Особенностью осадочного чехла в осадочном бассейне является его слоистое строение. Это не только характерная черта геологического тела, но и своеобразная запись процесса образования и последующего изменения чехла осадочного бассейна. В ней отражаются как процессы образования - собственно слоистое строение осадков, так и процессы изменения - размывы и перерывы в осадочном чехле. Моделирование осадочных бассейнов служит для расшифровки этой записи и последующего повторения всех процессов, приведших к образованию осадочного чехла, но уже в компьютерном варианте. Исследования по компьютерному моделированию осадочных бассейнов проводились с конца 70-х годов, среди исследователей можно выделить M.Steckler, A.Watts, J.Sclater, P.Christie, M.-F. Brunet, S.Cloetingh, R.Stephenson. В России существенный вклад в моделирование бассейнов внесли Е.В.Артюшков, Ю.И. Галушкин, А.В.Ершов, А.Исмаил-Заде, Л.И.Лобковский, В.О. Михайлов. Среди задач моделирования осадочного бассейна можно выделить моделирование истории погружения бассейна и моделирование процессов в литосфере, вызывающих это погружение. При решении первой задачи по имеющимся данным (скважины, сейсмические профили) восстанавливается история погружения бассейна (одно-, двух- или трехмерная); при решении второй задачи, выбирается наиболее реальная модель развития осадочного бассейна и расчитывается деформация литосферы в течение геологической истории. В идеальном случае, восстановленная по геологическим данным история погружения осадочного бассейна должна совпасть с теоретической моделью деформаций литосферы.

Одномерное моделирование (стандартный backstripping-анализ, основа - стратиграфический разрез) погружения осадочного бассейна включает в себя стратиграфическую и геохронологическую привязку отложений, анализ перерывов и несогласий, анализ палеоглубин, разуплотнение осадков (снятие нагрузки вышележащих слоев и определение первичной мощности слоя) и вычисление тектонического погружения бассейна, то есть погружения за счет эндогенных процессов, как если бы вес осадков был равен нулю. Кроме того, вычисляется скорость тектонического прогибания бассейна, скорость седиментации и другие параметры.

Общий ход действий при построении двухмерной модели изображен на рисунке

Результаты двухмерного моделирования (сейсмический профиль в Баренцевом море)

Реологическое моделирование литосферы включает в себя расчет деформаций и напряжений в литосфере в зависимости от ее теплового режима, минерального состава и приложенной силы.

Среди исследователей, занимавшихся вопросами реологии литосферы, можно выделить таких ученых как J.D.Byrlee, C.Goetze, B. Evans, N.Carter, M.Tsenn, S.Kirby, A.Кronenberg, S.Cloetingh, G. Ranally, Е.В. Артюшков, Е.Б.Буров, Л.И. Лобковский. Для графического представления реологических свойств литосферы используется график зависимости критических напряжений от глубины (профиль критических напряжений). При построении модели учитываются три типа деформаций: упругие (описываемые законом Гука), хрупкие (описываемые законом Бирли), вязкие (описываемые экспериментально определяемыми уравнениями состояния). По горизонтальной оси графика влево откладывается напряжение растяжения, вправо - напряжение сжатия, по вертикальной оси - глубина. Отдельные части графика в случае континентальной литосферы характеризуют отдельные реологические слои литосферы. Рассмотрим профиль напряжения для одного такого слоя. Верхняя часть фигуры отвечает хрупкой деформации с линейной зависимостью напряжения от глубины, определяемой правилом Бирли. Далее, ниже перегиба находится область вязко-упругих деформаций. Ближняя к 0 (до 200 МПа) область отвечает степенной ползучести, дальняя (от 200 МПа) область - ползучести с нарушенным степенным законом.

Площадь фигуры, ограниченной профилем эффективного упругого модуля характеризует жесткость литосферы в целом, а положение центра тяжести фигуры определяет положение эффективной средней поверхности литосферы. С точки зрения механики, в первом приближении, реологические свойства литосферы могут быть промоделированы реологическими свойствами тонкой упругой пластинки, называемой эквивалентной упругой пластинкой. Она характеризуется двумя параметрами: толщиной и положением эффективной средней поверхности. В применении к литосфере они носят название эффективной упругой толщины литосферы (ЭУТ) и эффективной средней поверхности литосферы (ЭСП). ЭСП характеризует преддеформационную структуру литосферы. При наложении на профиль сжимающей силы происходит его деформация.

Горизонтально приложенные силы могут привести к вертикальным движениям двумя способами: в случае потери устойчивости однородной литосферой с плоской ЭСП и в результате усиления существующего отклонения ЭСП. Было показано (Stephenson, Cloetingh, 1991), что первый механизм не может быть реализован, так как силы, необходимые для этого, слишком велики и источники таких сил не могут быть найдены в рамках тектоники плит. Важность деформаций посредством второго механизма была осознана давно (Cloetingh, 1986, Karner, 1986, Kooi, 1991, Nikishin et al.,1997), однако не было предложено модели, описывающей изгиб ЭСП. Математическая характеристика положения ЭСП сформулирована А.В. Ершовым (Ershov, 1998).