Introduction
Cintos dobram-impulso são compostas de saliências (ou segmentos), onde as escamas em salients adjacentes são dissociados por recessos ou zonas transversais 1,2,3. A transição da saliente para recesso pode ser marcadamente complexo, envolvendo um conjunto multifacetado de estruturas, e podem conter pistas importantes para dobrar-empurrou o desenvolvimento cinto. Neste artigo, vamos examinar cuidadosamente uma junção saliente-recesso, usando uma combinação de dados de campo multiescala e um modelo de caixa de areia, a fim de entender melhor como a deformação pode ser acomodada dentro cintos fold-axiais.
A junção do segmento central de Utah e a zona transversal Leamington é um laboratório natural ideal para estudar junções saliente-recesso por várias razões (Figura 1). Em primeiro lugar, as rochas expostas dentro do segmento de continuar, sem interrupções, para a zona transversal 4. Assim, padrões de deformação pode ser monitorado continuamente, e comparados através da junção. S econd, as rochas são essencialmente monomineralic, então a variação nos padrões de falhas não são o resultado de heterogeneidades dentro das unidades, mas em vez disso refletir a dobrar em geral e empurrando na área de estudo 4. , Mecanismos de terceiros elastico-atrito, como o fluxo cataclastic, assistido deformação em toda a área do campo, permitindo comparações directas dos padrões de falha de mesoescala 4. Finalmente, a orientação geral de transporte permaneceu constante ao longo do comprimento do segmento e zona transversal; portanto, variações na encurtando direção não influenciou os padrões de deformação preservados 4. Todos estes factores de minimizar o número de variáveis que possam ter afectado a deformação ao longo do segmento e zona transversal. Como resultado, supomos que as estruturas conservadas formada principalmente por causa de uma mudança na geometria basal subjacente 5.
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Figura 1. Exemplo de mapa de índice. O cinto Sevier fold-impulso do oeste dos EUA, mostrando grandes saliências, segmentos, reentrâncias e zonas transversais. Figura 2 indicada por área de box (modificado de Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Dobrar e empurrando dentro do segmento Central Utah e Leamington zona transversal, teve lugar em profundidades <15 km, ou seja, dentro do regime elastico-atrito, onde a deformação ocorreu principalmente pelo afloramento de escala (<1 m) falhas e cataclastic fluir 4,6 . Como o transporte e dobragem da folha impulso ocorreu principalmente por mecanismos elastico-atrito, podemos prever que uma análise de falhas detalhada pode fornecer mais informações sobre a história cinemática da zona e th transversal Leamington e subjacente a geometria porão. Para testar essa hipótese, temos recolhidos e analisados os padrões de falha preservados nas rochas dentro da porção norte do segmento Central Utah e em toda a zona transversal Leamington (Figura 2).
Figura 2. Exemplo de mapa topográfico macroescala. Sombreado-relevo mapa topográfico da área de box na Figura 1. Os 4 Regiões são separados por linhas brancas sólidas. contatos de cama entre o quartzito Proterozóico Caddy Canyon (PCC), Proterozóico quartzito Mutual (PCM) e Cambrian Tintic quartzito (Ct) são mostrados. As linhas tracejadas mostram a tendência das montanhas dentro desta área. Implantações são mostrados com quadrados pretos numerados. Lineações de primeira ordem são mostrados com linhas cinzentas sólidos (modificado de Ismat e Toeneboehn 7).ftp_upload / 54318 / 54318fig2large.jpg "target =" _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
experimentos Sandbox foram realizados para comparação, e complementar, os dados de falha. Um modelo sandbox push-bloco, com frontais e oblíquas rampas, foi usado para ajudar nossas análises das estruturas preservadas em, e ao redor, a zona transversal Leamington (Figura 3) 7. Os objectivos desta abordagem são quatro: 1) determinar se os padrões de falha de mesoescala são consistentes, 2) determinar se o modelo sandbox suporta e explica os dados de campo, 3) determinar se o modelo sandbox fornece mais detalhes sobre as estruturas que não são observado no campo, e 4) avaliar se este método de campo experimental combinado é útil e fácil de reproduzir.
Figura 3. Exemplo de push-bloco mOdel. Fotografia do modelo de caixa de areia vazia. A rampa sul frontal (SFR), rampa oblíqua (OR), no norte da rampa frontal (NFR), e as quatro regiões (1-4) são rotulados (modificado de Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver uma versão maior esta figura.
