الحركية التاريخ من مفرق البارزة-عطلة استكشافها من خلال نهج موحد للبيانات الميدانية والنظير رمل النمذجة

Kinematic histories of fold-thrust belts are typically based on careful examinations of high-grade metamorphic rocks within a salient. We provide a novel method of understanding fold-thrust belts by examining salient-recess junctions. We analyze the oft-ignored upper crustal rocks using a combined approach of detailed fault analysis with experimental sandbox modeling.

Within fold-thrust belts, the junctions between salients and recesses may hold critical clues to the overall kinematic history. The deformation history within these junctions is best preserved in areas where thrust sheets extend from a salient through an adjacent recess. We examine one such junction within the Sevier fold-thrust belt (western United States) along the Leamington transverse zone, northern Utah. Deformation within this junction took place by faulting and cataclastic flow. Here, we describe a protocol that examines these fault patterns to better understand the kinematic history of the field area. Fault data is supplemented by analog sandbox experiments. This study suggests that, in detail, deformation within the overlying thrust sheet may not directly reflect the underlying basement structure. We demonstrate that this combined field-experimental approach is easy, accessible, and may provide more details to the deformation preserved in the crust than other more expensive methods, such as computer modeling. In addition, the sandbox model may help to explain why and how these details formed. This method can be applied throughout fold-thrust belts, where upper-crustal rocks are well preserved. In addition, it can be modified to study any part of the upper crust that has been deformed via elastico-frictional mechanisms. Finally, this combined approach may provide more details as to how fold-thrust belts maintain critical-taper and serve as potential targets for natural resource exploration.

وتتكون أضعاف التوجه أحزمة من اصبعي (أو شرائح)، حيث تنفصل أوراق الدفع في اصبعي المجاورة التي كتبها استراحة أو مناطق عرضية ^1،2،3. الانتقال من البارزة لعطلة قد تكون معقدة بشكل ملحوظ، التي تنطوي على مجموعة متعددة الجوانب من الهياكل، وربما يحمل أدلة حاسمة لأضعاف قوة الدفع تنمية الحزام. في هذه الورقة، وندرس بعناية تقاطع البارزة، العطلة، وذلك باستخدام مزيج من البيانات الميدانية المتعددة النطاقات ونموذجا رمل، من أجل فهم أفضل لكيفية تشوه يمكن استيعابها ضمن أحزمة أضعاف قوة الدفع.

تقاطع الجزء يوتا الوسطى ومنطقة عرضية يمينجتون هو وسيلة مختبرا طبيعيا مثاليا لدراسة تقاطعات البارزة-عطلة لعدة أسباب (الشكل 1). أولا، الصخور المكشوفة ضمن قطاع تستمر، دون انقطاع، في منطقة عرضية ^4. لذلك، يمكن تتبع أنماط تشوه باستمرار، ومقارنة عبر تقاطع. S econd، الصخور هي أساسا monomineralic، لذلك الاختلاف في أنماط خطأ ليست نتيجة لالتغاير داخل الوحدات، ولكن بدلا من ذلك تعكس قابلة للطي الكلي ودفع داخل منطقة الدراسة ^(4). ، آليات elastico الاحتكاك الثالثة، مثل تدفق cataclastic، ساعد تشوه في جميع أنحاء منطقة الميدان، مما يسمح للمقارنات مباشرة لأنماط خطأ متوسطة النطاق ^4. وأخيرا، لا يزال الاتجاه النقل العام والمتواصل على طول قطاع ومنطقة عرضية. وبالتالي، لم الاختلافات في تقصير الاتجاه لا تؤثر على أنماط تشوه الحفاظ ^4. كل هذه العوامل تقليل عدد المتغيرات التي قد تؤثر على تشوه على طول الجزء ومنطقة عرضية. ونتيجة لذلك، فإننا نخلص إلى أن الهياكل الحفاظ شكلت أساسا بسبب تغيير في الطابق السفلي الأساسية الهندسة ^5.

pload / 54318 / 54318fig1.jpg "/>
الشكل 1. مثال على خريطة المؤشر. الحزام سفير] أضعاف فحوى غرب الولايات المتحدة الأمريكية، والتي تبين اصبعي الرئيسية، قطاعات والتعطيل ومناطق عرضية الشكل 2 يتضح من منطقة محاصر (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

للطي والجة ضمن قطاع يوتا الوسطى ومنطقة عرضية يمينجتون، وقعت في أعماق <15 كم، أي داخل النظام، elastico الاحتكاك، حيث حدث تشوه في المقام الأول على نطاق ونتوء (<1 م) أخطاء وcataclastic تدفق ^4،6 . لأن استغرق النقل وقابلة للطي ورقة التوجه في المقام الأول عن طريق آليات elastico الاحتكاك، نتوقع أن التحليل خطأ مفصل يمكن أن توفر مزيد من التبصر في التاريخ الحركية للمنطقة والعشرين عرضية يمينجتون البريد الكامنة الهندسة الطابق السفلي. من أجل اختبار هذه الفرضية، قمنا بجمع وتحليل أنماط خطأ في الحفاظ على الصخور في الجزء الشمالي من قطاع يوتا الوسطى وفي جميع أنحاء منطقة عرضية يمينجتون (الشكل 2).

