Las historias cinemáticas de los cinturones de empuje plegado se basan típicamente en exámenes cuidadosos de rocas metamórficas de alto grado dentro de un saliente. Proporcionamos un método novedoso para comprender las correas de plegado-empuje mediante el examen de las uniones salientes-rebajes. Analizamos las rocas de la corteza superior, a menudo ignoradas, utilizando un enfoque combinado de análisis detallado de fallas con modelos experimentales de caja de arena.
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Artículo de método
Historia de una cinemática Junction Saliente-receso explorado a través de un enfoque combinado de datos de campo y de modelado analógico Sandbox
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Resumen
Resumen
Dentro de los cinturones de empuje de plegado, las uniones entre salientes y rebajes pueden contener pistas críticas para la historia cinemática general. La historia de deformación dentro de estas uniones se conserva mejor en áreas donde las láminas de empuje se extienden desde un saliente a través de un hueco adyacente. Examinamos una de estas uniones dentro del cinturón de plegamiento de Sevier (oeste de los Estados Unidos) a lo largo de la zona transversal de Leamington, al norte de Utah. La deformación dentro de esta unión tuvo lugar por fallamiento y flujo cataclástico. Aquí, describimos un protocolo que examina estos patrones de falla para comprender mejor la historia cinemática del área de campo. Los datos de fallos se complementan con experimentos de sandbox analógicos. Este estudio sugiere que, en detalle, la deformación dentro de la lámina de empuje suprayacente puede no reflejar directamente la estructura del basamento subyacente. Demostramos que este enfoque combinado de campo y experimentación es fácil, accesible y puede proporcionar más detalles sobre la deformación preservada en la corteza que otros métodos más costosos, como el modelado por computadora. Además, el modelo de sandbox puede ayudar a explicar por qué y cómo se formaron estos detalles. Este método se puede aplicar a lo largo de los cinturones de plegamiento, donde las rocas de la corteza superior están bien conservadas. Además, puede modificarse para estudiar cualquier parte de la corteza superior que haya sido deformada mediante mecanismos elástico-friccionales. Finalmente, este enfoque combinado puede proporcionar más detalles sobre cómo las correas de empuje plegada mantienen la conicidad crítica y sirven como objetivos potenciales para la exploración de recursos naturales.
Introducción
Cinturones plegables de empuje se componen de salientes (o segmentos), donde las hojas de empuje en salientes adyacentes están desacoplados por rebajes o zonas transversales 1,2,3. La transición del saliente de rebaje puede ser marcadamente compleja, que involucra un conjunto multifacético de las estructuras, y pueden contener claves críticos para doblar empuje desarrollo cinturón. En este trabajo, examinamos cuidadosamente una unión saliente-receso, utilizando una combinación de datos de campo de múltiples escalas y un modelo de caja de arena, con el fin de comprender mejor cómo la deformación puede tener cabida dentro de los cinturones de empuje plegable.
La unión del segmento central de Utah y la zona transversal Leamington-es un laboratorio natural ideal para estudiar los cruces saliente-receso por varias razones (Figura 1). En primer lugar, las rocas expuestas dentro del segmento continúan sin interrupciones, en la zona 4 transversal. Por lo tanto, los patrones de deformación se pueden seguir de forma continua, y se comparan través de la unión. S egundo, las rocas son esencialmente monomineralic, por lo que la variación en los patrones de falla no son el resultado de heterogeneidades dentro de las unidades, pero en vez reflejan el plegamiento global y empujando dentro de la zona de estudio 4. En tercer lugar, los mecanismos de elastico-fricción, tales como el flujo cataclástica, la deformación asistidos en todo el área del campo, lo que permite la comparación directa de los patrones de falla de mesoescala 4. Por último, la dirección general de transporte se mantuvo constante a lo largo de la longitud del segmento y la zona transversal; Por lo tanto, las variaciones en el acortamiento dirección no influyeron en los patrones de deformación conservados 4. Todos estos factores minimizar el número de variables que pueden haber afectado a la deformación a lo largo del segmento y la zona transversal. Como resultado, suponemos que las estructuras conservadas forman principalmente debido a un cambio en la geometría basal subyacente 5.
