Тектонофизика
Тектонофи́зика (от греч. греч. τεκτονικός – строительный и физика), раздел геотектоники, изучающий физические условия протекания тектонических процессов. Основной задачей тектонофизики является исследование процессов деформации горных пород и геологических тел, позволяющее реконструировать направление перемещения природных объектов и величину их деформации (кинематический анализ) и направление и величину действовавших сил (динамический анализ). Конечная цель тектонофизических изысканий – выяснение генезиса деформационных структур, сформированных в ранее существовавших в земной коре полях напряжений. В зарубежной литературе термин «тектонофизика» понимается более широко – как физика всех процессов, происходящих в твёрдой Земле.
Главные направления тектонофизики – теоретическая тектонофизика (разработка физических основ), общая тектонофизика (экспериментальное и полевое исследование физики различных тектонических процессов), прикладная тектонофизика. Наряду с методами структурной геологии и геотектоники, тектонофизика привлекает экспериментальные методы моделирования тектонических процессов.
Первые тектонофизические опыты (19 – начало 20 вв.) по моделированию процессов образования складок и разрывов выполнялись без учёта требований теории подобия, корректное применение которой для моделирования геологических структур детально разработали российские учёные В. В. Белоусов, М. В. Гзовский и американский исследователь Х. Рамберг в 1950–1960-е гг. Теория подобия даёт возможность соотнести различающиеся на многие порядки время деформирования и размеры объектов в эксперименте и в реальных условиях за счёт свойств используемых при моделировании т. н. эквивалентных материалов с низкой вязкостью (влажная глина, густые смазочные масла, канифоль, битум и др.). В экспериментах по деформации горных пород образцы подвергаются нагрузке в стальной цилиндрической камере, заполненной жидкостью, дифференциальное давление создаётся движением поршня в цилиндре; в конце 20 – начале 21 вв. таким способом были также изучены особенности протекания многих микротектонических процессов (дислокационное скольжение, рекристаллизация и др.).
Поляризационно-оптический метод моделирования основан на способности большинства прозрачных изотропных материалов (стекло, целлулоид, желатин и др.) под действием напряжений (деформаций) приобретать свойство двулучепреломления, величина которого связана с величиной напряжения и измеряется оптическим методом. Экспериментальные исследования проводятся на прозрачных моделях путём просвечивания их поляризованным светом.
Более общий метод тектонического моделирования, при котором воспроизводятся конкретные тектонические структуры (например, Рудного Алтая), используется при качественной оценке деформационного процесса. Изучается зарождение и формирование структурного ансамбля по мере развития деформации. Наиболее важными факторами являются тип реологического поведения модельного материала (упругий, хрупкий, хрупкопластичный, вязкопластичный) и наличие додеформационных структурных неоднородностей модели.
В природном моделировании объектами изучения являются реальные геологические деформационные процессы, время протекания которых значительно меньше времени структурообразования в земной коре, а результаты доступны для непосредственного наблюдения (например, деформации в ледниках, образование оползней, возникновение сейсмодислокаций и др.).
Математическое моделирование в тектонофизике предназначено для изучения, прогнозирования и оптимизации сложных многопараметрических нелинейных процессов; применяется в отношении малых структурных форм и крупных складчато-покровных структур, соляных куполов, конвекции в мантии Земли.
Результаты тектонофизических исследований имеют фундаментальное и прикладное значение (прогноз землетрясений, поиски и разведка полезных ископаемых).