地质构造变形数值模拟研究的原理、方法及相关进展

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第2 O卷第 5期 2 0 0 5年 5月

地球科学进展 ADVANC ES I N EAR T H S C I E NCE

Vo 1 . 2 O NO . 5 Ma y .。 2 0 0 5

文章编号： 1 0 0 1 - 8 1 6 6 ( 2 0 0 5 ) 0 5 - 0 5 4 9 - 0 7

地质构造变形数值模拟研究的原理、方法及相关进展 林舸，赵重斌，张晏华，王岳军，单业华 ( 1 .中国科学院广州地球化学研究所，中国科学院边缘海地质重点实验室，广东 广州 5 1 0 6 4 0; 2. C S I RO E x p l o r a t i o n& Mi n i n g,Au s t r a l i a P e r t h WA 6 1 51;

3 .中南大学地学与环境工程学院计算地球科学研究中心，湖南 长沙 4 3 0 0 1 2 ) 摘要：地质构造变形数值模拟实验研究是遵循自然科学规律，依据数学、物理学、化学等学科中已

为人们认识的规律为原理；依靠计算机先进的综合处理系统；以固体地球科学资料为基础所构建的 地质模型为实验研究本体。因而，地质构造变形数值模拟是采用数学物理方法对相关地质学问题的科学描述，并采用理论分析和数值模拟实验方法，对所描述的相关地质学过程进行定量化求解。

由于数值模拟可以综合利用其它学科的研究成果，建立和模拟不受时空限制的各种地质模型，为定量化地解决一些复杂的地质学问题，提供有效的分析工具，已经引起了国内外地学界的重视和深入 研究。数值模拟实验研究方法的发展，将极大地促进我国地学界从采用了多年的传统的描述性研 究方法向科学的定量化研究方法的转变。 关键词：地质；构造变形；数值模拟；原理方法

中图分类号： P 5 4

文献标识码： A

0引 言 现今获取和观察到的大量地质信息和实例，都 是地质构造演化过程中某一幕或某一阶段的地质表现，是地质构造演化过程最后一幕的综合结果或某 一

及对地质过程理解方面的局限性，这些手段在研究

地球动力学机制方面难免存在一定程度的局限性。 物理模拟实验可以帮助人们理解构造变形过程和动力学的作用过程，但也存在严重的时空尺度的局限性。数值模拟实验研究可以综合利用其它方法 (如地质、地球物理、地球化学 )的研究成果，建立和模 拟不受时空

限制的各种地质模型，而成为现代地球科学研究的重要方法之一。通过地质演化过程的正演模拟，重建地球或一个区域的地质演化过程，从而

次地质事件的具体产物。然而，早期的地质信息

或地质作用所发生的过程可能被后期地质作用所改

造、叠加或抹失。因此，完整地观察或再现地质构造变形演化过程，热一动力驱动和构造变形之间的耦合和叠加关系，俯冲和碰撞带的形成与演化发展，，造山带伸展垮塌与陆内裂解作用等事件的演变过程及 其内在动力机制显得尤为困难。 传统的地质一地球物理一地球化学理论和分析

得到深部动力学与浅部构造响应的重要信息，以帮助人们认识与理解地质构造演化过程。通过数值模 拟实验研究，可以理解和认识地质历史时期热动力 作用与构造变形之问的耦合与叠置关系，地质历史

方法，无疑是再现地质构造变形演化过程的重要手 段之一，并已取得长足的发展；由于不同的学者从不同的侧重点来研究地质构造演化的动力学机制，以

时期内岩石圈构造、热结构、应力应变场的演变，岩石圈内部不同层次或尺度物质一能量的传输、转换 及其调整过程，岩石圈演变与重要构造形迹的形成

收稿日期： 2 0 0 4 - 0 3 - 0 8;修回日期： 2 0 0 4 - 0 9 - 2 8 .

基金项目：国家重点基础研究发展规划项目“主碰撞带地壳挤压增厚和缩短阶段的构造变形和成矿响应” (编号： 2 0 0 2 C B 4 1 2 6 0 1 );中国科学院广州地球化学研究所所长基金项目“壳幔过渡带的形成及揭示的动力学模式” (编号： 0 3 0 5 1 3 )联合资助. 作者简介：林舸( 1 9 4 8 . ),男，湖南洞口人，研究员，主要从事大地构造与成矿学研究. E - m a i l: g e l i n@g i g . a c . c n

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