Historique du développement
Le développement de la physique structurale peut être divisé en trois étapes.
La première étape (1920～1930) : Afin de comprendre le phénomène de déformation structurelle, de la boue, de la vaseline, de la cire d'abeille, etc. ont été utilisés pour des expériences de simulation morphologique. Les gens connaissent très peu la mécanique et les propriétés de la mécanique des roches.
La deuxième étape (1930～1940) : Il y a deux caractéristiques importantes : ① Les mécaniciens et les géologues structurels coopèrent pour appliquer les mathématiques et les théories mécaniques à l'étude de la déformation structurelle. ②La mise en place du laboratoire haute température et haute pression permet de simuler les conditions de déformation dans le sous-sol profond.
La troisième étape (à partir de 1940) : la combinaison de la recherche en physique des structures et de la déformation naturelle des structures. Appliquer la théorie mécanique des propriétés de la roche sous différentes conditions de contrainte, équivalentes aux résultats d'expériences de mécanique des roches et de pétrologie structurelle sous 10 kilomètres de température et de pression souterraines, et les résultats de travaux géologiques sur le terrain combinés aux deux pour expliquer la structure géologique. La physique structurale est devenue une discipline indépendante en 1940.
La géomécanique fondée par Li Siguang dans les années 1920 est l'un des premiers travaux pionniers en physique des structures. La lithosphère est un corps géologique anisotrope, et son comportement de déformation dépend strictement de la combinaison température et pression de l'environnement ; d'autre part, la déformation tectonique varie considérablement aux échelles de temps et d'espace, comme de quelques secondes de séisme à plus haut. Il est difficile de comprendre la nature de la déformation structurelle due à l'évolution des ceintures orogéniques sur 100 millions d'années.
La physique tectonique est basée sur l'observation et la recherche de la déformation tectonique de la croûte ou de la lithosphère, en appliquant les résultats de la pétrologie expérimentale, de la science des matériaux et de la mécanique des roches, à travers l'observation des phénomènes naturels de déformation structurelle, des expériences à haute température et haute pression, simulations physiques et simulations numériques utilisant des matériaux similaires, afin de comprendre le véritable processus de déformation de la roche du réseau minéral à la lithosphère continentale et océanique, et révéler que la roche dans différentes conditions de milieu, de température et de pression La différence de déformation et la loi de déformation, etc.
Contenu de la recherche
Le contenu de recherche de la physique des structures comprend :
①Types de corps de déformation structurelle, caractéristiques de déformation, mécanismes de déformation et conditions de déformation ;
Combinaison mutuelle, relation génétique et distribution des corps de déformation structurelle dans l'espace et le temps ;
③Influencer les mécanismes de déformation et les caractéristiques de déformation dans la croûte et le manteau supérieur (voir la terre) Divers facteurs ;
Les caractéristiques du champ de contrainte et la force motrice de la déformation.
Méthode de recherche
La déformation structurelle étudiée par la physique des structures peut différer de plus de dix ordres de grandeur (quelques secondes à plusieurs centaines de millions d'années) à l'échelle du temps. Le temps est court, comme un tremblement de terre, et le temps est long. Comme l'évolution des ceintures orogéniques à grande échelle ; il peut aller de 10-8 cm à 108 cm dans l'espace. En raison des différents niveaux de déformation de la croûte et du manteau supérieur, l'environnement physique et chimique de la déformation est très différent. La pression varie de 1×105 Pa à 2×109 Pa, et la température varie de 20 à 2000 ℃. En conséquence, la compréhension des gens de la déformation structurelle est sporadique dans l'espace et incomplète dans le temps. La physique structurelle fournit une méthode scientifique pour déduire une déformation structurelle inconnue à partir d'une déformation structurelle connue.
Utiliser une variété de méthodes de détection pour observer, synthétiser et tester divers phénomènes de déformation structurelle dans la nature ;
②Utilisation de méthodes expérimentales à haute température et haute pression pour étudier le comportement de déformation de la roche et la déformation dans différentes conditions environnementales Mécanisme, changement de composition et équation d'état de déformation. Ces conditions environnementales incluent l'environnement physique tel que la température, la pression, la pression interstitielle, la composition de la solution, l'environnement physique et chimique équivalent en minéraux, les conditions structurelles telles que les surfaces structurelles, les défauts et les conditions mécaniques telles que l'état de contrainte, la vitesse de déformation et l'historique de déformation ;
Utiliser des matériaux similaires pour effectuer des simulations physiques de déformations structurelles sous différents fonds géotectoniques ;
④ Simulations numériques de diverses déformations structurelles. Ainsi, à travers la synthèse des différents phénomènes observés, un modèle de théorie de la déformation est proposé ; à partir du modèle hypothétique, des méthodes de simulation numérique ou de simulation physique sont utilisées pour déduire la zone inconnue, puis de nouveau à l'observation pour tester, refléter de manière plus réaliste les caractéristiques de déformation de la lithosphère.
Relation de voisinage
Contrairement à la géologie structurelle traditionnelle, qui se concentre sur la géométrie et la cinématique de la déformation structurelle, la physique structurelle étudie le mécanisme de déformation, les conditions et la formation du corps déformé. L'état de contrainte de la physique se concentre sur la dynamique et la physique de la déformation structurelle. La mécanique traditionnelle des roches d'ingénierie se concentre sur l'étude de la relation essentielle et du processus de défaillance de la déformation de la roche ou de la masse rocheuse à température et pression normales, tandis que la physique structurelle s'intéresse à l'étude des caractéristiques de déformation et de défaillance de la roche et de la masse rocheuse sous différentes températures, pressions et conditions hydrochimiques. . De plus, la physique structurale relie les propriétés de macro-déformation et les mécanismes de micro-déformation des roches à travers la recherche expérimentale et les observations microscopiques, ce qui favorise le développement de la pétrologie structurale, et la lie étroitement à la géologie structurale, rendant grand, petit et légèrement différent. l'étude des déformations structurelles à différentes échelles est intégrée.
La physique tectonique a de plus en plus démontré son importance théorique dans la recherche complète et la recherche exploratoire de la déformation structurelle mondiale et régionale, dans la genèse et la prévision des tremblements de terre, la prévision des tremblements de terre de réservoir, la prévision des explosions de roches minières. Elle a également une importance pratique importante dans la recherche et la production. de l'exploration et du développement du pétrole et du gaz, de la recherche sur la structure de la minéralisation, de la stabilité technique, du stockage des déchets nucléaires et de l'utilisation des ressources géothermiques.