構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)渤海灣盆地新生代構(gòu)造進(jìn)行深入研究,可以為其構(gòu)造成因和動(dòng)力學(xué)機(jī)制的研究提供更多新的啟示和依據(jù).對(duì)于含油氣盆地的研究,也可以通過(guò)隆-坳關(guān)系對(duì)比,對(duì)其相鄰隆起的研究來(lái)進(jìn)一步、深層次的研究盆地的內(nèi)部構(gòu)造.構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)同樣可以很好的再現(xiàn)隆起的演化史和構(gòu)造發(fā)育特征.中國(guó)石油大學(xué)(華東)曾運(yùn)用多功能構(gòu)造物理模擬裝置(圖1),對(duì)魯西隆起伸展構(gòu)造進(jìn)行了物理模擬實(shí)驗(yàn).該物理模擬實(shí)驗(yàn),在剖面上很好的模擬了魯西隆起的伸展構(gòu)造特征,實(shí)驗(yàn)?zāi)M的最終形態(tài)與實(shí)際魯西隆起的最終構(gòu)造樣式極為形似,再現(xiàn)了魯西隆起陡傾斜斷層與緩傾斜滑脫斷層的發(fā)育史和空間組合形態(tài)(圖4),并分別從時(shí)間上、伸展量上實(shí)現(xiàn)了半定量-定量的研究.2.2.2工程設(shè)施相似模型的模擬實(shí)驗(yàn)研究構(gòu)造穩(wěn)定性問(wèn)題是工程地質(zhì)工作者的最主要研究?jī)?nèi)容.在確定工程區(qū)的地基穩(wěn)定性時(shí),研究基巖的巖石類(lèi)型、構(gòu)造格架、斷裂與地震活動(dòng)性是非常重要的內(nèi)容.對(duì)其進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)時(shí),主要采用兩種研究方法:一是對(duì)工程設(shè)施相似模型的模擬實(shí)驗(yàn)研究,它與結(jié)構(gòu)力學(xué)和斷裂力學(xué)或材料力學(xué)有關(guān);二是對(duì)工程地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的模擬實(shí)驗(yàn)研究.根據(jù)地質(zhì)背景材料,建立工程區(qū)所處地質(zhì)體的相似物理模型,并根據(jù)區(qū)域應(yīng)力作用方式加載,這樣,通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn)研究,可以真實(shí)的再現(xiàn)其構(gòu)造形變過(guò)程和特征,從而確定地基穩(wěn)定與否.在工程地質(zhì)學(xué)中,也主要是著重第二種方法進(jìn)行研究.2.2.3模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)在地震預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩方面:(1)運(yùn)用構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn),可以通過(guò)現(xiàn)今構(gòu)造形變現(xiàn)象,反演其形變規(guī)律和恢復(fù)古應(yīng)力場(chǎng),模擬區(qū)域構(gòu)造形變場(chǎng)或應(yīng)力場(chǎng)的演化.這一結(jié)果可以用來(lái)推測(cè)和確定地震發(fā)展的范圍,即具體構(gòu)造部位、發(fā)震構(gòu)造和應(yīng)力集中點(diǎn)以及它們的遷移規(guī)律.如果模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與其它資料綜合分析結(jié)果相一致,那么由實(shí)驗(yàn)所獲得的現(xiàn)象和發(fā)展演化規(guī)律可以作為中、長(zhǎng)期地震預(yù)報(bào)手段.(2)運(yùn)用構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)中、小尺度構(gòu)造活動(dòng)規(guī)律與地震發(fā)生發(fā)展的關(guān)系進(jìn)行研究.中尺度構(gòu)造是指由幾條斷裂或幾個(gè)褶皺構(gòu)造所組成的構(gòu)造群體.小尺度構(gòu)造是指具體到一條斷裂或一個(gè)褶皺構(gòu)造上.實(shí)驗(yàn)結(jié)果在作短期地震預(yù)報(bào)中,有重要的參考價(jià)值.2.2.4煤的變形規(guī)律成層礦產(chǎn)是指與沉積作用有關(guān)的金屬或非金屬礦,成礦過(guò)程中或成礦后,受構(gòu)造應(yīng)力作用而產(chǎn)生的礦體形變規(guī)律可以通過(guò)構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)闡述其形變形式.最常接觸的成層礦產(chǎn)即為煤礦,有不少煤礦層的礦田構(gòu)造非常復(fù)雜,在采礦過(guò)程中,如何找尋被斷層或其他構(gòu)造形式所截?cái)嗔说牡V層是面臨的一個(gè)難題.并且隨著綜采技術(shù)的發(fā)展,煤厚的變化情況也是急需解決的問(wèn)題.我們可以通過(guò)已知煤田構(gòu)造的實(shí)際剖面觀(guān)察結(jié)合室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)研究煤層的形變規(guī)律.如在煤層的構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭??？吹剿泼簩拥膶游恢?常有明顯的不規(guī)則破裂,但總體變形還是穩(wěn)定的,硬層相當(dāng)于頂?shù)装遄冃魏?jiǎn)單,這與實(shí)際煤層的變形規(guī)律十分相似.因此物理模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)煤田的開(kāi)采具有重要的指示作用.2.2.5研究區(qū)域間構(gòu)造環(huán)境脈巖或脈狀礦體所顯示的構(gòu)造形式,實(shí)際上是巖體破裂規(guī)律用巖脈給予表現(xiàn)的一種方式.這些破裂尤其是與金屬礦產(chǎn)有關(guān)的破裂,多數(shù)受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的制約,同時(shí)還取決于破裂的空間幾何形態(tài),所以必須考慮提供脈狀礦體侵入前破裂的生成機(jī)理問(wèn)題.在生產(chǎn)實(shí)踐中,常遇到的問(wèn)題是巖脈在空間場(chǎng)內(nèi)的格架及其形變規(guī)律,而更難予解決的問(wèn)題是地殼深部脈巖的分布形式,即如何分析與預(yù)測(cè)脈狀盲礦體的去向問(wèn)題.通過(guò)野外調(diào)查,結(jié)合構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,可以深一步認(rèn)識(shí)脈巖或脈狀礦體在空間場(chǎng)中的變化規(guī)律,從而指導(dǎo)金屬礦產(chǎn)的開(kāi)采.2.2.6構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)在地震地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在:可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)地震的產(chǎn)生、發(fā)展以及在地質(zhì)體內(nèi)部的位置、巖體結(jié)構(gòu)特征等;還可以對(duì)地震與地震構(gòu)造進(jìn)行分析.通過(guò)野外地質(zhì)調(diào)查和構(gòu)造模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知對(duì)地質(zhì)形變現(xiàn)象進(jìn)行分析可以獲得古地震造成的形變遺跡,這對(duì)研究現(xiàn)代地震活動(dòng)性具有極高的參考價(jià)值,同時(shí)認(rèn)為地質(zhì)體內(nèi)由巖體錯(cuò)移而導(dǎo)致地震的形變現(xiàn)象,是物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的必然結(jié)果,因此對(duì)歷史地震或古地震的研究,就如同對(duì)地質(zhì)構(gòu)造的研究一樣,具有深遠(yuǎn)的理論和現(xiàn)實(shí)意義.而在此研究過(guò)程中,構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)的作用是不容忽視的.構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)在眾多研究領(lǐng)域中都起著非常重要的作用.雖然構(gòu)造物理模擬是在與實(shí)際構(gòu)造地質(zhì)背景和條件相似實(shí)驗(yàn)室的條件下所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),但是作為一種研究手段