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Figura 1. Ejemplo de mapa de índice. El cinturón de Sevier plegable empuje del oeste de EE.UU., que muestra grandes salientes, segmentos, huecos y zonas transversales. Figura 2 se indica por área de caja (modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Doblando y empujando dentro del segmento central de Utah y la zona transversal Leamington, se llevó a cabo a profundidades <15 km, es decir, dentro del régimen elastico-fricción, donde la deformación se produjo principalmente por el afloramiento de escala (<1 m) faltas y cataclástica fluyen 4,6 . Dado que el transporte y plegado de la chapa de empuje se llevaron a cabo principalmente por los mecanismos elastico-fricción, predecimos que un análisis detallado de fallo puede proporcionar más información sobre la historia cinemática de la zona y TH transversal Leamington e subyacente geometría sótano. Con el fin de probar esta hipótesis, hemos recogido y analizado los patrones de falla conservados en las rocas dentro de la parte norte del segmento central de Utah y en toda la zona transversal Leamington (Figura 2).
Figura 2. Ejemplo de macroescala mapa topográfico. Sombreada de alivio mapa topográfico del área de caja en la Figura 1. Las 4 regiones están separadas por líneas blancas sólidas. ropa de cama contactos entre la cuarcita proterozoico Caddy Canyon (PCC), se muestran proterozoico cuarcita Mutua (PCM) y la cuarcita Cámbrico Tintic (Ct). Las líneas discontinuas muestran la tendencia de las montañas dentro de esta área. ubicación de los sitios se muestran con cuadrados negros numerados. Alineaciones de primer orden se muestran con líneas grises sólidas (modificado de Ismat y Toeneboehn 7).ftp_upload / 54318 / 54318fig2large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
experimentos de recinto de seguridad se llevaron a cabo con el que comparar, y complementar, los datos de error. Un modelo de caja de arena push-bloque, con rampas frontales y oblicuos, se utilizó para ayudar a nuestros análisis de las estructuras conservadas en, y alrededor, la zona transversal Leamington (Figura 3) 7. Los objetivos de este enfoque son de cuatro tipos: 1) determinar si los patrones de falla de mesoescala son consistentes, 2) determinar si el modelo de caja de arena apoya y explica los datos de campo, 3) determinar si el modelo de caja de arena proporciona más detalles sobre las estructuras que no son observadas en el campo, y 4) evaluar si este método de campo experimental combinado es útil y fácil de replicar.
Figura 3. Ejemplo de bloque de empuje mOdel. Fotografía del modelo de caja de arena vacía. La rampa sur frontal (SFR), rampa oblicua (O), rampa frontal del norte (NFR), y las cuatro regiones (1-4) están etiquetados (modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Protocolo
1. Recolección de Datos de Campo macroescala
- Antes de llevar a cabo el trabajo de campo, usar fotografías aéreas / mapas topográficos para identificar la tendencia general de las montañas (definidos por la cresta del reborde de hoy en día), zonas transversales, las fallas y otras alineaciones en la macroescala (Figura 2).
- Usar mapas topográficos escala similar y fotografías aéreas, por lo que los patrones se pueden comparar directamente. Utilice 1: 24.000 mapas y fotografías de gran formato.
- Etiqueta y poner de relieve las características macroescala en los mapas (aéreas y / o topográficos) para ser utilizados en el campo. En las fotografías aéreas, utilizar los cambios bruscos en el follaje para identificar las características de macroescala, debido a que los patrones de follaje reflejan el lecho de roca subyacente. En los mapas topográficos, utilizar los cambios bruscos en la topografía, tales como acantilados, valles largos y estrechos y rápidos cambios en los patrones de drenaje para identificar las características de macroescala.
- Corroborar estos patrones de mapa, con las características encontradas en macroescalanaturaleza, mientras que en el campo. Asegúrese de que los mapas de campo se ajustan en consecuencia.
- Subdividir el área de campo a lo largo de las zonas transversales macroescala.
2. Recolección de Datos de Campo de mesoescala
- Llevar a cabo el análisis de campo dentro de cada zona delimitada zona transversal.
- Determinar la escala de la homogeneidad de las fallas de mesoescala en toda el área del campo. Para ello, la medición de todos los fallos de más de 3 cm a lo largo de un transecto perpendicular y paralela a la estructura general macroescala. El punto en el que los patrones de falla se repite a lo largo del transecto define la escala de homogeneidad.
Nota: 3 cm se elige como mínimo de corte debido a defectos menores de 3 cm pueden ser difíciles de medir. - Elige sitios representativos en toda el área del campo utilizando la escala definida de homogeneidad.
- Asegúrese de que cada sitio contiene ~ 3 exposiciones roca perpendiculares entre sí dentro de la escala de homogeneidad, con el fin de cuantificar el tridimensionalla geometría de la obra culpa.
- Asegúrese de que los nuevos sitios donde se eligen los patrones de falla notablemente cambian (Figura 2).