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Protocol
1. Recolha de macro-dados de campo
- Antes de realizar o trabalho de campo, utilize fotografias aéreas / mapas topográficos para identificar a tendência geral das montanhas (definidos pela crista do cume dos dias de hoje), zonas transversais, falhas e outros lineações na macroescala (Figura 2).
- Use escala semelhante mapas topográficos e fotografias aéreas, de modo que os padrões podem ser comparados directamente. Use 1: 24.000 escala mapas e fotografias.
- Etiqueta e destacam características macroescala nos mapas (aérea e / ou topográficos) para ser utilizado no campo. Em fotografias aéreas, utilize mudanças bruscas na folha de identificar características macroescala, porque os padrões da folha refletem a base subjacente. Em mapas topográficos, utilize mudanças bruscas na topografia, como penhascos íngremes, vales estreitos longas e rápidas mudanças nos padrões de drenagem para identificar características macroescala.
- Corroboram esses padrões mapa, com características encontradas em macroescalanatureza, enquanto que no campo. Certifique-se de que os mapas de campo são ajustados em conformidade.
- Subdividir a área do campo ao longo das zonas transversais macroescala.
2. Recolha de Mesoescala dados de campo
- Realizar uma análise de campo dentro de cada zona transversal área delimitada.
- Determinar a escala de homogeneidade das falhas de mesoescala em toda a área do campo. Fazê-lo calculando todas as falhas maiores que 3 cm ao longo de um transecto perpendicular e paralela à estrutura global macroescala. O ponto em que os padrões de falha repetir-se ao longo do transecto define a escala de homogeneidade.
Nota: 3 cm é escolhido como um mínimo de corte, porque as falhas menores que 3 cm pode ser difícil de medir. - Escolha locais representativos em toda a área do campo utilizando a escala definida de homogeneidade.
- Certifique-se de que cada local contém ~ 3 exposições rocha perpendiculares entre si dentro da escala de homogeneidade, de modo a quantificar a tridimensionalgeometria do trabalho falha.
- Certifique-se que novos sites são escolhidos, onde os padrões de falha marcadamente alterar (Figura 2).
- Escolha sites de longe (~ uma unidade de homogeneidade) de grandes contatos cama, a fim de evitar direções de encurtamento e alongamento locais que podem ter overprinted falhas produzidos a partir da direção geral encurtamento.
- Use uma grade para manter o controle de todas as falhas durante a coleta de dados 4.
- Certifique-se de que o tamanho da grelha é a escala de homogeneidade das falhas mesoescala. Por exemplo, se os erros são homogéneas na escala metro cúbico, usar uma grade quadrada metros.
- Construir a rede como um quadrado de madeira dobrável - este permite o transporte mais fácil no campo.
- Use 4 partes iguais de 1 em largas tiras de madeira. Qualquer tipo de madeira dura é recomendado porque é o mais durável para o trabalho de campo.
- Broca 1/4 "buracos perto das extremidades (~ ½ & # 34; a partir das extremidades) das tiras de madeira. Montar com quatro 2 1/4 "de comprimento, 3/16" parafusos de tamanho em cada canto. Use porcas de asa de aço para collapsibility mais fácil.
- Divida a grade igualmente com corda - o que ajuda a controlar as várias falhas em cada local. Faça furos, igualmente espaçados, ao longo cadeia perímetro, segmento e gravata dos grids através dos furos. Por exemplo, para uma grelha quadrada metros, dividir a grade em 10 cm quadrados com cadeias ligadas às extremidades opostas da grade (Figura 4).
Figura 4. Exemplo de um afloramento de mesoescala. Cama é realçado com linhas tracejadas brancos. conjuntos de falhas específicas discutidas no papel são destacadas com linhas brancas finas, sólidas. m 2 grade é mostrado (modificado a partir do Ismat Toeneboehn e 7).d 54318 / 54318fig4large.jpg "target =" / _ blank "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- Fazer esboços detalhados dos conjuntos de falha dentro de cada grade.
- Com base nos esboços de grade e relações transversais das falhas, determinar os mais novos conjuntos de falha em cada local 4.
- Fazer isso através da identificação de padrões de falha de compensação em cada local. O overprint mais jovens faltas e compensar as falhas mais antigas.
- Em cada local de estudo, gravar a orientação, espaçamento, comprimento, espessura, e características morfológicas (por exemplo, curado, veia cheia, aberto, cheio brecha) para cada um dos defeitos mais jovens dentro de cada grelha.
- Dividir os locais entre as unidades litológicas (ver Figura 2).
