盆地和造山带构造物理模拟及应用分析

何文刚，从事有关造山带和盆地构造变形及其演化等相关的基础研究工作，2014年至今在中国石油大学（北京）构造物理模拟实验室工作，一直从事造山带和盆地构造变形物理模拟研究。已在《Journal of structural geology》、《Geological Magazine》 和《地球科学》等中英文版期刊上发表相关研究成果。2018年以来，在贵州省遵义市遵义师范学院建立了完备的构造物理模拟实验室。2021年5月~2022年5月（预计）在葡萄牙里斯本大学科学院从事造山带和盆地物理模拟研究工作。

第1章 盆地及造山带研究模拟方法概述 001

1.1 数值分析 002

1.2 物理模拟研究 005

1.3 数值模拟研究 008

第2章 物理模拟的相似性及模型设计 011

2.1 物理模拟的理论发展 011

2.2 物理模拟中的相似理论 017

2.2.1 几何学相似性 019

2.2.2 运动学相似性 020

2.2.3 动力学相似性 020

2.3 变形的受力影响因素 020

2.3.1 受力分析 020

2.3.2 特殊的受力分析 021

2.4 物理模拟相似模型建立 022

2.4.1 研究思路 022

2.4.2 模型设计 023

2.4.3 模型参数确定及其依据 024

2.5 数据分析 026

2.5.1 三维扫描数据处理 026

2.5.2 PIV应变场分析 027

第3章 盆地形成和演化的物理模拟研究 029

3.1 盆地的概念 029

3.2 伸展型盆地的物理模拟研究 030

3.2.1 伸展剪切模式 030

3.2.2 伸展型盆地地质问题 031

3.2.3 伸展型盆地的物理模拟 032

3.3 挤压型盆地的物理模拟研究 045

3.3.1 挤压型盆地地质问题 045

3.3.2 挤压型盆地的物理模拟 045

3.4 走滑拉分型盆地的物理模拟研究 052

3.4.1 走滑拉分型盆地的分布 052

3.4.2 走滑拉分型盆地地质问题 053

3.4.3 走滑拉分型盆地的物理模拟 053

第4章 造山带形成和演化的物理模拟研究 059

4.1 阿尔卑斯典型构造带的物理模拟研究 061

4.1.1 区域地质问题 061

4.1.2 模型设计 062

4.1.3 模拟结果 063

4.2 扎格罗斯典型构造带的物理模拟研究 064

4.2.1 区域地质问题 065

4.2.2 模型设计 066

4.2.3 模拟结果 067

4.3 印度-亚洲俯冲碰撞的物理模拟研究 068

4.3.1 区域地质问题 068

4.3.2 模型设计 071

4.3.3 模拟结果 071

4.4 安第斯山形成的物理模拟研究 082

4.4.1 区域地质问题 082

4.4.2 模型设计 083

4.4.3 模拟结果 084

4.5 卡斯卡迪古陆典型构造样式形成的物理模拟研究 085

4.5.1 区域地质问题 085

4.5.2 模型设计 088

4.5.3 模拟结果 088

4.6 台湾造山带形成的物理模拟研究 089

4.6.1 区域地质问题 089

4.6.2 模型设计 090

4.6.3 模拟结果 090

4.7 川东—湘鄂西典型构造样式形成的物理模拟研究 092

4.7.1 区域地质问题 092

4.7.2 模型设计 095

4.7.3 模拟结果 097

4.7.4 变形扩展过程及控制因素探讨 101

4.8 川东南马尾状褶皱带特征与形成机制的物理模拟研究 108

4.8.1 研究背景 108

4.8.2 构造形成演化及地质条件 110

4.8.3 模型设计 113

4.8.4 实验结果 115

4.8.5 讨论 118

4.8.6 研究结论与认识 123

4.9 巴基斯坦典型盐构造形成的物理模拟研究 123

4.9.1 区域地质问题 123

4.9.2 模型设计 125

4.9.3 模拟结果 126

第5章 地质地貌变形过程的物理模拟研究 130

5.1 地质地貌变形 130

5.2 造山带浅表滑坡物理模拟 130

5.2.1 研究背景 130

5.2.2 物理模拟及设计 132

5.2.3 模拟结果 134

5.2.4 讨论 139

5.2.5 结论 141

5.3 地质地貌的物理模拟 142

5.3.1 地貌动力学基本地质问题 142

5.3.2 地貌动力学模型设计 143

5.3.3 模拟结果 146

第6章 底辟构造形成和演化的物理模拟研究 149

6.1 底辟构造特征及分布 149

6.1.1 典型的泥底辟特征分析 151

6.1.2 典型的盐底辟及沉积建造分析 157

6.2 底辟构造模型设计 170

6.2.1 模型设计的思路 170

6.2.2 模型构建 171

6.3 底辟构造模拟结果 173

第7章 变形控制因素的物理模拟研究 176

7.1 构造、侵蚀和沉积作用对变形的影响及其物理模拟 176

7.1.1 构造、侵蚀和沉积作用对变形的影响 176

7.1.2 构造、侵蚀和沉积作用的物理模拟 177

7.2 先存构造对变形的影响及其物理模拟 180

7.2.1 先存构造对变形的影响 180

7.2.2 先存构造的物理模拟 181

7.3 摩擦力对构造变形的影响及其物理模拟 184

7.3.1 摩擦力对变形的影响 184

7.3.2 摩擦力的物理模拟 185

7.4 地层力学特性对构造变形的影响及其物理模拟 194

7.4.1 地层力学特性对变形的影响 194

7.4.2 地层力学特性的物理模拟 194

7.5 挤压变形速率对构造变形的影响及其物理模拟 196

7.5.1 挤压变形速率对变形的影响 196

7.5.2 挤压变形速率的物理模拟 197

7.6 挡板的几何特征及其强度对变形的影响及其物理模拟 201

7.6.1 挡板的几何特征及其强度对变形的影响 202

7.6.2 挡板的几何特征及其强度的物理模拟 203

7.7 脆、韧性结构对变形的影响及其物理模拟 212

7.7.1 脆、韧性结构对变形的影响 212

7.7.2 脆、韧性结构的物理模拟 212

第8章 离心机条件下的物理模拟研究 221

8.1 离心机的发展历史 221

8.2 离心机的应用现状 221

第9章 结论与认识及趋势分析 234

9.1 结论与认识 234

9.2 技术发展及优势分析 234

9.3 趋势分析 236

9.3.1 模拟方法的应用趋势 236

9.3.2 模拟技术的发展趋势 237

9.3.3 未来的发展趋势 240

参考文献 242

1.本书所介绍的对造山带和盆地进行的模拟研究有助于深入认识地球的演化，还有助于发现油气资源和矿产资源。

2.国内尚未有专著对地质构造物理模拟实验、模型设计进行系统梳理，本书归纳和总结了作者近年来对造山带和盆地构造物理模拟的研究成果，并针对造山带和盆地中