- Elige sitios remotos (~ una unidad de homogeneidad) de los principales contactos ropa de cama, con el fin de evitar direcciones de acortamiento y alargamiento locales que pueden haber sobreimpresos fallos producidos a partir de la dirección general de acortamiento.
- Utilizar una cuadrícula para realizar un seguimiento de todas las fallas durante la recogida de datos 4.
- Asegúrese de que el tamaño de la rejilla está en la escala de la homogeneidad de las fallas de mesoescala. Por ejemplo, si los defectos son homogéneos a escala de metro cúbico, utilizar una rejilla cuadrada metros.
- Construir la red como un cuadrado de madera plegable - esto permite el transporte fácil en el campo.
- Utilice 4 piezas iguales de 1 en tiras anchas de madera. Cualquier tipo de madera dura se recomienda porque es la más duradera para el trabajo de campo.
- Taladro de 1/4 "agujeros cerca de los extremos (~ ½ y # 34; desde los extremos) de los listones de madera. Ensamble con cuatro largos ", 3/16" tornillos de 2 1/4 de tamaño en cada esquina. Use tuercas de mariposa de acero para colapsibilidad más fácil.
- Divida la red por igual con una cuerda - esto ayuda a realizar un seguimiento de los diferentes fallos en cada sitio. pozos de perforación, igualmente espaciados, a lo largo de la cadena de perímetro, el hilo y las rejillas lazo 'a través de los agujeros. Por ejemplo, para una rejilla cuadrada metros, dividir la red en 10 cm cuadrados con cadenas conectadas a los extremos opuestos de la red (Figura 4).
Figura 4. Ejemplo de un afloramiento de mesoescala. Ropa de cama se pone de relieve con líneas de puntos blancos. juegos de fallas específicas discutidas en el documento se resaltan con líneas blancas finas, sólidas. se muestra m 2 rejilla (modificado a partir de Ismat y Toeneboehn 7).d / 54318 / 54318fig4large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Hacer dibujos detallados de los juegos de fallas dentro de cada cuadrícula.
- Sobre la base de los bocetos de la red y las relaciones transversales de los fallos, determinar los conjuntos más pequeños de falla en cada sitio 4.
- Para ello, la identificación de patrones de falla de desplazamiento en cada sitio. La sobreimpresión fallas más jóvenes y compensar los defectos mayores.
- En cada sitio de estudio, grabar la orientación, el espaciamiento, la longitud, el grosor y características morfológicas (por ejemplo, curado, vena lleno, abierto, brecha lleno) para cada uno de los defectos más pequeños dentro de cada cuadrícula.
- Divida a los sitios entre las unidades litológicas (ver Figura 2).
3. Recogida de datos a microescala
- Recoger muestras de roca orientados en cada sitio para el análisis de secciones delgadas.
- Asegúrese de que la muestra de roca es lo suficientemente grande como parareducir el tamaño tres mutuamente perpendiculares estándar (26 mm x 46 mm) fichas de secciones delgadas (es decir, poco más grande que un puño de un adulto).
- Cortar chips de sección delgada (utilizando una roca-sierra estándar) comparables a las orientaciones de la rejilla de cada sitio, de modo que la microescala y los patrones de mesoescala pueden compararse directamente.
- Preparar grosor estándar (0,03 mm) 8 secciones delgadas.
- Analizar las secciones delgadas usando un microscopio óptico estándar con una cámara adjunta, para la toma de microfotografías.
- Para cada sección delgada, registrar características morfológicas, tales como la cantidad de óxido de hierro, y la variación y el tamaño medio de grano usando métodos estereológicos, es decir, el análisis de acordes Spektor (Tabla 1) 9.
- Para ello, la medición de la anchura y / o número de características morfológicas elegidos a lo largo de transectos 4-6 orientadas al azar a través de cada sección delgada 4,9. De todos los transectos, calcularde la media (Tabla 1).
