第20卷第5期地球科学进展Vol.20No.52005年5月ADVANCESINEARTHSCIENCEMay.，2005文章编号：1001-8166（2005）05-0549-07*地质构造变形数值模拟研究的原理、方法及相关进展林舸1，赵重斌1，2，张晏华1，2，王岳军1，单业华1，3（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510640；2.CSIROExploration＆Mining，AustraliaPerthWA6151；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430012）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：P54文献标识码：A及对地质过程理解方面的局限性，这些手段在研究0引言地球动力学机制方面难免存在一定程度的局限性。现今获取和观察到的大量地质信息和实例，都物理模拟实验可以帮助人们理解构造变形过程和动是地质构造演化过程中某一幕或某一阶段的地质表力学的作用过程，但也存在严重的时空尺度的局限现，是地质构造演化过程最后一幕的综合结果或某性。数值模拟实验研究可以综合利用其它方法（如一次地质事件的具体产物。然而，早期的地质信息地质、地球物理、地球化学）的研究成果，建立和模或地质作用所发生的过程可能被后期地质作用所改拟不受时空限制的各种地质模型，而成为现代地球造、叠加或抹失。因此，完整地观察或再现地质构造科学研究的重要方法之一。通过地质演化过程的正变形演化过程，热—动力驱动和构造变形之间的耦演模拟，重建地球或一个区域的地质演化过程，从而合和叠加关系，俯冲和碰撞带的形成与演化发展，造得到深部动力学与浅部构造响应的重要信息，以帮山带伸展垮塌与陆内裂解作用等事件的演变过程及助人们认识与理解地质构造演化过程。通过数值模其内在动力机制显得尤为困难。拟实验研究，可以理解和认识地质历史时期热动力传统的地质—地球物理—地球化学理论和分析作用与构造变形之间的耦合与叠置关系，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时期内岩石圈构造、热结构、应力应变场的演变，岩段之一，并已取得长足的发展；由于不同的学者从不石圈内部不同层次或尺度物质—能量的传输、转换同的侧重点来研究地质构造演化的动力学机制，以及其调整过程，岩石圈演变与重要构造形迹的形成*收稿日期：2004-03-08；修回日期：2004-09-28.*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：2002CB412601）；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：030513）联合资助.作者简介：林舸（1948-），男，湖南洞口人，研究员，主要从事大地构造与成矿学研究.E-mail：gelin＠gig.ac.cn550地球科学进展第20卷过程及其形成机理等。体在岩石圈及地壳中的对流，这一对流作用可导致构造变形数值模拟实验研究的发展主要在于：类似地幔柱式的地温重分布；由于组成岩石圈及地①它是一种大学科的交叉研究和综合分析研究方壳的材料强度随温度变化而变化，而这一变化又可法，所涉及到的主要学科包括地质学、地球物理、地导致组成岩石圈及地壳材料的屈服破坏。因而，这球化学、数学、计算力学和计算机技术等。科学上的种地温的重分布无疑又对地壳的构造变形有着极为重大突破，新的生长点乃至新学科的产生，往往在重要的影响。又如在岩石圈及地壳中发生的不同流相邻学科彼此交叉和相互渗透的过程中形成。特别体的混合化学反应及水岩化学反应，这些化学反应是地学中“以问题为导向”的研究更体现了这一可导致岩石圈及地壳中骨架材料的溶解或沉积，这点［1］。②将常规的广为大地构造学或地质演化过种由于化学反应引起的溶解或沉积作用，又将改变程研究所采用的归纳、演绎的逻辑推测方法，向通过岩石圈及地壳中骨架材料的结构及孔隙分布，从而