3. Recolha de Dados microescala
- Recolher amostras de rochas orientados em cada local para análise de seção fina.
- Certifique-se de que a amostra de rocha é suficientemente grande paracortar o tamanho três perpendiculares entre si padrão (26 mm x 46 mm) chips de seção fina (isto é, um pouco maior que um punho de adulto).
- Corte chips de seção fina (usando uma pedra-saw padrão) comparáveis com as orientações da grade de cada local, de modo que a microescala e padrões de mesoescala pode ser comparado diretamente.
- Prepare espessura padrão (0,03 mm) thin-secções 8.
- Analisar os thin-seções usando um microscópio óptico comum com uma câmera acoplada, para a tomada de microfotografias.
- Para cada secção fina, gravar características morfológicas, tais como a quantidade de óxido de ferro, e a variação e o tamanho médio dos grãos por utilização de métodos estereológicos, ou seja, a análise Spektor corda (Tabela 1) 9.
- Fazer isso através da medição da largura e / ou número de características morfológicas escolhidos ao longo 4-6 transectos orientadas aleatoriamente através de cada thin-secção 4,9. De todos os transectos, calculeda média (Tabela 1).
| Unidade | Espessura do leito (m) | tecido da cama | Tamanho de grão (m) | X / estirpe Z Fry (Média Rf) | X / Y estirpe Fry (Média Rf) | Quantidade de supercrescimento | Quantidade de óxido de ferro | Quantidade de impurezas | Outras características |
| Ct | 1.000 | com cama de destaque, grosso e fino | Ave: 1,59 x 10 -4 (Intervalo: 3,6 x 10 -6 a 3,31 x 10 -4) | 1.15 | 1.12 | moderada, semi-connected em pequenas manchas | moderada, semi-conectado em pequenas manchas | moderada, calcite semi-conectado em pequenas manchas | Cume antigo, branco a cinzento-rosa, resiste tan ao marrom avermelhado |
| PCM | 570-750 | Proeminente, bem desenvolvida classificados e cross-cama | Ave: 1,48 x 10 -4 (Faixa: 1,15 x 10 -4 a 2 x 10 -4) | 1,22 | 1,19 | grande e bem conectado | moderada e bem conectado | menor calcite e mal conectado | afloramentos maciço, vermelho arroxeado-marrom, resiste roxo-preta |
Tabela 1. Exemplo de morfologia microescala. Descrição dos Proterozóico Mutual (PCM) e Eocambrian Tintic (TC) unidades de quartzito. estirpe X / Z Fry é medido em um corte vertical paralelo ao plano de transporte, enquanto X / Y Fry estirpe mim éasured em uma seção vertical perpendicular ao plano de transporte (modificado de Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver / baixar esta tabela em formato Microsoft Excel.
- Meça a tensão usando normalizada análise 10,11 Fry. Certifique-se de que a tensão é medido a partir de três secções finas-perpendiculares entre si, a fim de determinar estirpe tridimensional em cada local.
- Fazer isso tomando uma fotomicrografia de cada seção fina. Certifique-se de que as fotomicrografias conter, pelo menos, 50 grãos com limites de grãos sólidos, ou seja, sem limites de sub-grãos.
- Definir os contornos dos grãos, a fim de medir a tensão Fry. Definir os contornos de forma manual, traçando os contornos de uma fotomicrografia impressas em papel vegetal ou digitalmente, por meio do upload fotomicrografia em um programa de software de análise de imagem (por exemplo, Imidade Pro Plus) que define automaticamente os limites dos grãos.
- Carregar a imagem do contorno de grão para o normalizado programa Strain Fry 12.
4. Traço Mesoscale Dados Fault
- Analisar os dados de falha no redes de área igual. Por exemplo, use Stereonet (freeware de RW Allmendinger).
- Traçar pólos dos conjuntos de falhas em redes de-área igual e depois contornar esses pólos usando 1% contornos da área (Figura 5).
- Determinar os conjuntos de falha mais comuns destas concentrações pólo. Plot estes culpa define como grandes-círculos (Figura 5).
