Introduction
Ceintures Fold-poussée se composent de saillies (ou segments), où les feuilles de poussée en reliefs adjacents sont découplés par des évidements ou des zones transversales 1,2,3. La transition du saillant d'évidement peut être nettement complexe, impliquant une suite aux multiples facettes de structures, et peut détenir des indices critiques à plier poussée du développement de la ceinture. Dans cet article, nous examinons attentivement une jonction saillant-évidement, en utilisant une combinaison de données de terrain multi-échelles et un modèle de bac à sable, afin de mieux comprendre comment la déformation peut être logé à l'intérieur des courroies de pliage-poussée.
La jonction du segment Utah centrale et la zone transversale Leamington est un naturel laboratoire idéal pour étudier les jonctions saillant-évidement pour plusieurs raisons (figure 1). Tout d' abord, les roches exposées dans le segment continuent, sans interruption, dans la zone transversale 4. Ainsi, les modèles de déformation peuvent être suivis en permanence, et comparées à travers la jonction. S euxième, les roches sont essentiellement monominérale, donc la variation des modèles de défaut ne sont pas le résultat d'hétérogénéités au sein des unités, mais reflètent le pliage global et poussée dans la zone d'étude 4. , Les mécanismes de Elastico-frottement tiers, comme les flux de cataclastic, assistés de déformation dans toute la zone de champ, ce qui permet des comparaisons directes des modèles de défaut mésoéchelle 4. Enfin, la direction générale de transport est restée constante sur toute la longueur du segment et de la zone transversale; Par conséquent, les variations de direction raccourcissant n'a pas influencé les modèles de déformation conservés 4. Tous ces facteurs réduisent au minimum le nombre de variables qui peuvent avoir une incidence sur la déformation le long du segment et zone transversale. Par conséquent, nous supposons que les structures conservées constituées principalement en raison d'une modification de la géométrie du sous - sol sous - jacent 5.
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Figure 1. Exemple de carte index. La courroie Sevier fois poussée de l' ouest de Etats - Unis, montrant reliefs majeurs, des segments, des creux et des zones transversales. Figure 2 indiqué par zone encadrée (modifié de Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une une plus grande version de ce chiffre.
Pliage et fourrant dans le segment Utah centrale et de la zone transversale Leamington, a eu lieu à des profondeurs <15 km, soit, au sein du régime de elastico-friction, où la déformation est produite principalement par affleurement échelle (<1 m) défauts et cataclastic coulent 4,6 . Parce que le transport et le pliage de la feuille de poussée ont eu lieu principalement par des mécanismes de Elastico-friction, nous prévoyons qu'une analyse détaillée des défauts peut fournir un éclairage supplémentaire sur l'histoire cinématique de la zone et e transversale Leamington e sous-jacente la géométrie du sous-sol. Afin de tester cette hypothèse, nous avons collecté et analysé les modèles de défaut conservés dans les roches dans la partie nord du segment Utah centrale et dans toute la zone transversale Leamington (Figure 2).
Figure 2. Exemple de carte topographique macroscopique. Shaded-relief carte topographique zone encadrée sur la figure 1. Les 4 régions sont séparées par des lignes blanches solides. contacts Literie entre le quartzite Protérozoïque Caddy Canyon (PCC), Protérozoïque quartzite mutuelle (GCP) et Cambrian Tintic quartzite (Ct) sont présentés. Les lignes pointillées montrent la tendance des montagnes dans cette zone. L'emplacement des sites sont présentés avec des carrés noirs numérotés. Premier ordre linéations sont représentés avec des lignes grises solides (modifiées de Ismat et Toeneboehn 7).ftp_upload / 54318 / 54318fig2large.jpg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
expériences Sandbox ont été réalisées à comparer, et de compléter les données de défaut. Un modèle de sandbox push-bloc, avec frontal et oblique rampes, a été utilisé pour aider nos analyses des structures conservées dans et autour de la zone transversale Leamington (figure 3) 7. Les objectifs de cette approche sont quatre fois: 1) déterminer si les motifs de défaut mésoéchelle sont compatibles, 2) déterminer si le modèle de sandbox soutient et explique les données de terrain, 3) déterminer si le modèle de bac à sable fournit plus de détails sur les structures qui ne sont pas observé dans le domaine, et 4) évaluer si cette méthode de champ expérimental combiné est utile et facile à reproduire.
Figure 3. Exemple de push-bloc modèle. Photo du modèle de bac à sable vide. La rampe sud frontale (SFR), rampe oblique (OR), au nord de rampe frontale (NFR), et les quatre régions (1-4) sont étiquetés (modifiés par Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît , cliquez ici pour afficher une version plus grande cette figure.
