構造模擬實驗

構造模擬實驗（experiment of tectonic simulation）是研究自然界地質構造形成機理和演化過程的模擬實驗。力學工作者把實驗中所採用的物質性質與實物不同，且模型所進行的運動性質也與實物不同，兩者之間又不嚴格符合相似律，但諸變數的數學方程相同時的實驗，稱構造模擬實驗；而把實驗中所採用的物質性質與實物相同，且模型所進行的運動性質也與實物相同，兩者之間又符合相似律時的實驗，叫構造模型實驗。在中國，李四光於20世紀20年代將模擬實驗引入地質構造研究，並作為厘定構造體系標準型式的三大步驟之一。由於地質體的性質和地質構造現象十分複雜，運動過程的變化因素很多，理想的相似律模型尚難建立。但通過構造模擬發現，實驗中做出的構造型式與地殼中存在的構造型式可以達到總體上高度相似，故可採用模擬實驗探討地殼構造和地殼運動規律。模擬實驗的決定因素是：①物體的力學性質；②應力大小和作用時間長短；③邊界條件。實驗方法分為物理模擬和數學模擬兩大類：前者是根據相似理論，採用泥巴、塑膠等材料和近似自然條件的實驗手段，模擬天然構造形跡、構造型式及其形成過程，包括形變模擬（泥巴實驗等）、光彈性模擬、脆漆法、形變格線法、雲紋法及氣泡法等；後者是在野外考察和岩石力學性質研究的基礎上，用數學力學理論進行構造形跡、構造應力場及形變場的模擬，進而又分為解析法（分析簡單的構造應力場和應變場）和數值法（多用於較複雜的構造應力場研究）。地質力學以往的構造模擬實驗，在揭示構造特點和運動規律方面起了相當重要的啟發作用；運用數學模擬建立了若干構造型式的數學力學模型，為構造應力場定量分析和現今構造應力場研究奠定了基礎。