Figura 5. Exemplos de parcelas de área igual parcelas de área igual de conjuntos de falha de dois locais -. Local 41 é de Região 2 e sítio 5 é de Região 1. Os conjuntos de falhas são patribuiu como postes de contornos (1 contornos% de área). conjuntos médios de falha são determinados a partir da pole-concentrações e plotados como grandes círculos. direções de encurtamento máximo, determinado a partir de conjuntos de falha conjugadas-conjugado, são representados como pontos pretos. contornos de falha pólos são coloridos de acordo com a contribuição percentual de cada local. concentrações pólo que contribuem para> 20% são de cor vermelha, entre 15-19% são de cor laranja, 10-14% são amarelos, 5-9% são verdes e <5% são de cor azul. Contornos pole-vermelho de falha são rotulados como LPS (encurtamento camada paralela), LE (extensão de membro), e ele (dobradiça-extensão) (modificado de Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- Identificar os conjuntos de falha conjugadas, ou seja, os pares de grande-círculo com ângulos diedros que variam de 40º a 75º (Figura 5) 13
- Bissectar aguda dos conjuntos de falha conjugadas-conjugado - neste localiza a direcção máxima de encurtamento (Figura 5) 4,14,15.
- Além disso subdividir os líquidos concentrações culpa pólos de área igual, de acordo com a sua contribuição percentual para cada site. Para fazer isso, codificar as pólo concentrações, para análise visual mais fácil de cor. Por exemplo, as concentrações de destaque pólo que contribuem para> 20% dos pólos globais para que local vermelho. Colorir os que contribuem entre laranja 15-19%, 10-14% amarelo, 5-9% verde e <5% de azul (Figura 5, Tabela 2).
| Local | roupa de cama | Encurtando | Maior falha pólos | Conjuntos de falha (s) |
| (mergulho, direção de mergulho) | direções (s) | concentração (ões) | (mergulho, direção de mergulho) | |
| (mergulho, tendência) | (mergulho, tendência) | |||
| 41 | 83, 268 | 79, 115 | 22, 064 | 68, 244 |
| 60, 345 | 30, 265 | |||
| 73, 276 | 17, 096 | |||
| 5 | 63, 265 | 67, 130 | 08, 343 | 82, 263 |
| 36, 247 | 54, 067 |
. Tabela 2. Exemplo de dados de falha de mesoescala Gráfico, mostrando apenas 2 dos 24 locais, documentando o seguinte: bedding orientação, encurtando direcção (s), a orientação da concentração mais elevada de falha do pólo (s) e o seu conjunto de culpa correspondente (s) (modificado a partir do Ismat Toeneboehn e 7).
- Rotular os pólos concentrações de acordo com diferentes tipos de falhas (por exemplo, extensão da dobradiça) (Figura 5).
- Rotular os diferentes tipos de falhas nas fotos de mesoescala, para análise visual mais fácil (Figura 4).
- Represente graficamente os diferentes tipos de falha, para análise visual fácil (Figura 6). Para fazer isso, representar graficamente os dados de falhas ao longo e através da estrutura global macroescala.
Figura 6. gráfico Exemplo mostrando a distribuição das populações de falha. Gráfico mostrando a percentagem e tipo dos conjuntos máximos de falha (destacado em vermelho na Figura 5) Para cada site. Apenas sites dentro do quartzito Ct são mostrados aqui (modificado de Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
5. Construção do Modelo Sandbox Push-bloco
- Use ¾ de polegada MDF (painel de fibras de média densidade) para reduzir heterogeneidades superficiais potenciais decorrentes de grão de madeira, superfícies grosseiramente aplainados, ou outros defeitos dos madeira (Figura 3).
- Aplicar um acabamento de laca de base para vedar as superfícies da placa de MDF e evitar epoxi (descrito abaixo) de permear a superfícies do modelo (Figura 3).
- Escala e orientar o modelo sandbox para a área do campo. Por exemplo, no presente estudo, o modelo de comprimento da caixa para representar a linha de tendência EW, e modelar a largura da caixa para representar a linha de tendência NS. Dimensionar o modelo de caixa de areia onde quatro centímetros é equai a 1 km (Figura 3).
- Construir a caixa maior do que a área de trabalho do campo, a fim de evitar condições de contorno potenciais e / ou efeitos de borda a partir do modelo.
- Não construir um anti-retorno, a fim de permitir que a areia para passar sem um limite irrealista (Figura 3).
- Construir um push-bloco equivalente à largura da caixa de areia. Isso vai impedir que a areia de passar através dos lados do impulso-bloco.
- Use ¾ de polegada MDF para o bloco de empurrão.
- Fixe o push-bloco para uma barra de metal rosca impulsionado manivela (Figura 7).
- Use um diâmetro de manivela circular 4-6 polegadas com uma alça - uma manivela circular coloca menos pressão sobre o pulso e as mãos do atendente.