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Protocol
1. Collecte des données de terrain Macro-
- Avant d' effectuer le travail de terrain, utiliser des photographies aériennes / cartes topographiques pour identifier la tendance générale des montagnes (définies par la crête crête moderne de jour), les zones transversales, les défauts et autres linéations à l'échelle macroscopique (Figure 2).
- Utilisez des cartes topographiques à l'échelle similaire et des photographies aériennes, de sorte que les modèles peuvent être comparés directement. Utilisez 1: 24.000 cartes et photographies échelle.
- Label et mettre en évidence les caractéristiques macroscopiques sur les cartes (aériennes et / ou topographiques) à utiliser dans le domaine. Sur les photographies aériennes, utiliser des changements brusques dans le feuillage pour identifier des caractéristiques macroscopiques, parce que les motifs de feuillage reflètent la roche sous-jacente. Sur les cartes topographiques, utiliser des changements brusques de la topographie, comme les falaises abruptes, de longues vallées étroites et des changements rapides dans les modèles de drainage pour identifier les caractéristiques macroscopiques.
- Corroborer ces modèles de carte, avec des caractéristiques macroscopiques trouvés dansla nature, tandis que dans le domaine. Veiller à ce que les cartes de champ sont ajustées en conséquence.
- Subdiviser la zone de champ le long de zones transversales macroscopiques.
2. Collecte des données de terrain Mesoscale
- Effectuer une analyse sur le terrain au sein de chaque zone délimitée de la zone transversale.
- Déterminer l'échelle d'homogénéité des défauts mésoéchelle dans toute la zone de terrain. Pour ce faire, en mesurant tous les défauts de plus de 3 cm le long d'un transect perpendiculaire et parallèle à la structure globale de macroscopique. Le point où les modèles de défaut se répètent le long du transect définit l'échelle d'homogénéité.
Note: 3 cm est choisie comme une coupure minimale, car les défauts de taille inférieure à 3 cm peuvent être difficiles à mesurer. - Choisissez des sites représentatifs dans toute la zone de champ en utilisant l'échelle définie d'homogénéité.
- Assurez-vous que chaque site contient ~ 3 expositions de roches mutuellement perpendiculaires dans l'échelle d'homogénéité, afin de quantifier les trois dimensionsla géométrie de l'œuvre de défaut.
- Veiller à ce que de nouveaux sites sont choisis où les motifs de défaut changent nettement (figure 2).
- Choisissez sites éloignés (~ une unité d'homogénéité) des principaux contacts de literie, afin d'éviter les directions de raccourcissement et d'allongement locaux qui peuvent avoir surimprimés défauts produits à partir de la direction générale de raccourcissement.
- Utilisez une grille pour garder une trace de tous les défauts lors de la collecte de données 4.
- Assurez-vous que la taille de la grille est à l'échelle de l'homogénéité des défauts mésoéchelle. Par exemple, si les défauts sont homogènes à l'échelle du mètre cube, utiliser une grille carrée de mètre.
- Construire la grille comme un carré en bois pliable - cela permet de faciliter le transport dans le domaine.
- Utiliser 4 morceaux égaux de 1 à larges bandes de bois. Tout type de bois dur est recommandée car elle est le plus durable pour le travail sur le terrain.
- Percer 1/4 "trous près des extrémités (~ ½ & # 34; à partir des extrémités) des bandes de bois. Assembler avec quatre 2 1/4 ", 3/16 longues" vis de taille à chaque coin. Utiliser des écrous à oreilles en acier pour plus facile collapsibilité.
- Divisez la grille à égalité avec string - cela aide à suivre les différents défauts sur chaque site. Les trous de forage, également espacés, le long du périmètre, du fil et une cravate de la ficelle de grilles à travers les trous. Par exemple, pour une grille de mètre carré, il faut diviser la grille en 10 cm carrés avec des chaînes reliées aux extrémités opposées de la grille (figure 4).
Figure 4. Exemple d'un affleurement mesoscale. La literie est mis en évidence avec des lignes en pointillés blancs. ensembles de défauts spécifiques abordés dans le document sont mis en évidence avec de fines lignes blanches solides. m 2 grille est affichée (modifié à partir de Ismat et Toeneboehn 7).d / 54318 / 54318fig4large.jpg "target =" _ blank "> S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
- Faire des croquis détaillés des ensembles de défauts au sein de chaque grille.
- Sur la base des croquis de la grille et les relations transversales des défauts, déterminer les plus jeunes ensembles de défaut sur chaque site 4.
- Pour ce faire, l'identification des motifs de défaut de décalage à chaque site. Les plus jeunes défauts overprint et compenser les défauts plus âgés.
