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物理模拟实验是一种能够在实验室条件下对大尺度地质构造变形进行研究的方法，具有广泛的适用性。本文回顾了物理模拟的历史，总结了物理模拟方法从定性到定量，从模拟简单构造变形到建立岩石圈流变剖面模型的两次跨越。满足相似原则是物理模拟实验中模型合理与否的检验标准，本文详细介绍了物理模拟的相似性理论，并由相似性理论提出模拟材料的选择，对实验中常用的脆性材料和粘性材料的性质做了说明。本文分别介绍了上地壳构造和岩石圈板块构造模型的建立方法。
由于其在油气勘探领域具有重要地位，褶皱冲断带一直是构造地质的重要研究对象。为了调查复杂地层组合的褶皱冲断带的变形特征，本文用干燥石英砂和玻璃珠分别模拟能干层和非能干层，建立了双滑脱层的褶皱冲断带模型。实验详细调查了滑脱层的厚度和埋深对断层数目和传播方向的影响。
库车再生前陆冲断带是我国著名的陆内再生冲断构造，也是塔里木盆地重要的油气勘探目标。古近系岩盐和石膏在该区广泛发育，从而形成了众多的盐相关构造，并且深部和浅部构造样式不一致。为了研究库车前陆冲断带的变形过程和岩盐在构造变形中的影响，本文建立了满足相似理论的实验模型，用硅树脂和干燥石英砂分别模拟盐岩和沉积地层。实验通过计算机控制的电动马达对模型施加很低的水平挤压速率，使石英砂层和硅树脂层发生形变。模型的演化过程在实验中被照片记录。实验结果说明库车前陆冲断带的发育过程是前列式，各构造发生滑脱的层位由深变浅。在冲断带的根部，变形主要发生在盐岩之下的中生界地层中，以叠瓦状冲断层和被动顶板双重构造为特征；冲断带前缘的变形主要发生在盐岩之上的新生代地层中，以低角度逆冲断层为特征；盐层在盐上和盐下地层的变形中起了调节的作用，并使盐下构造不能出露地表，成为油气圈闭的良好盖层。