- Use um bar zincado rosca (de preferência acme thread) que é pelo menos ¾ de polegada de diâmetro. Se a barra é muito fino, ele pode não ser capaz de suportar o peso da areia.
- Certifique-se que tele comprimento da barra roscada estende-se desde o início da caixa de areia para o final das rampas.
Figura 7. Exemplo modelo sandbox diagrama. Diagramas para o modelo de caixa de areia, ilustrados como plano e vistas transversais. A rampa frontal sul (SFR), rampa oblíqua (OR) e de rampa frontal norte (NFR) são rotulados. setas finas desenhadas sobre as rampas ilustrar direção potencial do movimento da areia. Veja a Figura 3 para uma fotografia de um modelo de caixa de areia vazia (modificado a partir Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- Perfurar um furo alongado, com um eixo comprido vertical, no centro do frontstop. Esta forma alongada permitirá que o push-bloco (pelotached à barra roscada) para mover para cima e sobre as rampas, se necessário (figura 8).
- Certifique-se de que o comprimento do orifício alongado é igual à altura da rampa mais alto.
- Fixe o furo alongado com uma armação de metal. Coloque a estrutura de metal para o frontstop com porcas e parafusos (Figura 8).
- Passe a haste através de uma porca de campo correspondente e diâmetro montado no frontstop (Figura 8).
Figura 8. Exemplo de conexão bar threaded. A opinião do Close-up da barra de rosca e porca correspondência montado no frontstop. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- Construir uma rampa oblíqua, ligado em ambos os lados por rampas frontais.Construir as rampas de pinho com articulações rabbet colados nas superfícies superiores e fixadores de embeber ao longo da base.
- Corte as rampas de orientações comparáveis ao que está previsto no campo.
- Expandir a distância entre as várias rampas, em relação ao que é observado no campo, de modo a que as estruturas que se formam na areia são mais visíveis.
- Lixe as superfícies com um grão fino lixa para remover heterogeneidades superficiais e aplicar um acabamento de poliuretano para proteger a madeira macia.
- Cubra as rampas e a base da caixa de areia com pintores fita para proteger a madeira da epoxy entre os ensaios. Certifique-se de que a fita é suave e livre de rugas ou abas.
6. Executando o Modelo Sandbox Push-bloco
- Use play-areia típico. Este tipo de areia é relativamente homogéneo, com um tamanho de grão médio de 0,5 mm.
- Corante e meia seco de areia.
- Encha um balde de 5 litros quarto f ull com play-areia e adicione o corante preto, enquanto misturando até uma cor verde escuro uniforme é atingido. O uso como corante tanto como é necessário para tornar a cor da areia tingido claramente distinta da areia não tingido.
- Permitir areia para secar à temperatura ambiente, o que pode demorar vários dias, ou em um forno (até 500 ºC), que só pode levar algumas horas. Não coloque areia quente na caixa de areia. Assegure-se que a areia foi arrefecida até à temperatura ambiente antes do uso.
- Coloque areia em camadas alternadas de areia colorida e incolor (tan). Testar várias espessuras de sandpacks. Neste set-up, os resultados mais claros e reprodutíveis foram produzidos com um sandpack 3,5 cm de espessura, com a alternância de camadas coloridas e tan 0,6 cm de espessura (Figura 7).
- Suavemente prima uma malha plástica, composto por 0,5 em 2 (1,3 cm 2) quadrados sobre a parte superior da areia não deformada para produzir um recorte grade (Figura 9).
Figura 9. Exemplo de areia não deformada no modelo de caixa de areia. Plano de Vista parcial da areia não deformada no modelo de caixa de areia. Nota recuo de grade e quadrados pinos cruzados. A rampa sul frontal (SFR), rampa oblíqua (OR), no norte da rampa frontal (NFR), e as quatro regiões (1-4) são rotulados (modificado de Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver uma versão maior esta figura.
- Inserir pinos transversais quadradas 2 polegadas (5 cm ~) para além ao longo da areia não deformado (Figura 9).
- Empurre a areia com o push-bloco impulsionado manivela. Neste set-up, mover a areia de 60 cm, ou seja, 60 cm de encurtamento (Figura 10).
- Mova o push-bloco lenta o suficiente para que as alterações na areia pode ser cuidadosamente documentarEd. A velocidade com que o push-bloco é movido (ou seja, taxa de deformação) não afeta os resultados.
- Acompanhar a deformação, observando as mudanças de forma dos quadrados (Figura 10).
- Controlar a quantidade de transporte e de rotação vertical pela observação do movimento dos pinos (Figura 10).