- Sur chaque site d'étude, enregistrer l'orientation, l' espacement, la longueur, l' épaisseur et les caractéristiques morphologiques (par exemple, guéri, veine pleine, ouverte, breccia rempli) pour chacun des plus jeunes défauts dans chaque grille.
- Divisez sites parmi les unités lithologiques (voir la figure 2).
3. Collecte des données Microscale
- Recueillir des échantillons de roche orientées sur chaque site pour l'analyse fine section.
- Assurez-vous que l'échantillon de roche est assez grand pourcouper trois dimensions mutuellement perpendiculaires standard (26 mm x 46 mm) puces à section mince (ie, légèrement plus grand qu'un poing adulte).
- Couper des puces à section mince (en utilisant une roche-scie standard) comparables aux orientations de la grille de chaque site, de sorte que le micro-et les modèles méso-échelle peuvent être comparés directement.
- Préparer épaisseur standard (0,03 mm) minces sections 8.
- Analyser les fines sections en utilisant un microscope optique standard avec une caméra fixée, pour prendre des photomicrographies.
- Pour chaque section mince, enregistrer les caractéristiques morphologiques, tels que la quantité de l' oxyde de fer, et de la variation et la taille moyenne des grains en utilisant des méthodes stéréologiques, à savoir, l' analyse Spektor Chord (tableau 1) 9.
- Pour ce faire , en mesurant la largeur et / ou le nombre de caractéristiques morphologiques choisis le long de transects 4-6 orientées de façon aléatoire à travers chaque section mince 4,9. De tous les transects, calculerla moyenne (tableau 1).
| Unité | Épaisseur de lit (m) | Literie tissu | Taille des grains (m) | X / souche Z Fry (moyenne Rf) | X / Y souche Fry (Moyenne Rf) | Montant de surcroissance | Quantité d'oxyde de fer | Montant des impuretés | Autres caractéristiques |
| ct | 1000 | bedded Prominent, épais et mince | Ave: 1,59 x 10 -4 (Plage: 3,6 x 10 -6 à 3,31 x 10 -4) | 1.15 | 1.12 | modérée, semi-connexe dans de petites parcelles | modérée, semi-connectés dans de petites parcelles | modérée, calcite semi-connectés dans de petites parcelles | Ridge ancien, blanc grisâtre rose, résiste tan à brun rougeâtre |
| PCm | 570-750 | Prominent, bien développé et classé cross-literie | Ave: 1,48 x 10 -4 (Plage: 1,15 x 10 -4 à 2 x 10 -4) | 1.22 | 1.19 | majeur et bien relié | modérée et bien relié | calcite mineure et mal connecté | affleurements massifs, violacé rouge-brun, violet-noir survit à |
Tableau 1. Exemple de morphologie microscopique. Description des Protérozoïque Mutual (GCP) et Eocambrian Tintic (Ct) unités de quartzite. souche X / Z Fry est mesurée dans une section verticale parallèle au plan de transport, tandis que la souche X / Y Fry est moiPROFESSIONNELS DU SECTEUR dans une section verticale perpendiculaire au plan de transport (modifié à partir de Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît , cliquez ici pour consulter / télécharger ce tableau au format Microsoft Excel.
- Mesurer la souche à l' aide normalisée Fry analyse 10,11. Assurez-vous que la souche est mesurée à partir de trois minces sections mutuellement perpendiculaires afin de déterminer la souche en trois dimensions sur chaque site.
- Pour ce faire, en prenant une microphotographie de chaque section mince. Assurez -vous que les microphotographies contiennent au moins 50 grains avec de solides joints de grains, à savoir, pas les frontières sous-grains.
- Définir les contours des grains afin de mesurer la déformation Fry. Définir les contours soit manuellement, en traçant les contours d'un microphotographie imprimé sur du papier calque, ou numériquement, en téléchargeant la microphotographie dans un logiciel d'analyse d'image (par exemple, Imâge Pro Plus) qui définit automatiquement les limites des grains.
- Téléchargez l'image des joints de grains dans le programme de la souche Fry normalisée 12.
4. Traçage Mesoscale données Fault
- Analyser les données de défaut sur les filets de surface égale. Par exemple, utiliser stéréographique (freeware de RW Allmendinger).
- Tracer les poteaux des ensembles de défaut sur les filets de surface égale et ensuite le contour de ces pôles à l' aide de la zone 1% contours (figure 5).
- Déterminer les ensembles de défauts les plus courants de ces concentrations polaires. Plot ces défauts définit comme de grands cercles (figure 5).
