地质构造变形过程无法重复，只能通过物理或数字手段进行模拟。构造变形的物理模拟受场地与试验材料的限制，难以真实展现复杂构造的几何叠加变形。传统的构造几何变形研究与教学仅涉及简单的几何特征，对多个构造变形叠加、改造的运动学过程则显得力不从心。随着现代构造地质学的迅猛发展，构造几何变形分析已进入定量化分析阶段，几乎所有的断层相关褶皱都有对应的解析几何数学模型，意味着断层与褶皱的构造变形过程完全可以通过数字化图形方式进行展示。因此，将构造几何模拟仿真平台引入普通地质学、构造地质学教学，可有效解决逆断层和正断层的形成与叠加变形、大型造山带、逆冲推覆构造带、裂谷断裂体系等复杂构造变形过程的教学难点，提升学生对构造变形机理与构造演化的理解。构造几何变形的数字仿真模拟系统以直观展示各种复杂构造几何变形（如造山带以及前陆的逆冲推覆褶皱带、大型裂谷盆地的地堑体系、断层相关褶皱及其叠加）的运动学过程，能使学生对各种复杂构造变形进行直观的了解，并进行深入的构造分析。

大地构造学的教学过程中，涉及大量地质时间尺度上的板块运动及其相互作用过程。以往的教学过程中，往往只能向学生展示板块运动前及运动后的相对位置，无法重现板块运动中发生的相对位移，更无法从全球视角观察板块之间的相对运动过程。目前大地构造学家们已经通过大量地质学、地球物理学的数据进行了板块重建。大地构造学虚拟仿真实验系统的主要功能不仅可以让学生直观了解任意地质时间点（如200百万年以前），全球各块体的所处相对位置，还可以让学生从整体上了解200Ma到现今的全球板块的相对运动的动画过程。此外有兴趣的同学，还可以重点关注某些研究热点地区的大地构造演化过程，如我国南海的扩张历史等。

（1）构造几何变形的数字仿真模拟系统

功能简介：

构造变形几何仿真模拟可用于普通地质学、构造地质学中断层、褶皱等重要章节的实验教学。分为四部分：①逆断层与逆冲推覆褶皱带的几何变形仿真模拟，模拟逆断层和断层相关褶皱的几何学运动学过程，模拟造山带前陆逆冲推覆褶皱带几何变形的运动学过程。②正断层和拉张断裂体系构造几何变形的仿真模拟，模拟多条正断层及其叠加构造变形，模拟裂谷断裂体系（复杂拉张断裂体系）构造变形的运动学过程。③反转断层的运动学模拟，模拟生长正断层后期转化为逆冲断层的几何学运动学过程。④同生构造变形的仿真模拟，模拟与断层、褶皱活动同期的沉积地层几何形态变化。

该软件为自主研发设计，交互式界面，简单易学，不仅可以模拟正、逆断层以及断层相关褶皱的几何变形，也可对多个正、逆断层的叠加几何变形进行仿真模拟（图1~图3）。

图1 构造几何变形模拟仿真软件界面

图2 构造三角楔叠加变形的运动学过程

 图3 造山带前陆逆冲褶皱推覆带的几何学运动学剖面（以北天山为例）  

教学效果：

构造几何变形模拟结果直接以图形剖面呈现，直观易懂，可使学生对正断层、逆断层、大型裂谷断裂体系、大型逆冲推覆褶皱带的形成机制与几何学、运动学过程有直观深入的了解。

实验项目（表1）：

表1 构造几何变形的数字仿真实验

（2）大地构造学虚拟仿真实验系统

功能简介：

分小组分区域认识不同块体之间的相对运动过程：如南海的扩张过程；印度板块与欧亚大陆的拼贴过程；中亚造山带中西伯利亚块体与我国大陆的碰撞过程；非洲大陆与南美大陆的分离过程；阿尔卑斯造山带内不同块体的碰撞拼贴过程；北美大陆与欧洲大陆的分离过程等。主要使学生理解理论课中关于古地磁技术原理及其在板块重建中的应用，强化板块构造理论中关于威尔逊旋回过程的理解。

图4为印度板块大约在131Ma从冈瓦纳大陆分离到与欧亚大陆碰撞的几个片段。

图4 印度板块从冈瓦纳大陆分离到与欧亚大陆碰撞的几个片段图

教学效果：

本实验类型为：演示+讨论实验，主要使学生通过观察全球板块的运动过程，认识全球大地构造演化过程。学生可以直观认识任意地质时代（200Ma以来），任意地区或全球，板块之间的相对运动，深刻理解目前各洋盆扩张历史与板块运动的关系。

实验项目（表2）：

表2 大地构造学虚拟仿真实验