- Documento todas estas mudanças com uma câmera montada perto da caixa de areia, para que todo o sandbox está dentro do campo de imagem. Certifique-se para tirar fotografias de quadros, bem como vídeos.
Figura 10. Exemplo de camadas de areia deformadas. Plan-vista da deformação resultado final do modelo sandbox. Selecione pinos cruzados marcados com pontos azuis mostrando dextral offset. Dobradas pinos cruzados realçado com linhas amarelas. falhas de empurrão são realçados com fina, blalinhas ck. As quatro regiões (1-4) são rotulados (modificado de Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- Experiência com quantidades variáveis de areia e encurtamento total.
- Repita até que satisfeito, isto é, até que as estruturas formadas na caixa de areia imitar os conservados na natureza, de acordo com valores de encurtamento comparáveis.
7. coleta de amostras do Sandbox
- Remova todos os pinos cruzados da areia uma vez que os resultados sandbox imitar os conservados na natureza.
- Recolha de amostras de caixa de areia através da separação e epoxying porções de areia deformado (Figura 11).
- Fazer isso através da construção de dois divisores de chapa metálica pré-cortadas para isolar partes de areia deformado (Figura 9).
- Assegure-se que a borda inferiordo divisor é cortado para corresponder ao ângulo da rampa.
- Para proteger os divisores de epóxi entre ensaios, cobrir os divisores com fita pintores (Figura 11).
- Assegurar que os divisores de estender ao longo e além das rampas. Neste estudo, utiliza divisores rectangulares que medem 45 cm de comprimento e 9 cm de largura (Figura 11).
- Assegure-se que as divisórias são mais altos do que a parte mais espessa do sandpack deformado (Figura 11).
- Certifique-se de que uma extremidade da divisória está fechado, a fim de controlar o fluxo do epoxi. Não fechar a outra extremidade da divisória, a fim de minimizar qualquer potencial para o distúrbio sandpack (Figura 11).
Figura 11. Exemplo de divisores de metal. Plano-view, mostrando 2 divisórias de metal, um através de uma rampa frontal e nae através da rampa oblíqua, na areia deformado. O divisor de metal ao longo da rampa oblíqua é preenchido com epoxi. Nota fita métrica para a escala (Modificado de Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- Firmar os divisores com barras de metal (Figura 11).
- Para fazer isso, a fixação dos divisores com ¼ polegadas parafusos x 4 polegadas através de orifícios pré-perfurados em direção ao topo das divisórias. Bainha os parafusos com tubos de alumínio diâmetro de 3/8 de polegada entre os lados do divisor. Neste estudo, utilizar duas barras de metal de cada divisória (Figura 11).
- Coloque uma divisória oblíqua na rampa, e a segunda na junção rampa frontal oblíqua (Figura 11).
- Pour epoxi aquecido através da parte superior das porções de areia isoladas pelos divisores de metal (Figura 11).
- Continuar a deitar epoxi até que já não é absorvido pela areia. Isto assegura que a areia é totalmente saturada.
- Puxar as áreas epoxied fora dos divisores de metal, uma vez que o epóxido é seco. Faça isso puxando os divisores com as barras de metal.
- Usando uma serra rock, cortar as áreas epoxied perpendicular e paralela à greve das rampas.
- Realce a roupa de cama, dobras e falhas com um marcador permanente sobre as amostras epoxied (Figura 12).
Figura 12. Exemplos epoxied amostras de modelo sandbox. Amostras epoxied do (a) rampa frontal norte eo (b) rampa oblíqua dentro do modelo sandbox. As amostras apresentadas são cortadas perpendicularmente à tendência das rampas. Camadas são realçados com linha fina, brancas. Linhas brancas sólidas marcar faltas reversas, linhas brancas tracejadas marcam faltas greve deslizamento (modificado de Ismat e Toeneboehn 7). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
- Compare as amostras sandbox para os dados de campo.
- Comparar amostras com secções transversais da área. Certifique-se as amostras e seções transversais têm orientações semelhantes.