Figure 5. Exemples de parcelles Equal-région parcelles Equal-zone de jeux de défaut de deux sites -. Site 41 est de la Région 2 et le site 5 est de la Région 1. ensembles de défaut sont pen lot en tant que pôles profilées (1% zone contours). ensembles de défaut moyens sont déterminés à partir de pôles-concentrations et tracés en grands cercles. directions de raccourcissement maximum, déterminés à partir des ensembles de défauts conjugués-conjugué, sont représentés par des points noirs. contours pôle Fault-sont colorés en fonction de contribution en pourcentage sur chaque site. concentrations Pole qui contribuent à> 20% sont de couleur rouge, entre 15-19% sont de couleur orange, 10-14% sont jaunes, 5-9% sont verts et <5% sont de couleur bleue. Contours de défaut pôles rouges sont étiquetés comme LPS (couche parallèle shortening), LE (extension du membre), et SE (charnière extension) (modifiées de Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
- Identifier les ensembles de défauts conjugués, à savoir, les paires grand cercle avec des angles dièdres qui vont de 40º à 75º (Figure 5) 13
- Définir la bissectrice aiguë des ensembles de défauts conjugués conjugué - ce qui localise la direction de raccourcissement maximal (figure 5) 4,14,15.
- subdiviser les concentrations nettes faute de pôle surface égale, en fonction de leur contribution en pourcentage pour chaque site. Pour ce faire, en codant les concentrations polaires, pour l'analyse visuelle plus facile couleur. Par exemple, les concentrations de pôles de surbrillance qui contribuent à> 20% des pôles d'ensemble pour ce site rouge. Couleur ceux qui contribuent entre 15-19% orange, 10-14% de jaune, 5-9% vert et <5% de bleu (figure 5, tableau 2).
| Site | Literie | Raccourcissement | La plus élevée faute pôles | Ensembles de défaut (s) |
| (dip, direction du pendage) | directions (s) | concentration (s) | (dip, direction du pendage) | |
| (plongeon, tendance) | (plongeon, tendance) | |||
| 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 |
. Tableau 2. Exemple de données de défaut de mésoéchelle Graphique, montrant seulement 2 des 24 sites, documenter ce qui suit: bedding orientation, raccourcissant direction (s), l' orientation de la plus forte concentration de pôles de défaut (s) et leur jeu de défaut correspondant (s) (modifié à partir de Ismat et Toeneboehn 7).
- Etiqueter les concentrations polaires selon les types de défauts différents (par exemple, l' extension de la charnière) (figure 5).
- Etiqueter les différents types sur les photos de mésoéchelle de défaut, pour l' analyse visuelle plus facile (figure 4).
- Représenter graphiquement les différents types de défauts, pour faciliter l' analyse visuelle (figure 6). Pour ce faire, en traçant les données de défaut le long et à travers la structure globale du macroscopique.
Figure 6. Exemple graphique répartition des populations de défaut montrant. Graphique montrant le pourcentage et le type des ensembles de défaut maximum (en rouge sur la figure 5) Pour chaque site. Juste sites dans le quartzite Ct sont présentés ici (modifié à partir de Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
5. La construction de la Sandbox Modèle Push-bloc
- Utilisez ¾ pouces MDF (moyenne densité fibers) pour réduire les hétérogénéités de surface potentiels découlant de grain de bois, surfaces grossièrement rabotées, ou d' autres défauts dans le bois (Figure 3).
- Appliquer une finition laque de base pour sceller les surfaces du panneau MDF et prévenir époxy (décrit ci - dessous) de pénétrer les surfaces du modèle (figure 3).
- Echelle et d'orienter le modèle de bac à sable à la surface du champ. Par exemple, dans cette étude, le modèle de la longueur de la boîte pour représenter la ligne de tendance de EW, et le modèle de la largeur de la boîte pour représenter la ligne de tendance NS. Échelle le modèle de bac à sable où 4 cm est équal 1 km (figure 3).
- Construire la boîte plus grande que la zone d'étude sur le terrain afin d'éviter des conditions aux limites potentielles et / ou des effets de bord du modèle.
- Ne pas construire un filet de sécurité, afin de permettre le sable de passer sans une limite irréaliste (figure 3).
- Construire un push-bloc équivalent à la largeur du bac à sable. Cela permettra d'éviter le sable de passer à travers les côtés du bloc de poussée.
- Utilisez ¾ pouces MDF pour le bloc de poussée.
- Fixer le bouton-bloc à une manivelle entraînée filetée barre métallique (figure 7).
- Utilisez un diamètre manivelle circulaire 4-6 pouces avec une poignée - une manivelle circulaire met moins de pression sur le poignet et les mains de l'opérateur.
