构造物理学

构造物理学（tectonophysics），研究岩石层（圈）内的构造运动和变形的物理过程，以及它们和力的关系的学科。它是在大地构造学、大地物理学等学科的基础上，运用地球物理学和近代力学的新概念，以及数值计算方法而发展起来的综合性边缘学科。由于岩石层（圈）的构造运动和变形既表现为地壳内部的相互作用，又和地壳、上地幔的动力过程有关，因而还同主要研究地球内部的力和变形过程的地球动力学紧密相关。

研究对象

在空间尺度上，构造物理学的研究对象，大到全球性的造山运动和板块运动，小到区域性的断裂、褶皱，直至岩石中的微观结构；在时间尺度上，从短暂的地震的发生和火山的爆发，到以亿年计的大陆漂移、海底扩张等过程，乃至几十亿年的整个地质时期的演化。

研究内容

构造物理学当前的研究工作多属力学问题，如变形、力、介质等，即根据变形后果反过来追索其形成条件、演变历史以及推动力。

变形

地球表面上分布的各种构造形态，如断层、褶皱、火山、岛弧、洋脊、海沟等无一不是在力的作用下的产物。要探索这些构造形态演化的过程，首先应利用各种宏观的方法对地表形态进行考察，继而用地球物理勘探的方法探测深部的构造形态，以及在显微镜下观察岩石中记录下来的各种信息。例如，可通过验潮站的记录和地质学上的考察，得出相对海平面的抬升幅度的分布情况。又如从长城发现的错动量，可探讨这里的地震历史和推算其平均变形速率。20世纪70年代末为了直接验证板块构造学说，还开始利用人造卫星和天体进行超甚长基线的测量，以确定各大板块之间的相对运动速率。

力

作用在地球上的力可分为周期性的和非周期性的。日、月引潮力，极轴摆动引起的力，以及自转速率的年变化等属于周期性变化。变形不会积累，不足以形成构造运动。关于构造运动的动力，早期的冷缩学说，认为地球一直在冷却，半径缩小，引起地表的水平挤压，从而造成褶皱、山系和岛弧等。后来由于发现放射性元素衰变放热，认识到地球未必在冷缩，而且它又不能解释大洋中脊的产生，以致这一理论受到了怀疑。在地壳上经常作用着的力是重力，它和地幔的浮力平衡而呈均衡作用，然而从重力异常的分布可以看到某些地方并未达到均衡。此外风化作用、沉积物的迁移、冰川的融化，也在不断地破坏均衡，使得地壳变形。不过这些不平衡的力将只能引起局部的构造运动。另外，P.A.M.狄拉克于1937年提出，引力常数可能会缓慢减小，从而引起地球的膨胀。于是有人试图用地球膨胀的理论解释大地构造物理现象。关于地球自转速率和极轴位置的长期变化的影响，荷兰的F.A.韦宁·迈内兹在1947年曾计算，若极轴位置变化10°，或由于自转速率的长期变化（经过16亿年）使地球扁率从1/210变到1/297，均可引起30多兆帕的水平正应力，足以解释全球性的剪切破裂网络分布。自转速率及极移的长期变化能否积累足够大的构造应力，还须考虑更接近实际的地球模型，并结合其他力源的作用来进行探讨。板块构造学说则主要用地幔的热对流、洋脊的扩张力、俯冲带的重力等解释洋脊离散和海沟俯冲，此外还用对流环的迁移等解释山系在地表上的分布。

介质

要把变形和推动力联系起来，关键的因素是地球介质的力学性质。从固体潮和地震波测量可知，地球在快速运动下呈刚性很大的弹性体，而从耸立的高山悬崖来看，地壳上部的岩石又能长时间的保持应力。另一方面，从均衡作用看，地球介质又有流变体的性质，在长时间的应力作用下将缓慢地不断变形。故地球介质对短时间的应力作用是弹性的，对长时间的作用则是可以流动的；接近地表的岩石是脆性的，只要经受很小的变形即可破裂。这个变形过程可用弹性模型模拟。地球介质随深度的增加，逐渐增加其流动性而成为延性的，应力也将随时间而松弛，此过程要用流变模型来模拟。对岩石层（圈）而言，一般认为在1亿年内可看成主要是弹性的，应力的松弛较少。

构造应力场

构造物理学的另一主要内容是构造应力场。可以通过地应力测量、天然地震的震源机制分析、宏观地质和地貌考察等求得。也可根据对变形、力、介质三个因素的认识，运用连续介质力学理论进行反演计算，将算得的应力场和位移场同实测资料对比，并据此修改前述假设，使计算结果逐渐逼近实际。

意义

构造物理学从构造变形场和应力场的角度探讨矿产、油、气等资源的分布规律，并提供寻找盲矿体的途径；同时也为岩体工程建筑的分析提供构造应力的依据。另外，从地质体的流变性、破裂规律和现今应力场方面分析地震的危险性，探索中长期地震预测的方法。在理论方面，构造物理学的研究对整个地球科学的发展也有重要意义。

趋势

构造物理学需要建立更切实际的横向不均匀地球模型和更好地代表介质变形及破裂规律的力学模型，以及从岩石变形形迹寻求残余应力的方法中，吸取更多的信息。