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Representative Results
Fotografias aéreas foram usadas para subdividir a área do campo em quatro regiões (1-4), com base na tendência da crista do cume da montanha moderna (Figura 2). Dados falha multi-escala é comparado entre essas quatro regiões. Supondo que essas mudanças de tendência reflete a geometria subjacente do porão, a rampa oblíqua é posicionado dentro Regiões 2 e 3, onde o oblíquo montanhas tendência à faixa de dobras e empuxo Sevier. Ao longo dos quatro Regiões, descobrimos que as falhas de mesoescala preservar um tecido deformação que é penetrante e homogénea no mesoescala (ou seja, metro cúbico de rocha) e são representativos de áreas maiores do que os sites metro cúbico (Figura 4) 4,16. Além disso, as variações em microescala, apresentados na Tabela 1, não são refletidas no caráter coletivo dos padrões de falha. Assim, os conjuntos de falha de mesoescala pode ser comparado diretamente em todas as quatro regiões (
Semelhante aos modelos anteriores, com base em modelagem de elementos finitos (FEM) assumiu-se que a rampa oblíqua é contínuo 17. A acentuada quebra nos padrões de cama e de falha em toda a fronteira entre Regiões 2 e 3 pode ser explicado pelo movimento diferencial sobre uma rampa oblíqua contínua. Alternativamente, a descontinuidade nos padrões de cama e de falha em todas as regiões 2 e 3 pode refletir uma pausa no porão subjacente. Aqui, nós comparamos os nossos dados de campo para os nossos resultados do modelo sandbox a fim de testar essas duas hipóteses. Descobrimos que uma ruptura na sobrejacente empurrou sheet formado mesmo que não houvesse nenhuma ruptura no porão (Figura 10). Curiosamente, a localização e a orientação da ruptura é comparável com a posição e orientação da fronteira entre as regiões 2 e 3 nos mapas macroescala. Portanto, a quebra observada na folha de empuxo sobrejacente pode simplesmente ter formado através de uma complexa interação de uma folha de impulso movendo para o leste através de uma rampa oblíqua. Em outras palavras, a deformação preservada em folhas de impulso podem não reflectir directamente a geometria basal subjacente. Assim, esta experiência sandbox replica com êxito, e, potencialmente, explica, padrões de falha preservados no campo.
As amostras sandbox epoxied foram analisados a partir do modelo sandbox para observar a estrutura interna da areia deformado, e comparar estas estruturas contra observações de campo. Duas amostras representativas foram analisados - uma amostra a partir das rampas frontais e oblíquos (Figura 12). Em geral, as falhas inversas e dobras preservadas nas amostras epoxied da rampa frontal acomodar transporte para o leste, e os da rampa oblíqua acomodar o transporte para o sudeste. As falhas greve-derrapante em todas as amostras acomodar movimento dextral. Este registro cinemática ao longo das rampas frontais e oblíquas suporta modelos anteriores 17-19, bem como os dados de falhas de mesoescala. Estas amostras de mão são novela maneira de analisar as estruturas internas que podem não estar acessíveis em campo.
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Discussion
O segmento Central Utah da faixa de dobras e empuxo Sevier, e sua fronteira norte, a zona transversal Leamington serve como um laboratório natural ideal para estudar junções saliente-recesso (Figura 1). Ao longo desta junção, a direção de transporte permanece constante e as escamas são ininterrupta através da junção, então a única variável é a geometria subjacente do porão 5.
Aqui, apresentamos um método para analisar este tipo de junção saliente-recesso através da combinação de dados de falha multi-escala coletados em campo com um modelo sandbox push-bloco, que reproduz a geometria em larga escala da área do campo. O experimento modelo sandbox representa um período de tempo mais longo da deformação do que os conjuntos de falha de mesoescala - vamos supor que os mais novos conjuntos de falha acomodados a geometria vezes observada. Assim, o modelo de caixa de areia, em conjunção com os conjuntos de falhas, pode ser usado para controlar a deformação folha de impulso e determine detalhes da geometria subjacente do porão.
Para que esta abordagem combinada, para ser bem sucedido, os seguintes passos críticos precisam ser tomadas no experimento de campo e caixa de areia. Para a parte de campo, é fundamental para determinar a escala de homogeneidade culpa - conjuntos de falhas que não são preservados em escalas equivalentes não podem ser directamente comparados. Além disso, uma grande população de falhas (≥ 30 conjuntos de falha) necessitam de ser medidos a fim assegurar a conjuntos de dados estatisticamente fiáveis 9. Além disso, as falhas devem ser medida de distância de heterogeneidades, tais como contactos de cama, de modo a evitar variações de tensão locais. Mesmo variações em microescala, tais como impurezas, uma gama de tamanho de grãos e grande quantidade de tensão (Fry> 1,8) podem influenciar o desenvolvimento de fratura mesoescala através da criação de planos foliation e outras heterogeneidades. Para a parte experimental, o modelo de caixa de areia deve imitar a geometria do campo, tanto quanto possível. É recomenDED que a caixa ser construída num âmbito maior do que a área do campo, a fim de evitar complicações de efeito de borda. Regiões macroescala também foram ampliados, pelo mesmo motivo. É importante que o tamanho de grão de areia dos imita o comportamento de Coulomb 20 - um tamanho médio de grão de 0,5 mm ~ 21 é recomendado. Finalmente, uma vez que o experimento está sendo executado, é fundamental que as grandes falhas de escala e dobra forma nas mesmas orientações e fim (por exemplo, quebra a frente, para trás quebra, etc.) como observado no campo. De outro modo, as estruturas formadas no modelo não pode ser comparada com os dados do campo, mesmo se eles semelhante.