| Unidad | Espesor del lecho (m) | ropa de cama | El tamaño del grano (m) | X / Z cepa Fry (Promedio Rf) | X / cepa Y Fry (Promedio Rf) | Cantidad de sobrecrecimiento | Cantidad de óxido de hierro | Cantidad de impurezas | Otras características |
| Connecticut | 1000 | con cama prominente, contra viento y marea | Ave: 1,59 x 10 -4 (Rango: 3,6 x 10 -6 a la 3.31 x 10 -4) | 1.15 | 1.12 | moderada, semicomunicado con los parches en pequeñas | moderada, semi-conectados en pequeños parches | moderada, calcita semi-conectado en pequeños parches | Canto antiguo, blanco a grisáceo-rosa, resiste bronceado a marrón rojizo |
| PCm | 570-750 | Prominente, bien desarrollado y graduada cruzada ropa de cama | Ave: 1,48 x 10 -4 (Intervalo: de 1,15 x 10 -4 a 2 x 10 -4) | 1.22 | 1.19 | importante y bien conectado | moderada y bien conectado | calcita menor y mal conectados | afloramientos masivos, rojo púrpura-marrón, el tiempo es cálido púrpura-negro |
Tabla 1. Ejemplo de la morfología microscópica. Característica de la unidad de cuarcita proterozoico Mutua (PCM) y Eocambrian Tintic (Ct). cepa X / Z Fry se mide en una sección vertical paralelo al plano de transporte, mientras que la cepa X / Y Fry mí esasured en una sección vertical, perpendicular al plano de transporte (modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Haga clic aquí para ver / descargar esta tabla en formato Microsoft Excel.
- Medir la deformación utilizando normalizado 10,11 análisis Fry. Asegúrese de que la tensión se mide a partir de tres perpendiculares entre sí secciones delgadas con el fin de determinar la cepa de tres dimensiones en cada sitio.
- Para ello, tomar una microfotografía de cada sección delgada. Asegúrese de que las microfotografías contienen al menos 50 granos con límites de los granos sólidos, es decir, no límites sub-grano.
- Definir los contornos de los granos con el fin de medir la deformación Fry. Definir las líneas generales de forma manual, mediante el trazado de los contornos de una microfotografía impresa sobre papel de calco, o en formato digital, mediante la subida de la microfotografía en un programa de software de análisis de imágenes (por ejemplo, Imedad Pro Plus) que define automáticamente los límites de los granos.
- Sube la imagen límite de grano en el programa normalizado de tensión Fry 12.
4. Los datos de fallos de mesoescala Trazado
- Analizar los datos de fallas en redes de áreas iguales. Por ejemplo, utilizar stereonet (software gratuito de Allmendinger RW).
- Trazar los polos juegos de fallas 'en las redes del área de Igualdad y luego el contorno de estos polos usando 1% de los contornos de la zona (Figura 5).
- Determinar los conjuntos de fallo más comunes de estas concentraciones de polos. Terreno estos fallos establece como grandes círculos (Figura 5).
Figura 5. Ejemplos de parcelas de áreas equivalentes parcelas del área de Igualdad de juegos de fallas de dos sitios -. El sitio 41 es de la Región 2 y 5 es el sitio de la Región 1. Los juegos de fallas son plotted como postes perfilados (1 Área contornos%). Promedio de conjuntos de fallo se determinan a partir de caña concentraciones y se representan en grandes círculos. direcciones de acortamiento máximos, determinados a partir de juegos de fallas conjugadas-conjugado, se representan como puntos negros. contornos de falla polos son de color de acuerdo con la contribución porcentual en cada sitio. Las concentraciones de polo que contribuyen a> 20% son de color rojo, entre el 15-19% son de color naranja, 10-14% son de color amarillo, 5-9% son de color verde y <5% son de color azul. Contornos polos de fallo rojo se etiquetan como LPS (acortamiento capa-paralelo), LE (extensión de las extremidades), y él (bisagra-extensión) (modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Identificar los juegos de fallas conjugadas, es decir, los pares de círculo con ángulos diedros que van desde los 40º a 75º (Figura 5) 13 .
- Definir la bisectriz aguda de los conjuntos de fallas conjugadas-conjugado - esta localiza la dirección máxima de acortamiento (Figura 5) 4,14,15.
- subdividir aún más las concentraciones culpa polos netas de áreas iguales, en función de su porcentaje de contribución para cada sitio. Para ello, la codificación de las concentraciones de polo, para el análisis visual más fácil de color. Por ejemplo, las concentraciones de polos destacado que contribuyen a> 20% de los polos generales para ese sitio rojo. Colorear las que contribuyen entre el naranja 15-19%, 10-14% de amarillo, verde y 5-9% <5% de azul (Figura 5, Tabla 2).
| Sitio | Lecho | Acortamiento | Mayor culpa polos | Juegos de fallas (s) |
| (dip, dip dirección) | direcciones (s) | concentración (s) | (dip, dip dirección) | |
| (desplome, la tendencia) | (desplome, la tendencia) | |||
| 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 |
. Tabla 2. Ejemplo de datos de fallas de mesoescala gráfico, que muestra sólo 2 de los 24 sitios, documentando lo siguiente: Bedding orientación, acortando la dirección (s), la orientación de la concentración más alta de polos fallo (s) y su conjunto de fallo correspondiente (s) (modificado a partir de Ismat y Toeneboehn 7).