- Utiliser un bar zingué fileté (de préférence acme fileté) qui est au moins ¾ de pouce de diamètre. Si la barre est trop mince, il peut ne pas être en mesure de supporter le poids du sable.
- Veiller à ce que til a la longueur de la tige filetée se prolonge depuis le début du bac à sable à l'extrémité des rampes d'accès.
Figure 7. Exemple modèle de sandbox diagramme. Diagrammes pour le modèle de bac à sable, illustrés comme vues en plan et en coupe. La rampe frontale sud (SFR), rampe oblique (OR) et rampe frontale nord (NFR) sont étiquetés. flèches minces tirées sur les rampes illustrent la direction potentielle de mouvement du sable. Voir la figure 3 pour une photographie d'un modèle de bac à sable vide (modifié à partir de Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
- Percer un trou allongé, avec un axe longitudinal vertical, dans le centre de la frontstop. Cette forme allongée permettra le bouton-bloc (àrete- nir dans la barre filetée) de se déplacer vers le haut et sur les rampes, si nécessaire (figure 8).
- Faire en sorte que la longueur du trou allongé est égale à la hauteur de la rampe la plus haute.
- Fixer le trou allongé avec un cadre métallique. Fixer le cadre métallique à l'frontstop avec des écrous et des boulons (figure 8).
- Enfiler la tige à travers un terrain d'adaptation et d'un diamètre écrou monté sur le frontstop (figure 8).
Figure 8. Exemple de connexion de barre filetée. Vue rapprochée de la barre filetée et un écrou correspondant monté sur le frontstop. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
- Construire une rampe oblique, lié des deux côtés par des rampes frontales.Construire les rampes en pin avec des joints de feuillure collés sur les surfaces supérieures et les fixations fraisées le long de la base.
- Couper les rampes d'accès à des orientations comparables à ce qui est prévu dans le champ.
- Étendre la distance entre les différentes rampes, par rapport à ce qui est observé dans le champ, de sorte que les structures qui se forment dans le sable sont plus visibles.
- Poncer les surfaces avec un grain fin papier pour enlever les hétérogénéités de surface et appliquer une finition polyuréthane pour protéger le bois tendre ponçage.
- Couvrir les rampes et la base du bac à sable avec des peintres du ruban adhésif pour protéger le bois contre époxy entre les essais. Assurez-vous que la bande est lisse et sans arêtes ou des volets.
6. Exécution du Sandbox Modèle Push-bloc
- Utilisez le jeu de sable typique. Ce type de sable est relativement homogène, avec une grosseur de grain moyenne de 0,5 mm.
- Dye et la moitié sèche du sable.
- Remplissez un seau de 5 gallons un quart f ull avec jeu de sable et ajouter du colorant alimentaire noir tout en mélangeant jusqu'à ce qu'une couleur vert foncé uniforme est atteint. Utilisez autant de colorant que nécessaire pour rendre la couleur du sable coloré clairement distinctif du sable undyed.
- Laisser le sable sécher à la température ambiante, ce qui peut prendre plusieurs jours, ou dans un four (jusqu'à 500 ° C), ce qui ne peut prendre quelques heures. Ne pas placer le sable chaud dans le bac à sable. Assurez-vous que le sable a été refroidi à température ambiante avant utilisation.
- Poser le sable dans des couches de sable coloré et incolore (tan) en alternance. Testez différentes épaisseurs de charges de sable. Dans cette configuration, les résultats les plus clairs et les plus reproductibles ont été produites avec une charge de sable de 3,5 cm d' épaisseur, avec une alternance de couches colorées et tan 0,6 cm d' épaisseur (figure 7).
- Appuyez doucement sur un filet de plastique, composé de 0,5 à 2 (1,3 cm 2) places sur le dessus du sable non déformé pour produire une indentation de grille (figure 9).
Figure 9. Exemple de sable non déformée dans le modèle de bac à sable. Partiel vue en plan de sable non déformé dans le modèle de bac à sable. Remarque grille indentation et carrées croisées broches. La rampe sud frontale (SFR), rampe oblique (OR), au nord de rampe frontale (NFR), et les quatre régions (1-4) sont étiquetés (modifiés par Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît , cliquez ici pour afficher une version plus grande cette figure.
- Insérer des broches transversales carrées de 2 pouces (environ 5 cm) les unes à travers le sable non déformé (figure 9).
- Poussez le sable avec la manivelle entraînée push-bloc. Dans cette configuration, déplacer le sable de 60 cm, soit 60 cm de raccourcissement (figure 10).