الشكل 2. مثال على خريطة طبوغرافية macroscale. المظللة للإغاثة خريطة طبوغرافية المنطقة محاصر في الشكل 1. يتم فصل المناطق عن طريق 4 خطوط بيضاء صلبة. ، وتظهر البروتيروزوي الكوارتز المتبادل (PCM) والكمبري Tintic الكوارتز (ط) الاتصالات الفراش بين الكوارتز البروتيروزوي العلبة كانيون (PCC). وتشير الخطوط المتقطعة اتجاه الجبال في هذه المنطقة. وتظهر فروع مع المربعات السوداء مرقمة. وتظهر lineations الأول النظام مع خطوط رمادية صلبة (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7).ftp_upload / 54318 / 54318fig2large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

أجريت تجارب رمل لمقارنة ضد، وتكملة، البيانات خطأ. نموذج رمل دفع كتلة، مع أمامي ومنحرف سلالم، وكان يستخدم لمساعدة تحليلاتنا للهياكل المحفوظة في وحولها، ومنطقة عرضية يمينجتون (الشكل 3) ^7. أهداف هذا النهج هي أربعة أضعاف: 1) تحديد ما إذا كانت أنماط خطأ متوسطة النطاق متناسقة، 2) تحديد ما إذا كان يدعم نموذج رمل، ويفسر البيانات الميدانية، 3) تحديد ما إذا كان نموذج رمل يوفر المزيد من التفاصيل حول الهياكل التي ليست لوحظ في هذا المجال، و4) تقييم ما إذا كان هذا المنهج التجريبي الميداني المشترك هو مفيد وسهلة لتكرار.

الشكل 3. مثال على دفع كتلة ممركز Odel. صورة من نموذج رمل فارغة. وصفت المنحدر الجنوبي أمامي (SFR)، المنحدر المائل (أو)، شمال منحدر مدرج طولي أمامي (NFR)، والأقاليم الأربعة (1-4) (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

1. جمع Macroscale بيانات الحقول

1. قبل إجراء العمل الميداني، واستخدام الصور الجوية / الخرائط الطبوغرافية لتحديد الاتجاه العام للجبال (التي حددتها قمة التلال في العصر الحديث)، ومناطق عرضية، أخطاء وlineations أخرى في macroscale (الشكل 2).
   1. استخدام الخرائط الطبوغرافية نطاق مماثل والصور الجوية، بحيث أنماط يمكن مقارنتها مباشرة. استخدام 1: 24،000 الخرائط والصور على نطاق و.
2. التسمية وتسليط الضوء على الميزات macroscale على الخرائط (الجوية و / أو الطبوغرافية) لاستخدامها في هذا المجال. على الصور الجوية، استخدم تغيرات حادة في أوراق الشجر لتحديد ملامح macroscale، لأن أنماط أوراق الشجر تعكس الأساس الكامن. على الخرائط الطبوغرافية، استخدم تغيرات حادة في التضاريس، مثل المنحدرات الحادة والوديان الضيقة الطويلة والتغيرات السريعة في أنماط الصرف لتحديد ملامح macroscale.
3. تثبت هذه الأنماط الخريطة، مع ميزات macroscale وجدت فيالطبيعة، بينما في هذا المجال. تأكد من أن الخرائط الميدانية تبعا لذلك.
4. تقسيم منطقة الحقل على طول مناطق عرضية macroscale.