- Etiqueta de las concentraciones de polos de acuerdo a los diferentes tipos de fallo (por ejemplo, la extensión de la bisagra) (Figura 5).
- Etiquetar los diferentes tipos de fallas en las fotos de mesoescala, para el análisis visual más fácil (Figura 4).
- Graficar los diferentes tipos de fallos, para el análisis visual más fácil (Figura 6). Para ello, la representación gráfica de los datos de error a lo largo ya través de la estructura general macroescala.
Figura 6. Ejemplo gráfico que muestra la distribución de las poblaciones de fallo. Gráfico que muestra el porcentaje y el tipo de los conjuntos de fallo máximos (resaltado en rojo en la figura 5) Para cada sitio. Sólo sitios dentro de la cuarcita Ct se muestran aquí (modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
5. La construcción de la caja de arena modelo de inserción de bloque
- El uso de ¾ de pulgada MDF (fibra de densidad media) para reducir los posibles heterogeneidades superficiales derivados de la veta de la madera, superficies cepilladas toscamente, u otros defectos de la madera (Figura 3).
- Aplicar un barniz de acabado básico para sellar las superficies del tablero MDF y prevenir epoxi (descrito más adelante) penetre a las superficies del modelo (Figura 3).
- Escala y orientar el modelo de caja de arena para el área del campo. Por ejemplo, en este estudio, el modelo de la longitud de la caja para representar la línea de tendencia EW, y modelo es el ancho de la caja para representar la línea de tendencia NS. Escalar el modelo de caja de arena donde 4 cm es equAl 1 km (Figura 3).
- Construir la caja más grande que el área de estudio de campo con el fin de evitar posibles condiciones de contorno y / o efectos de borde a partir del modelo.
- No construir un tope de retención, con el fin de permitir que la arena pase sin un límite poco realista (Figura 3).
- Construir un bloque de empuje equivalente a la anchura de la caja de arena. Esto evitará que la arena pase a través de los lados de la push-bloque.
- Usar MDF de ¾ de pulgada para el bloque de empuje.
- Una el bloque de empuje a una manivela accionada barra de metal roscado (Figura 7).
- Use un diámetro de manivela circular de 4-6 pulgadas con una manija - una manivela circular pone menos tensión en la muñeca y la mano de la persona asistente.
- Utilice una barra roscada galvanizada (preferiblemente roscado Acme) que es al menos ¾ de pulgada de diámetro. Si la barra es demasiado fino, puede que no sea capaz de soportar el peso de la arena.
- Asegúrese de que tque la longitud de la barra roscada se extiende desde el comienzo de la caja de arena al final de las rampas.
Figura 7. Ejemplo de diagrama de modelo de caja de arena. Diagramas para el modelo de caja de arena, ilustrados como vistas en planta y en sección transversal. La rampa frontal del sur (SFR), rampa oblicua (O) y la rampa frontal del norte (NFR) están etiquetados. flechas finas trazadas sobre las rampas ilustran dirección potencial de movimiento de la arena. Vea la Figura 3 para una fotografía de un modelo de caja de arena vacío (modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Perforar un agujero alargado, con un eje largo vertical, en el centro de la frontstop. Esta forma alargada permitirá que el bloque de empuje (entached a la barra roscada) para desplazarse hacia arriba y sobre las rampas, si es necesario (Figura 8).
- Asegúrese de que la longitud del agujero alargado es igual a la altura de la rampa más alto.
- Fije el orificio alargado con una estructura de metal. Coloque el bastidor de metal a la frontstop con tuercas y tornillos (Figura 8).
- Enhebrar la varilla a través de un campo de juego y el diámetro de la tuerca montada en el frontstop (Figura 8).
Figura 8. Ejemplo de conexión de barra roscada. Primer punto de vista de la barra roscada y tuerca a juego montado en el frontstop. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Construir una rampa oblicua, con destino en ambos lados por rampas frontales.La construcción de las rampas de pino con juntas a media madera encoladas sobre las superficies superior y sujetadores avellanados a lo largo de la base.
- Cortar las rampas en las orientaciones comparables a lo que se prevé en el campo.
- Expandir la distancia entre las distintas rampas, en comparación con lo que se observa en el campo, por lo que las estructuras que se forman en la arena son más visibles.
- Arena las superficies con un grano fino de papel para eliminar las heterogeneidades de superficie y aplicar un acabado de poliuretano para proteger la madera suave lijado.