- Déplacez le bouton-bloc suffisamment lent pour que les changements dans le sable peuvent être documenter soigneusemented. La vitesse à laquelle le bouton-bloc est déplacé ( à savoir, la vitesse de déformation) n'a aucune incidence sur les résultats.
- Suivre la déformation en observant les changements de forme des cases (figure 10).
- Le suivi de la quantité de transport et de rotation verticale en observant le mouvement des broches (figure 10).
- Document de tous ces changements avec un appareil photo monté près du bac à sable, de sorte que l'ensemble du bac à sable est dans le champ de l'image. Assurez-vous de prendre des photographies de cadre ainsi que des vidéos.
Figure 10. Exemple de couches de sable déformées. Vue en plan du résultat final déformation du modèle bac à sable. Sélectionnez croisées broches marquées avec des points bleus montrant dextre décalés. cross-pins pliés mis en évidence avec des lignes jaunes. défauts de poussée sont mis en évidence avec de fines, blalignes ck. Les quatre régions (1-4) sont étiquetés (modifié à partir de Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
- Expérience avec des quantités de sable et de shortening totale variant.
- Répétez jusqu'à ce que satisfaits, soit jusqu'à ce que les structures formées dans le bac à sable imitent ceux qui sont conservés dans la nature, sous des quantités de raccourcissement comparables.
7. Prélèvement d'échantillons de la Sandbox
- Retirez toutes les traverses broches du sable une fois les résultats de bac à sable imitent ceux qui sont conservés dans la nature.
- Recueillir des échantillons provenant du bac à sable en séparant et en epoxying portions du sable déformée (figure 11).
- Pour ce faire , en construisant deux diviseurs en tôle pré-découpées pour isoler des parties du sable déformée (figure 9).
- Veiller à ce que le bord inférieurdu diviseur est découpé pour correspondre à l'angle de la rampe.
- Pour protéger les diviseurs d'époxy entre les essais, couvrir les diviseurs avec ruban peintres (figure 11).
- Veiller à ce que les diviseurs étendent sur et au-delà des rampes. Dans cette étude, utiliser des diviseurs rectangulaires qui mesurent 45 cm de long et 9 cm de large (figure 11).
- Faire en sorte que les séparateurs sont plus grands que la partie la plus épaisse de la charge de sable déformée (figure 11).
- Faire en sorte que l'une des extrémités du diviseur est fermé, afin de contrôler l'écoulement de l'époxy. Ne fermez pas l'autre extrémité du diviseur, afin de minimiser toute perturbation potentielle de la charge de sable (Figure 11).
Figure 11. Exemple de séparations métalliques. Plan-vue, montrant 2 séparateurs métalliques, l' une par une rampe frontale ete par la rampe oblique, dans le sable déformé. Le diviseur métallique le long de la rampe oblique est rempli avec de l' époxy. Remarque ruban à mesurer pour l' échelle (Modifié à partir de Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
- Steady les diviseurs avec des barres métalliques (figure 11).
- Pour ce faire, la fixation des diviseurs avec ¼ pouces vis de la machine x 4 pouces à travers des trous pré-percés vers le haut des diviseurs. Gaine les vis avec des tubes de diamètre en aluminium de 3/8 de pouce entre les côtés du diviseur. Dans cette étude, l' utilisation de deux barres métalliques pour chaque diviseur (figure 11).
- Placez un diviseur sur la rampe oblique, et la seconde sur la rampe de jonction frontale oblique (figure 11).
- Verser époxy réchauffée dans la partie supérieure des portions de sable isolées par des séparateurs métalliques (La figure 11).
- Continuer à verser époxy jusqu'à ce qu'il ne soit plus absorbé par le sable. Cela garantit que le sable est totalement saturé.
- Tirez sur les zones epoxied sur les diviseurs métalliques, une fois l'époxy est sec. Pour ce faire, en tirant sur les séparateurs avec des barres métalliques.
- L'utilisation d'une scie à roche, couper les zones epoxied perpendiculaires et parallèles à la grève des rampes.
- Sélectionnez la literie, les plis et les défauts avec un marqueur permanent sur les échantillons epoxied (figure 12).
Figure 12. Exemples epoxied échantillons à partir du modèle de bac à sable. Échantillons epoxied de la (a) rampe frontale du Nord et la (b) rampe oblique dans le modèle de bac à sable. Montré échantillons sont coupés perpendiculairement à la tendance des rampes. Les couches sont mis en évidence avec fine ligne blanches. Lignes blanches solides marquent des failles inverses, des lignes blanches en pointillés marquent failles de glissement (modifiées de Ismat et Toeneboehn 7). S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.
- Comparer les échantillons de bac à sable pour les données de terrain.