2. جمع المتوسطة المدى بيانات الحقول

1. إجراء التحليل الميداني داخل كل منطقة ملزمة منطقة عرضية.
2. تحديد نطاق من تجانس أخطاء متوسطة النطاق في جميع أنحاء منطقة الميدان. القيام بذلك عن طريق قياس كل أخطاء أكبر من 3 سم على طول قطاع من خطوط عمودية وبالتوازي مع هيكل macroscale العام. النقطة التي أنماط خطأ تكرر نفسها كلما اتجهنا تحدد حجم التجانس.
   ملاحظة: يتم اختيار 3 سم كحد أدنى قطع بسبب أخطاء أقل من 3 سم قد يكون من الصعب قياس.
3. اختيار مواقع تمثيلية في جميع أنحاء منطقة الحقل باستخدام مقياس محدد من التجانس.
   1. تأكد من أن كل موقع يحتوي على 3 ~ التعرض الصخور المتعامدة ضمن نطاق التجانس، وذلك لقياس ثلاثية الأبعادهندسة العمل خطأ.
   2. ضمان أن يتم اختيار مواقع جديدة حيث أنماط خطأ ملحوظ تغيير (الشكل 2).
   3. اختيار مواقع بعيدة (~ وحدة واحدة من التجانس) من جهات الفراش الكبرى، من أجل تجنب تقصير واستطالة الاتجاهات المحلية التي قد تكون موشحة أخطاء المنتجة من الاتجاه تقصير العام.
4. استخدام الشبكة لتتبع كل أخطاء أثناء جمع البيانات ^4.
   1. تأكد من أن حجم الشبكة هو في حجم تجانس أخطاء متوسطة النطاق. على سبيل المثال، إذا كانت أخطاء متجانسة على الصعيد متر مكعب، استخدم متر مربع الشبكة.
5. بناء الشبكة كما مربع خشبي للطي - وهذا يسمح لتسهيل النقل في هذا المجال.
   1. استخدام 4 قطع متساوية من 1 في شرائح واسعة من الخشب. ويوصى أي نوع من الخشب الصلب لأنه هو الأكثر دواما للعمل الميداني.
   2. حفر 1/4 "الثقوب على مقربة من طرفي (~ ½ & # 34؛ من نهايات) من شرائح الخشب. التجمع مع أربعة 2 1/4 "لفترة طويلة، 3/16" مسامير حجم في كل زاوية. استخدام الصلب والمكسرات الجناح اسهل للcollapsibility.
   3. تقسيم الشبكة على قدم المساواة مع سلسلة - وهذا يساعد على تتبع الأعطال المختلفة في كل موقع. الحفر، متباعدة بشكل متساو، على طول محيط، موضوع وربطة عنق سلسلة شبكات من خلال الثقوب. على سبيل المثال، لشبكة متر مربع، وتقسيم الشبكة إلى 10 سم الساحات مع سلاسل متصلة طرفي نقيض من الشبكة (الشكل 4).

الرقم 4. مثال على نتوء المتوسطة المدى. ويبرز الفراش مع الخطوط المتقطعة البيضاء. ويسلط الضوء على مجموعات خطأ المحددة التي نوقشت في ورقة مع خطوط بيضاء رقيقة، الصلبة. ويرد م ² شبكة (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7).د / 54318 / 54318fig4large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

6. جعل المخططات التفصيلية للمجموعات خطأ داخل كل شبكة.
7. واستنادا إلى الرسومات الشبكة والعلاقات الشاملة للأخطاء، وتحديد أصغر مجموعات خطأ في كل موقع ^4.
   1. القيام بذلك عن طريق تحديد أنماط خطأ تعويض في كل موقع. والفوقية أصغر العيوب وتعويض أخطاء القديمة.
8. في كل موقع الدراسة، تسجيل التوجه، والتباعد، طول، سمك، والخصائص المورفولوجية (على سبيل المثال، تلتئم، الوريد شغلها، مفتوحة، بريشيا شغل) لكل من أصغر العيوب في كل شبكة.
9. تقسيم المواقع بين وحدات الصخري (انظر الشكل 2).

3. جمع البيانات الميكروسكيل

1. جمع عينات الصخور الموجهة في كل موقع لتحليل القسم رقيقة.
   1. تأكد من أن العينة صخرة كبيرة بما يكفي لقطع ثلاثة حجم عمودي متبادل معيار (26 ملم × 46 ملم) قسم رقيقة رقائق (أي أكبر قليلا من قبضة الكبار).
2. قطع رقيقة القسم رقائق (باستخدام معيار الصخور ص) مماثلة لتوجهات الشبكة من كل موقع، بحيث الميكروسكيل وأنماط متوسطة النطاق يمكن مقارنتها مباشرة.
3. إعداد سمك القياسية (0.03 ملم) رقيقة أقسام ^8.
4. تحليل المقاطع رقيقة باستخدام المجهر الضوئي العادي مع كاميرا مثبتة، لاتخاذ photomicrographs.
5. لكل مقطع رقيق، تسجيل الخصائص المورفولوجية، مثل كمية الحديد أكسيد، والاختلاف، ومتوسط ​​حجم الحبوب باستخدام أساليب stereological، أي تحليل SPEKTOR الحبل (الجدول 1) ^9.
   1. القيام بذلك عن طريق قياس عرض و / أو عدد من الخصائص المورفولوجية اختيار طول 4-6 المقاطع العرضية الموجهة بشكل عشوائي من خلال كل القسم رقيقة ^4،9. من كل من المقاطع العرضية، وحسابالمتوسط ​​(الجدول 1).