- Cubrir las rampas y la base de la caja de arena con los pintores cinta adhesiva para proteger la madera de epoxi entre los ensayos. Asegúrese de que la cinta es lisa y libre de crestas o solapas.
6. Ejecución de la caja de arena modelo de inserción de bloque
- Utilice el juego de arena típica. Este tipo de arena es relativamente homogéneo, con un tamaño medio de grano de 0,5 mm.
- Dye y media en seco de la arena.
- Llene una cubeta de 5 galones de un cuarto f ULL con el juego de arena y añadir colorante de alimentos negro mientras se mezcla hasta que se obtiene un color verde oscuro uniforme. Usar tanto colorante como se necesita para hacer que el color de la arena teñido claramente distintiva de la arena sin teñir.
- Deje que la arena se seque a temperatura ambiente, lo que puede tardar varios días, o en un horno (hasta 500 ºC), que sólo puede tomar un par de horas. No coloque la arena caliente en la caja de arena. Asegúrese de que la arena se ha enfriado a temperatura ambiente antes de su uso.
- Coloque la arena en capas de arena de color y sin color (marrón) alterna. Probar diferentes espesores de paquetes de arena. En esta configuración, los resultados más claros y reproducibles se produjeron con un paquete de arena de 3,5 cm de espesor, con alternancia de capas de color y fuego de 0,6 cm de espesor (Figura 7).
- Presione suavemente una malla de plástico, compuesto de 0,5 en 2 (1,3 cm 2) cuadrados en la parte superior de la arena no deformada producir una muesca de rejilla (Figura 9).
Figura 9. Ejemplo de arena no deformada en el modelo de caja de arena. Parcial vista en planta de la arena no deformada en el modelo de caja de arena. Nota muesca rejilla y pasadores transversales cuadradas. La rampa sur frontal (SFR), rampa oblicua (O), rampa frontal del norte (NFR), y las cuatro regiones (1-4) están etiquetados (modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Inserte los pasadores transversales cuadradas de 2 pulgadas (~ 5 cm) de separación a lo largo de la arena no deformada (figura 9).
- Empuje la arena con la manivela accionada push-bloque. En esta puesta en marcha, mueva la arena de 60 cm, es decir, 60 cm de acortamiento (Figura 10).
- Mover el bloque de empuje lo suficientemente lento como para que los cambios en la arena se pueden documentar detalladamenteed. La velocidad a la que se mueve el bloque de empuje (es decir, la velocidad de deformación) no afecta a los resultados.
- Realizar un seguimiento de la deformación mediante la observación de los cambios en la forma de los cuadrados (Figura 10).
- Seguimiento de la cantidad de transporte y rotación vertical mediante la observación del movimiento de los pasadores (Figura 10).
- Documento todos estos cambios con una cámara montada cerca de la caja de arena, por lo que toda la caja de arena se encuentra dentro del campo de imagen. Asegúrese de tomar fotografías fijas del bastidor, así como videos.
Figura 10. Ejemplo de capas de arena deformados. Vista en planta de la deformación de resultado final del modelo de caja de arena. Seleccionar cruzadas patas marcadas con puntos azules mostrando dextral compensados. Plegados transversales pasadores resaltados con líneas amarillas. fallas inversas se resaltan con fina, blalíneas de CK. Las cuatro regiones (1-4) están etiquetados (modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Experimento con diferentes cantidades de arena y el acortamiento total.
- Repita hasta que esté satisfecho, es decir, hasta que las estructuras formadas en la caja de arena imitan los que se conservan en la naturaleza, en cantidades comparables de acortamiento.
7. Recogida de muestras de la caja de arena
- Retire todos los temas transversales, alfileres de la arena una vez que los resultados son similares a los de recinto de seguridad se conserva en la naturaleza.
- Recoger muestras de la caja de arena mediante la separación y epoxying porciones de la arena deformada (figura 11).
- Para ello, la construcción de dos divisores de chapa pre-cortadas para aislar partes de la arena deformado (Figura 9).
- Asegúrese de que el borde inferiordel divisor se corta para que coincida con el ángulo de la rampa.
- Para proteger a los divisores de epoxi entre los ensayos, cubrir los separadores con cinta de pintor (Figura 11).
- Asegúrese de que los separadores se extienden más allá de las rampas. En este estudio, utilizar separadores rectangulares que medían 45 cm de largo y 9 cm de ancho (Figura 11).
- Asegúrese de que los separadores son más altos que la parte más gruesa del paquete de arena deformada (figura 11).