- Comparez les échantillons avec des sections transversales de la région. Assurez-vous que les échantillons et les sections transversales ont des orientations similaires.
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Representative Results
Les photographies aériennes ont été utilisées pour subdiviser la zone de champ en quatre régions (1-4), en fonction de la tendance de la crête de la montagne crête moderne (figure 2). données de défaut multi-échelle est comparée entre ces quatre régions. En supposant que ces changements de tendance reflètent la géométrie du sous-sol sous-jacent, la rampe oblique est positionnée dans les Régions 2 et 3, où la tendance des montagnes à l'oblique Sevier pli poussée ceinture. Tout au long des quatre régions, nous avons constaté que les défauts de mésoéchelle préserver un tissu de déformation qui est penetrative et homogène à l'échelle méso (c. -à- mètre cube de roche) et sont représentatifs des zones plus grandes que les sites de mètres cubes (figure 4) 4,16. En outre, les variations micrométriques, indiquées dans le tableau 1, ne sont pas pris en compte dans le caractère collectif des motifs de défaut. Ainsi, les ensembles de défaut mésoéchelle peuvent être comparés directement à travers les quatre régions (
Comme pour les modèles précédents, basée sur la modélisation par éléments finis (FEM) , nous avons supposé que la rampe oblique est continue 17. La rupture brutale dans les modèles de literie et de défaut à travers la frontière entre les Régions 2 et 3 peut être expliqué par le mouvement différentiel sur une rampe oblique continue. Alternativement, la discontinuité dans les modèles de literie et de défaut à travers les Régions 2 et 3 peut refléter une rupture dans le sous-sol sous-jacent. Ici, nous comparons nos données de terrain à nos résultats du modèle de sandbox pour tester ces deux hypothèses. Nous avons constaté qu'une rupture dans la poussée sus-jacente sheet formé même si il n'y avait pas de rupture dans le sous - sol (figure 10). Fait intéressant, l'emplacement et l'orientation de la rupture est comparable à la position et l'orientation de la frontière entre les Régions 2 et 3 sur les cartes macroscopique. Par conséquent, la rupture observée dans la feuille de poussée sus-jacente peut avoir tout simplement formé par l'intermédiaire d'une interaction complexe d'une feuille se déplaçant vers de poussée sur une rampe oblique. En d'autres termes, la déformation conservée dans des feuilles de poussée ne peut pas directement en miroir la géométrie du sous-sol sous-jacent. Donc, cette expérience sandbox reproduit avec succès, et explique potentiellement, des motifs de défaut conservés dans le domaine.
Les échantillons de bac à sable epoxied ont été analysés à partir du modèle de bac à sable pour observer la structure interne du sable déformée, et de comparer ces structures contre les observations sur le terrain. Deux échantillons représentatifs ont été analysés - un échantillon à partir des rampes frontales et obliques (figure 12). En général, les failles inverses et les plis conservés dans les échantillons epoxied de la rampe frontale accueillir le transport vers l'est, et ceux de la rampe oblique accueillent le transport vers le sud-est. Les décrochements dans tous les échantillons peuvent accueillir un mouvement dextre. Cet enregistrement cinématique le long des rampes frontales et obliques supporte les modèles précédents 17-19, ainsi que les données de défaut mésoéchelle. Ces échantillons de la main sont nouvelle façon d'analyser les structures internes qui peuvent ne pas être accessibles dans le domaine.
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Discussion
Le segment Utah central du Sevier pli poussée ceinture, et sa limite nord, la zone transversale Leamington sert comme un laboratoire naturel idéal pour étudier les jonctions saillant-évidement (Figure 1). Le long de cette intersection, la direction de transport reste constante et les tôles de poussée sont sans interruption à travers la jonction, de sorte que la seule variable est la géométrie du sous - sol sous - jacent 5.
Ici, nous présentons une méthode pour analyser ce type de saillant évidement jonction en combinant les données de défaut multi-échelles recueillies sur le terrain avec un modèle de sandbox push-bloc, qui reproduit la géométrie à grande échelle de la zone de champ. L'expérience du modèle de bac à sable représente une période de temps plus long de la déformation que les ensembles de défaut mésoéchelle - nous supposons que les plus jeunes ensembles de défaut logés le pli géométrie observée. Ainsi, le modèle de bac à sable, en conjonction avec les défauts ensembles, peut être utilisé pour suivre la déformation de la feuille de poussée et detedétails rmine de la géométrie du sous-sol sous-jacent.
