Kinematic Geschichte einer Salient-Aussparung Junction Erforscht durch einen kombinierten Ansatz von Felddaten und Analog-Sandbox-Modellierung

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments besteht darin, die Verformung von Überschiebungsblöcken zu verfolgen, während sie über schräge Rampen wandern. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Fachgebiet zu beantworten, beispielsweise wie sich Überschiebungsblöcke in komplexen geologischen Situationen entwickeln. Die wichtigsten Vorteile dieser Technik sind ihre Einfachheit, ihre Kostengünstigkeit und die Möglichkeit, sie direkt mit Felddaten zu vergleichen.

Dieses Video zeigt, wie man eine Push-Block-Sandbox verwendet, um im Feld gefundene mikroskalige Verwerfungen zu replizieren. Die Feldidentifizierung mikroskaliger Verwerfungen wird im Textprotokoll behandelt, ebenso wie der allgemeine Aufbau der Sandbox. Zum Befüllen der Sandbox verwenden Sie handelsüblichen Spielsand, der relativ homogen ist und eine durchschnittliche Korngröße von 5 Milimetern aufweist.

Bereiten Sie den Sand vor, indem Sie die Hälfte davon einfärben. Füllen Sie zunächst einen 19-Liter-Eimer zu einem Viertel. Geben Sie dann so viel schwarze Lebensmittelfarbe hinzu, bis der Sand eine einheitliche dunkelgrüne Farbe aufweist, die sich leicht von der ursprünglichen Farbe des Sandes unterscheidet.

Nach dem Trocknen des Sandes gemäß der schriftlichen Anleitung füllen Sie die Box mit abwechselnden Schichten farbigen und ungefärbten Sandes und stellen sicher, dass jede Schicht nach dem Hinzufügen eingeebnet wird. Die Dicke des Sandpakets, das die klarsten und reproduzierbarsten Ergebnisse liefert, sollte empirisch ermittelt werden. Dieses Beispiel zeigt ein 3,5 cm dickes Sandpaket mit wechselnden Farben in Abständen von jeweils 6 cm.

Danach vorsichtig ein Kunststoffgitter, das aus halb Zoll großen Quadraten besteht, auf den Sand drücken, um eine Gittereinteilung einzuprägen. Anschließend quadratische Kreuzstifte im Abstand von zwei Zoll über den gesamten Sand verteilen. Danach eine Kamera montieren, um die gesamte Sandkiste im Blickfeld zu haben.

Drücken Sie nun den Sand mit dem kurbelbetriebenen Druckblock, um die im Gelände beobachtete Verkürzung nachzubilden. Bewegen Sie den Druckblock langsam genug, damit die Veränderungen im Sand sorgfältig dokumentiert werden können. Die Geschwindigkeit sollte die Ergebnisse nicht beeinflussen.

Während das Sandgeschoben wird, verfolgen Sie die Deformation, indem Sie die Formänderungen der Quadrate beobachten, und verfolgen Sie die Menge des Transports und die vertikale Rotation, indem Sie die Bewegung der Stifte beobachten. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis die entstandenen Strukturen denen ähneln, die in der Natur erhalten sind. Sobald die Ergebnisse des Sandkastens jenen in der Natur entsprechen, sammeln Sie Probendaten.

Entfernen Sie zuerst alle Querstifte aus dem Sand. Trennen Sie anschließend zur Herstellung von Proben verformten Sand in Epoxidportionen. Dazu sind vorgeschnittene Blechabtrennungen erforderlich.

Die Unterkante der Trennwände muss an den Neigungswinkel der Rampe angepasst werden, an der die Probe entnommen werden soll, und sich über die gesamte Länge der Rampe erstrecken. Die Trennwand muss zudem höher sein als der Sandpack. Bevor eine Trennwand verwendet wird, sollte sie zur einfachen Reinigung mit Malerband abgedeckt werden.

Ein Ende des Trennstegs muss näher liegen, um den Fluss des Epoxids zu kontrollieren, und das andere Ende des Trennstegs muss offen bleiben, um Störungen des Sandpacks so gering wie möglich zu halten. Befestigen Sie anschließend den Trennsteg mit 1/4 Zoll × 4 Zoll langen Schrauben und Blechen mit Aluminiumrohren mit einem Durchmesser von 3/8 Zoll. In diesem Fall werden zwei Trennsteg verwendet.

Eines wird auf die schräge Rampe gelegt, das andere bedeckt die Verbindung der frontalen schrägen Rampe. Gießen Sie nun warmes Epoxidharz über den Sand innerhalb des Trennelements, bis kein weiteres Epoxidharz mehr aufgenommen werden kann, sodass der Sand vollständig gesättigt ist und nicht auseinanderfällt. Nach mehreren Tagen Trocknungszeit ziehen Sie die Trennelemente aus der Sandkiste und heben anschließend die mit Epoxidharz behandelten Proben aus dem umgebenden Sand heraus.

Mit einer Steinsäge die Proben senkrecht und parallel zum Streichen der Rampen schneiden. Anschließend mit einem Permanentstift die Schichtung, Falten und Verwerfungen in den freigelegten Schnitten markieren. Eine Geländestudie ergab vier benachbarte Bereiche, von denen jeder mesoskalige Verwerfungen aufweist.

Die Verwerfungen weisen ein Deformationsgefüge auf, das im mesoskaligen Bereich durchgreifend und homogen war. Die Verwerfungsmuster waren auch innerhalb jeder Region einzigartig, was die makroskalige Annahme stützte, dass eine schräge Rampe unter den Regionen zwei und drei liegt, und darauf hindeutete, dass die konjugierte-konjugierte Verwerfungsanalyse zuverlässig war. Mithilfe eines Sandbox-Modells entstand ein Bruch, der vergleichbar war mit der Lage und Ausrichtung der Grenze zwischen den Regionen zwei und drei auf den makroskaligen Karten.

Dies untermauerte die Vorstellung, dass der Bruch in der überlagernden Überschiebungsplatte durch eine komplexe Wechselwirkung einer ostwärts bewegten Überschiebungsplatte über einer schrägen Rampe entstanden sein könnte. Die Analyse von mit Epoxidharz stabilisierten Sandkastenproben lieferte ebenfalls unterstützende Hinweise. Proben aus dem Bereich der Frontalrampe zeigten eine Ostwärts-Transportkomponente, während Proben aus dem Bereich der schrägen Rampe eine Südostwärts-Transportkomponente aufwiesen.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man Sandbox-Modelle erstellt, durchführt und modifiziert, um ein bestimmtes Gelände nachzubilden. Sobald die Methode beherrscht ist, kann sie bei korrekter Anwendung innerhalb einer Woche durchgeführt werden. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg dafür, dass Forscher im Bereich der strukturellen Geologie die Nützlichkeit von Verwerfungsdaten untersuchen und erforschen konnten, wie diese Daten mithilfe von Modellen weiter interpretiert werden können.

Vielen Dank fürs Zuschauen und viel Erfolg mit Ihren Modellen.