- Asegúrese de que un extremo del divisor está cerrado, con el fin de controlar el flujo de la resina epoxi. No cierre el otro extremo del divisor, con el fin de minimizar cualquier perturbación potencial para el paquete de arena (Figura 11).
Figura 11. Ejemplo de separadores de metal. Vista en planta, que muestra 2 separadores de metal, una a través de una rampa frontal y enE a través de la rampa oblicua, en la arena deformado. El divisor de metal a lo largo de la rampa oblicua está lleno de epoxi. Nota cinta métrica para la escala (Modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Estabilizar los divisores con barras de metal (Figura 11).
- Para ello, la fijación de los divisores con ¼ de pulgada de tornillos de máquina x 4 pulgadas a través de los agujeros previamente perforados hacia la parte superior de los divisores. La vaina con los tornillos de 3/8 de pulgada de diámetro tubos de aluminio entre los lados del divisor. En este estudio, el uso de dos barras de metal para cada divisor (Figura 11).
- Coloque un divisor en la rampa oblicua, y el segundo en el frontal oblicua-rampa de unión (Figura 11).
- Verter epoxi calentado en la parte superior de las porciones de arena aisladas por los divisores de metal (La Figura 11).
- Siga vertiendo epoxi hasta que ya no es absorbida por la arena. Esto asegura que la arena está completamente saturado.
- Tire de las áreas pegado con resina de los separadores de metal, una vez que el epoxi se seca. Para ello, tirando de los divisores con las barras de metal.
- Con una sierra de roca, cortar las áreas pegado con resina perpendicular y paralela a la huelga de las rampas.
- Resaltar la ropa de cama, pliegues y fallas con un marcador permanente en las muestras con resina epoxi (Figura 12).
Figura 12. Ejemplos pegado con resina muestras del modelo de caja de arena. Pegado con resina muestras de la (a) de rampa frontal del norte y el (b) de rampa oblicua dentro del modelo de caja de arena. muestras mostradas se cortan perpendicularmente a la tendencia de las rampas. Las capas están resaltadas con la línea delgada, blancas. Las líneas blancas sólidas marcan fallas inversas, líneas blancas discontinuas marcan fallas rumbo deslizantes (modificado de Ismat y Toeneboehn 7). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
- Comparación de las muestras de entorno limitado a los datos de campo.
- Comparar las muestras con las secciones transversales de la zona. Asegúrese de que las muestras y secciones transversales tienen orientaciones similares.
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Resultados
Las fotografías aéreas fueron utilizados para subdividir el área de campo en cuatro regiones (1-4), en base a la tendencia de la cresta de la cresta de la montaña moderna (Figura 2). datos de error de escala múltiple se compara entre estas cuatro regiones. Suponiendo que estos cambios de tendencia reflejan la geometría basal subyacente, la rampa oblicua se coloca dentro de las Regiones 2 y 3, donde las montañas de tendencia oblicua a la faja plegada empuje Sevier. A lo l...
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Discusión
El segmento central de Utah de la faja plegada empuje Sevier, y su límite norte, la zona transversal Leamington sirve como un laboratorio natural ideal para estudiar los cruces saliente-recreo (Figura 1). A lo largo de este cruce, la dirección de transporte se mantiene constante y las láminas de corrimiento son ininterrumpida través de la unión, por lo que la única variable es la geometría basal subyacente 5.
A continuación, presentamos un método para analizar est...
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Agradecemos a Erin Bradley y Liz Cole por su ayuda en el campo. El trabajo de campo, la preparación de la sección delgada y el material para el modelo de caja de arena fueron apoyados por el Comité de Subvenciones de Franklin & Marshall College.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| tablero de fibra | Cualquier | ||
| Cualquier | NA | ||
| Tecnología epoxi | Partes A y B: 301-2 2LB | Mejor si se calienta a 80º - 125º. Si el calentamiento no es posible, se curará bien, solo tomará 1 semana, en lugar de 1 día. | |
| rampa madera-pino | Cualquier | ||
| Cualquier | |||
| Cualquier | |||
| Cualquier | |||
| Cualquier | NA | ||
| Cualquier | NA mejor si tamaño de grano homogéneo, ~0,5 mm | ||
| colorante alimentario | Cualquier | NA | Lo mejor es usar un color y una |
| malla / rejilla de plástico | Cualquier | ||
| Oins | Cualquier | ||
| Cualquier | |||
| manivela | cualquier | ||
| chapa | Cualquier | ||
| barra divisoria NA | Cualquier |
Referencias
- Marshak, S., Wilkerson, M. S., Hsui, H. T. Generation of curved fold-thrust belts: Insights from simple physical and analytical. modelsThrust Tectonics. KR, M. cC. lay , Chapman and Hall. 83-92 (1992).
