В английском языке существуют два термина, которые охватывают эту область. Один из них «структурная геология» (structural geology), другой — «тектоническая геология» (tectonic geology) или «геотектоника» (geotectonics). Они имеют почти одинаковое значение, слегка отличаясь нюансами. Первый термин используется главным образом при описании морфологии и механизма образования отдельных геологических структур, второй концентрирует внимание на крупномасштабных структурах и рассматривает их происхождение и процессы образования. Вероятно, их следовало бы назвать соответственно изучением «элементарных геологических структур» и «мегаструктурной теорией» (или «теорией нарушений в земной коре»). Однако, между ними не существует определенных границ. При установлении механизмов, с помощью которых были образованы отдельные структуры, открывается возможность рассмотреть происхождение и развитие крупных структур, в которых они были обнаружены. И напротив, часто об условиях, приводящих к формированию отдельных структур, судят на основании информации, полученной мегаструктурной теорией. Еще менее необходимо установление жестких различий между этими двумя областями при рассмотрении отношений взаимного перехода, наблюдаемых между геологическими структурами различных рангов, что было описано ранее.
Структурная геология изучает объекты независимо от их размера или масштаба, но обычно это название не применяют к слоистой структуре земного шара, т. е. к земной коре, мантии и ядру, и к структуре минералов. Однако, чем чаще происхождение геологических структур рассматривается в условиях, охватывающих области, расположенные под земной корой, тем шире становится сфера структурной геологии, включая глубинные зоны Земли. Считалось, что структурная геология не имеет своих средств исследования, и наиболее важным инструментом, использовавшимся в так называемой «классической» структурной геологии, была биостратиграфия. Однако, экспериментальные и теоретические исследования разрывных нарушений и деформаций горных пород достигли значительного прогресса, в результате наши знания в этих областях стали жизненно важными для структурной геологии. Такие ситуации приблизили структурную геологию к геофизике и механике горных пород и привели к появлению в 60-х годах нового термина — «тектонофизика» (tectonophysics).
Первый шаг в изучении структурной геологии предусматривает глубокое понимание морфологических характеристик структур. Опираясь на это, может развиваться исследование региональных структур, направленное на установление пространственного распространения и региональных характеристик каждого типа структур. Кроме того, появляется возможность приложить усилия к раскрытию механизмов образования структур. Синтез этого проясняет процессы формирования и временное распространение структур, а также принципы, которые позволяют нам изобразить историю развития структур.
Выше упоминалось, что первоначально структурная геология развивалась на основе биостратиграфии, однако современная наука широко применяет и другие методы. Если раньше применялся простой структурный анализ, то сейчас появилась возможность не только дать обычную качественную оценку, но и произвести количественную обработку с помощью анализа деформаций или явлений разломообразования, опирающегося на существующие знания механических свойств горных пород. Развитие анализа зависимостей деформаций от напряжений, основанное на применении, главным образом, метода конечных элементов, — наиболее интересно в этой области. Однако, важнейшая черта современной структурной геологии — введение экспериментальных методик.
Эксперименты в самом широком смысле могут быть подразделены на два совершенно различных типа. К первому, типу относится изучение поведения и реакций объекта или вещества в искусственно контролируемых условиях с целью выяснения их свойств. Для повышения точности испытаний используют различное оборудование и установки. Важным экспериментом этого типа в структурной геологии является определение механических свойств горных пород или грунтов с помощью установки для трехосного испытания при высоком давлении. Первый тип, вероятно, следует называть «испытаниями», а не «экспериментами». Второй тип экспериментов предпринимается, главным образом, как попытка выяснить законы, лежащие в основе явлений. Они используются при исследованиях механизмов и процессов образования геологических структур; большинство из них относится к так называемым «экспериментам на моделях». В типичном случае они представляют собой модели, построенные так, чтобы проверить гипотезу, выведенную на основании природного явления. В некоторых моделях используются соответствующие материалы или вещества, тогда как другие выражают свойства объекта (напряженность и др.) в цифровых значениях. Первый тип представляет собой в основном масштабное моделирование, при котором пространственный и временной масштабы природного явления уменьшены. Для количественного подхода между физическими значениями модели и соответствующего ей прототипа должны существовать взаимоотношения, требуемые «подобием». Это отношение между ними называется «коэффициентом подобия» (model ratio). В случаях медленной пластической деформации, которая обычна для многих процессов образования геологических структур, на основании подобия получают следующую зависимость:
где Сη, Сp, Сl и Ct — коэффициенты подобия соответственно для значений эквивалентной вязкости, плотности, размера и требуемого времени (Хабберт, 1937).
Размер модели и продолжительность эксперимента ограничены лабораторными условиями, материалы и вещества с соответствующими плотностями и эквивалентной вязкостью также значительно ограничены. В качественных моделях выбор материалов довольно свободный, но даже и он до некоторой степени ограничен. Для моделирования пластических деформаций используют различные типы глин. Складчатая структурная модель Аппалачских гор, выполненная Уиллисом (1893), стала знаменитой, однако он не учитывал требования подобия. В основу экспериментов на поляризационно-оптических моделях положен закон Брюстера — приложение силы к прозрачному упругому телу вызывает двулучепреломление со сдвигом по фазе, пропорциональным возбужденному дифференциальному напряжению. В этих целях широко используются желатина и эпоксидная смола.
Числовые модели не ограничены ни материалом, ни размерами, поэтому методы математического моделирования получили значительное распространение, особенно с развитием в последнее время высокоскоростной электронно-вычислительной техники. В любом случае, ставя эксперимент на определенном природном явлении, независимо от выбора модели (физическая или математическая), важно построить систему в качестве модели. Такие системы строят только из существенных элементов, оставшихся после исключения всех второстепенных факторов из всего разнообразия элементов, имеющих отношение к рассматриваемому объекту. Однако, необходимой предпосылкой таких решений служит изучение организации явления, а именно, системный анализ. Заключения, достигнутые в результате системного анализа, приводят к рабочей гипотезе и к построению первичной модели. После построения модели таким способом, она становится отправной точкой для дедуктивных рассуждений, т. е. соответствие природному явлению (оригиналу) служит критерием справедливости либо несостоятельности модели (гипотезы). Если обнаружено, что модель несостоятельна, то ее необходимо уточнить. Другими словами, моделирование — не более чем извлечение сути суммированием всех доступных знаний, однако они также углубляются при нашем познании явления благодаря информации, извлеченной из полученной модели.