Os resultados deste estudo são comparáveis, e apoio, o trabalho anterior realizado nesta área com base em FEMININO 17,22, e fornece mais detalhes à história cinemática. Isto sugere que os dados de falha detalhados, medidas em áreas que têm deformadas por mecanismos elastico-atrito, pode be usado para desenvolver modelos cinemáticos mais detalhadas do que alguns modelos de computador. Embora a recolha de dados e análises de falha é trabalhoso e demorado, este método pode ser mais acessível do que a modelagem de computador e analógico, e é menos dispendioso. Fraturas e falhas são muitas vezes esquecido 23 - muitos geólogos ver deformação crustal superior como menores e sem efeito de padrões. No entanto, uma grande parte da crosta - parte superior ~ 15 km - deforma por falhas e outros mecanismos elastico-fricção. Este trabalho sugere que uma quantidade significativa de história geológica é armazenado na crosta superior e está prontamente disponível para a análise.
Demonstramos que, mesmo nos casos mais simples, como aqui examinados, as estruturas preservadas na crosta superior não necessariamente imitar a geometria subjacente do porão. análises detalhadas de falhas pode revelar sutilezas que não podem ser revelados com padrões mapa, estudos de falha conjugado padrão e / ou computador modelos, como FEM. Usando um modelo de caixa de areia pode ajudar a explicar por que alguns desses padrões sutis existe. Este método aqui apresentado é simples, confiável e fácil de replicar. Ele pode potencialmente alterar o número de geólogos interpretam o papel de falhas e fluxo cataclastic, e que eles podem nos dizer. Este método pode ser usado para re-examinar, e descobrir mais detalhes cinemáticas, de áreas de campo pouco explorados, e pode ser facilmente modificado para acomodar diferentes de cintos dobra-axiais configurações geológicas. Esta abordagem tem profundas implicações em termos de acompanhamento de fluxo de fluido controlada fratura na crosta superior, bem como como dobra-axiais cintos manter cone crítica nos cruzamentos saliente-recesso.
O principal ponto fraco desta abordagem é que a modelagem sandbox pode não ser capaz de replicar histórias geológicas complexas. Por exemplo, nos casos em que há indicações de encurtamento variável, o tempo ea direção de eventos devem ser cuidadosamente monitorados no campo e, em seguida, replicadascom diferentes push-blocos no modelo de caixa de areia. No entanto, a areia provavelmente não vai preservar estas várias direcções de encurtamento porque a areia irá fluir e não será mantida camadas de cama. Este problema pode ser resolvido pela adição de óleo ou vaselina para a areia, para fazer a areia mais coesa. Mas, em seguida, a areia não irá comportar-se como um material de Coulomb e, portanto, não pode modelar deformação na crosta superior. É necessário mais trabalho para desvendar os sistemas naturais mais complexos, tais como situações em que a geometria do porão não é a única variável.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| fiberboard | Any | NA | |
| finishing lacquer | Any | NA | |
| epoxy | Epoxy technology | Parts A and B: 301-2 2LB | Best if warmed to 80º - 125º. If warming is not possible, it will cure fine, it will just take 1 week, rather than 1 day. |
| ramp wood-pine | Any | NA | |
| painters tape | Any | NA | |
| rabbit joints | Any | NA | |
| countersunk fasteners | Any | NA | |
| sand paper | Any | NA | |
| play sand | Any | NA | best if homogenous grain size, ~0.5 mm |
| food coloring | Any | NA | best to use one color and a dark color |
| plastic mesh/grid | Any | NA | |
| square cross oins | Any | NA | |
| crank screw | Any | NA | |
| crank handle | Any | NA | |
| sheet metal | Any | NA | |
| dividers bars | Any | NA |
References
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