- Mitra, G. Evolution of salients in a fold-and-thrust belt: the effects of sedimentary basin geometry, strain distribution and critical taper. Evolution of Geological Structures in Micro- to Macro-scales. S, S. engupta , Chapman and Hall. 59-90 (1997).
- Weil, A., Sussman, A. Classifying curved orogens based on timing relationships between structural development and vertical axis rotations. Orogenic curvature Geol. Soc. of Am. Special Paper. A, S. ussman, A, W. eil 383, 205-223 (2004).
- Ismat, Z., Mitra, G. Folding by cataclastic flow at shallow crustal levels in the Canyon Range, Sevier orogenic belt, west-Central Utah. J. of Struct. Geol. 23 (2-3), 355-378 (2001).
- Tull, J., Holm, C. Structural evolution of a major Appalachian salient-recess junction: Consequences of oblique collisional convergence across a continental margin transform fault. Geol. Soc. of Am. Bull. 117 (3), 482-499 (2005).
- Ismat, Z. Block supported cataclastic flow within the upper crust. J. of Struct. Geol. 56, 118-128 (2013).
- Ismat, Z., Toeneboehn, K. Deformation along a salient-transverse zone junction: An example from the Leamington transverse zone,Utah, Sevier fold-thrust belt (USA). J. of Struct. Geol. 75, 60-79 (2015).
- Reed, F. S., Mergner, J. L. Preparation of Rock Thin Sections. Amer. Mineral. 38, 1184-1203 (1953).
- Underwood, E. E. Quantitative Stereology. , Addison-Wesley Publishing Company. (1970).
- Fry, N. Random point distribution and strain measurement in rock. Tectonophys. 60 (1), 89-105 (1979).
- McNaught, M. A. Estimating uncertainty in normalized Fry plots using a bootstrap approach. J. of Struct. Geol. 24 (2), 311-322 (2002).
- De Paor, D. G. An Interactive Program for Doing Fry Strain Analysis on the Macintosh Microcomputer. J. of Geol. Ed. 37 (3), 171-180 (1989).
- Ismat, Z. Folding kinematics expressed in fracture patterns: An example from the Anti-Atlas fold-belt, Morocco. J. of Struct. Geol. 30 (11), 1396-1404 (2008).
- Reches, Z. Faulting of rocks in three-dimensional strain fields: II. Theoretical analysis. Tectonophys. 95 (1-2), 133-156 (1983).
- Reches, Z., Dieterich, J. H. Faulting of rocks in three dimensional strain fields: 1. Failure of rocks in polyaxial, servo-control experiments. Tectonophys. 95 (1-2), 111-132 (1983).
- Ismat, Z. Evolution of fracture porosity and permeability during folding by cataclastic flow: Implications for syntectonic fluid flow. Rocky Mount. Geol. 47 (2), 133-155 (2012).
- Kwon, S., Mitra, G. Three-dimensional kinematic history at an oblique ramp, Leamington zone, Sevier belt, Utah. J. of Struct. Geol. 28 (3), 474-493 (2006).
- Casas, A. M., Simon, J. L., Seron, F. J. Stress deflection in a tectonic compressional field: A model for the northeastern Iberian chain, Spain. J. of Geophys. Res. 97, 7183-7192 (1992).
- Apotria, T. G. Thrust sheet rotation and out-of-plane strains associated with oblique ramps: An example. J. of Struct. Geol. 17 (5), 647-662 (1995).
- Hubbert, M. K. Theory of Scale Models as Applied to the Study of Geological Structures. Geol. Soc. of Am. Bull. 48 (10), 1459-1520 (1937).
- Schöpfen, M. P. J., Steyrer, H. P. Experimental modeling of strike-slip faults and the self-similar behavior. Tectonic Modeling: A volume in honor of Hans Ramberg Geol. Soc. of Am. Mem. Koyi, H. A., Mancktelow, N. 193, 21-27 (2001).
- Kwon, S., Mitra, G. Strain distribution, strain history and kinematic evolution associated with the formation of arcuate salients in fold-thrust belts: the example of the Provo salient, Sevier orogeny, Utah. Orogenic curvature Geol. Soc. of Am. Special Paper. Sussman, A., Weil, A. 383, 205-223 (2004).
- Elliott, D. The motion of thrust sheets. J. of Geophys. Res. 81, 949-963 (1976).
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Reimpresiones y permisos
