本书在阐述褶皱-冲断带分布特征和构造变形样式的基础上,紧紧围绕褶皱-冲断带的基底摩擦、侧向摩擦和内摩擦,根据构造物理模拟的相似理论,从2D(有前后挡板和侧向挡板)和3D(有后挡板和无侧向挡板)两个维度开展摩擦属性对褶皱-冲断带的变形样式、演化特征以及动力学过程影响的实验研究,应用相关的摩擦属性案例对典型的褶皱-冲断带进行了系统分析。
本书以具体的科学问题和构造地质学研究中的研究热点——摩擦属性对变形的影响为出发点,紧紧围绕摩擦属性、构造变形样式和演化过程展开分析,而且采用的物理模拟技术是当前构造变形研究中经典而又有特色的分析方法,同时实验序列具有一定的系统性,可为充分理解褶皱-冲断带的变形演化过程提供系统的构造物理学证据,可供从事构造物理模拟研究的科研人员和工程师参考,也可供高等学校构造地质学、石油地质学和地球物理学及相关专业师生参阅。
何文刚,博士,遵义师范学院副教授,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《Journalofstructuralgeology》、《GeologicalMagazine》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章概论 001
1.1构造变形控制因素及摩擦属性分类 001
1.1.1构造变形控制因素 001
1.1.2摩擦属性及分类 004
1.2构造变形演化分析方法 004
1.2.1数学分析方法 004
1.2.2数值模拟方法 009
1.2.3物理模拟方法 010
1.2.4相似理论基础 013
1.3摩擦属性影响的构造变形物理模拟 016
1.3.1基底摩擦影响的物理模拟 016
1.3.2侧向摩擦影响的物理模拟 016
1.3.3内摩擦影响的物理模拟 017
参考文献 018
第2章褶皱-冲断带的分布特征及研究现状 021
2.1褶皱-冲断带分布及特征 021
2.2褶皱-冲断带研究现状 029
2.3褶皱-冲断带研究存在的科学问题 029
参考文献 031
第3章2D模拟实验及应用 033
3.1单层滑脱层 033
3.1.1侧向摩擦实验 033
3.1.2基底摩擦实验 042
3.1.3内摩擦作用 063
3.1.4双向挤压实验 066
3.1.5分析与探讨 078
3.2双层滑脱层实验 097
3.2.1侧向摩擦实验 097
3.2.2基底摩擦实验 102
3.2.3分析与探讨 115
3.3典型案例及应用 118
3.3.1案例1:背驮式盆地的形成机制物理模拟 118
3.3.2案例2:内摩擦和基底摩擦属性对褶皱-冲断带变形影响的物理模拟 132
3.3.3案例3:褶皱-冲断带和增生楔的成因机制 142
3.3.4案例4:库仑楔生长和变化的动力学和运动学特征案例 145
3.3.5案例5:摩擦属性及地层流变学结构对褶皱-冲断带变形影响的物理模拟 152
参考文献 167
第4章3D模拟实验及应用 172
4.1单层滑脱层实验 173
4.1.1减小侧向摩擦实验 173
4.1.2基底摩擦实验 215
4.1.3分析与探讨 221
4.2双层及多层滑脱层实验 222
4.2.1侧向摩擦实验 223
4.2.2基底摩擦实验 230
4.2.3分析与探讨 241
4.3典型案例及应用 242
4.3.1案例1:侧向摩擦对褶皱-冲断带变形演化影响的物理模拟 242
4.3.2案例2:背挡形态和基底摩擦属性对帕米尔弧形褶皱-冲断带影响的物理模拟 246
4.3.3案例3:逆冲推覆构造的形成机制模拟研究 290
4.3.4案例4:川东雪峰变形演化机制物理模拟 301
参考文献 318
第5章模拟实验误差分析 324
5.1重复性实验 324
5.1.1后侧挡板挤压型实验 324
5.1.2后侧挡板固定型实验 331
5.1.3背挡无楔形砂体单侧挤压实验 333
5.1.4伸展型实验 335
5.2误差分析 337
5.3典型案例及应用 340
5.3.1案例1:长距离推覆构造形成机制物理模拟 340
5.3.2案例2:褶皱-冲断带物理模拟相似性验证实验 344
参考文献 346
第6章发展趋势及总结 347
6.1结论 347
6.2创新点 347
6.3发展趋势 348
6.3.1摩擦属性的发展趋势 348
6.3.2地貌变形物理模拟发展趋势 349
6.3.3模拟技术仍需解决的科学问题 350
6.4总结 350
参考文献 351