Pour que cette approche combinée, pour réussir, les étapes essentielles suivantes doivent être prises dans l'expérience sur le terrain et bac à sable. Pour la partie de terrain, il est essentiel de déterminer l'ampleur du défaut d'homogénéité - ensembles de défauts qui ne sont pas conservés à des échelles équivalentes ne peuvent pas être comparés directement. En outre, une grande population de défauts (≥ 30 ensembles de défaut) doivent être mesurés afin d' assurer des ensembles de données statistiquement fiables 9. En outre, les défauts doivent être mesurés loin de hétérogénéités, tels que les contacts de literie, afin d'éviter les variations de contraintes locales. Même variations micrométriques, comme impuretés, une gamme de taille de grain et une grande quantité de déformation (Fry> 1.8) peuvent influer sur le développement de la fracture mesoscale en créant des plans de foliation et d'autres hétérogénéités. Pour la partie expérimentale, le modèle de bac à sable doit imiter la géométrie du champ aussi étroitement que possible. Il est recomded que la boîte est construite à une portée plus grande que la zone de champ, afin d'éviter des complications bord à effet. Les régions macroscopiques ont également été agrandies, pour la même raison. Il est important que la taille des grains du sable imite le comportement Coulomb 20 - une taille de grain moyenne de ~ 0,5 mm est recommandée 21. Enfin, une fois que l'expérience est en cours d' exécution, il est essentiel que les grandes failles d'échelle et des plis se forment dans les mêmes orientations et de l' ordre (par exemple, la rupture de l' avant, vers l' arrière de rupture, etc.) comme observé sur le terrain. Dans le cas contraire, les structures formées dans le modèle ne peuvent pas être comparées aux données sur le terrain, même si elles se ressemblent.
Les résultats de cette étude sont comparables à, et le soutien, les travaux antérieurs effectués dans ce domaine sur la base de 17,22 FÉM, et fournit plus de détails à l'histoire cinématique. Ceci suggère que les données de défaut détaillées, mesurées dans les zones qui ont déformé par des mécanismes de Elastico-friction, peut be utilisé pour développer des modèles cinématiques plus détaillées que certains modèles d'ordinateur. Bien que la collecte de données de défaut et des analyses est laborieuse et prend du temps, cette méthode peut être plus accessible que l'ordinateur et modélisation analogique, et est moins cher. Fractures et les défauts sont souvent négligés 23 - de nombreux géologues considèrent la déformation de la croûte supérieure comme mineur et dépourvu de motifs. Cependant, une grande partie de la croûte - la partie supérieure ~ 15 km - se déforme par des failles et d'autres mécanismes de Elastico-friction. Ce travail suggère qu'une quantité importante de l'histoire géologique est stockée dans la croûte supérieure et est facilement disponible pour l'analyse.
Nous démontrons que même dans les cas les plus simples, comme examiné ici, les structures conservées dans la croûte supérieure ne miment pas nécessairement la géométrie du sous-sol sous-jacent. Les analyses de défaut détaillées peuvent révéler les subtilités qui ne peuvent être révélées avec des motifs de carte, des études conjugué de défaut standard et / ou l'ordinateur modèles, comme FÉM. En utilisant un modèle de bac à sable peut aider à expliquer pourquoi certains de ces motifs subtils existent. Cette méthode présentée ici est simple, fiable et facile à reproduire. Il peut potentiellement modifier le nombre de géologues perçoivent le rôle des défauts et des flux cataclastic, et ce qu'ils peuvent nous dire. Cette méthode peut être utilisée pour réexaminer, et de découvrir plus de détails cinématiques, des zones de terrain peu explorées, et peut facilement être modifié pour tenir compte des paramètres géologiques autres que les ceintures pliez-poussée. Cette approche a des implications très importantes en termes de suivi fracture contrôlée écoulement du fluide dans la croûte supérieure, ainsi que la façon dont se replient-poussée courroies maintiennent cône critique au niveau des jonctions saillant-évidement.
La principale faiblesse de cette approche est que la modélisation de bac à sable peut ne pas être en mesure de reproduire les histoires géologiques complexes. Par exemple, dans les cas où il y a des directions de raccourcissement variables, la synchronisation et la direction des événements doivent être soigneusement suivis dans le champ, puis répliquéesavec différents boutons-blocs dans le modèle bac à sable. Cependant, le sable ne sera probablement pas conserver ces différentes directions de raccourcissement parce que le sable coulera et des couches de literie ne sera pas maintenu. Ce problème peut être résolu en ajoutant de l'huile ou de la vaseline sur le sable, pour rendre le sable plus cohésive. Mais, le sable ne se comportera pas comme un matériau Coulomb et donc, ne peut pas modéliser la déformation dans la croûte supérieure. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour démêler les systèmes naturels plus complexes, tels que les situations où la géométrie du sous-sol pas la seule variable.
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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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