الجدول 1. مثال على التشكل الميكروسكيل. وصف البروتيروزوي المتبادلة (PCM) وEocambrian Tintic (ط) وحدات الكوارتز. يتم قياس X / Z فراي سلالة في قسم بالتوازي العمودي إلى طائرة نقل، في حين X / Y فراي السلالة ليasured في القسم الرأسي عمودي على طائرة النقل (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7). الرجاء انقر هنا لمشاهدة / تنزيل هذا الجدول في تنسيق مايكروسوفت إكسل.

6. قياس الضغط باستخدام تطبيع فراي تحليل ^10،11. ضمان يتم قياس تلك السلالة من ثلاثة أقسام رقيقة المتعامدة من أجل تحديد سلالة ثلاثي الأبعاد في كل موقع.
   1. القيام بذلك عن طريق أخذ صورة مجهرية من كل قسم رقيقة. تأكد من أن photomicrographs تحتوي على ما لا يقل عن 50 الحبوب مع حدود الحبوب الصلبة، أي لا حدود الحبوب من الباطن.
   2. تحديد الخطوط العريضة للالحبوب من أجل قياس فراي سلالة. تحديد الخطوط العريضة إما يدويا، عن طريق تتبع الخطوط العريضة من صورة مجهرية مطبوعة على ورقة بحث عن المفقودين، أو رقميا، عن طريق تحميل صورة مجهرية إلى برنامج حاسوبي لتحليل الصور (على سبيل المثال، ايمعمر برو بلس) الذي يحدد تلقائيا حدود الحبوب ".
   3. تحميل صورة الحدود الحبوب إلى تطبيع برنامج سلالة فراي ^(12).

4. التآمر المتوسطة المدى البيانات خطأ

1. تحليل البيانات خطأ على شبكات المساواة في منطقة. على سبيل المثال، استخدام Stereonet (مجانية من RW Allmendinger).
   1. رسم قطبي مجموعات خطأ 'على شبكات منطقة المساواة وثم كفاف هذين القطبين باستخدام 1٪ منطقة ملامح (الشكل 5).
   2. تحديد مجموعات خطأ الأكثر شيوعا من هذه التركيزات القطب. المؤامرة هذه خطأ يحدد كما رائعة لالدوائر (الشكل 5).

الشكل 5. أمثلة من المؤامرات المساواة في منطقة المؤامرات منطقة المتساوية للمجموعات خطأ من موقعين - موقع 41 هو من منطقة 2 والموقع (5) هو من منطقة 1. مجموعات خطأ هي صlotted كما القطبين احيط (1 معالم منطقة٪). يتم تحديد متوسط ​​مجموعات خطأ من القطب تركيزات وتآمر بوصفها دوائر كبرى. الاتجاهات تقصير القصوى، تحديد من مجموعات خطأ، المترافقة المتقارن، يتم رسم كنقاط سوداء. يتم تلوين معالم-خطأ قطب وفقا لنسبة مساهمة في كل موقع. والملونة تركيزات القطب التي تساهم في> 20٪ أحمر، بين يتم تلوين 15-19٪ البرتقال، 10-14٪ من الصفراء، 5-9٪ خضراء و<ذات الألوان الزرقاء 5٪. وصفت ملامح-خطأ القطب الحمراء كما LPS (طبقة موازية تقصير)، جنيه (تمديد أطرافه)، وسعادة (المفصلي التمديد) (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. تحديد مجموعات خطأ المترافقة، أي أزواج دائرة كبيرة مع زاوية زوجية التي تتراوح بين 40º إلى 75º (الشكل 5) ¹³ .
3. تحديد منصف حاد في مجموعات خطأ، المترافقة المتقارن - وهذا يقع أقصى الاتجاه تقصير (الشكل 5) ^4،14،15.
4. وعلاوة على ذلك تقسم متساوية المساحة الصافية تركيزات خطأ القطب، وفقا لنسبة مساهمة من أجل كل موقع. القيام بذلك عن طريق الترميز اللوني تركيزات القطب، لتحليل البصرية أسهل. على سبيل المثال، تركيزات تسليط الضوء على قطب أن تسهم في> 20٪ من القطبين الشاملة لهذا الموقع أحمر. لون تلك التي تساهم بين 15-19٪ البرتقالي والأصفر 10-14٪، 5-9٪ الخضراء و<5٪ الأزرق (الشكل 5، الجدول 2).

الجدول 2. مثال على بيانات خطأ متوسطة النطاق الرسم البياني، مما يدل فقط 2 من 24 موقعا، وتوثيق ما يلي: beddinز التوجه، وتقصير الاتجاه (ق)، والتوجه إلى أعلى تركيز خطأ قطب (ق) وعلى مجموعة خطأ المقابلة (ق) (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7).

5. تسمية تركيزات القطب وفقا لأنواع مختلفة خطأ (على سبيل المثال، تمديد المفصلي) (الشكل 5).
6. تسمية أنواع خطأ مختلفة على الصور ذات النطاق المتوسط، لتحليل البصرية أسهل (الشكل 4).
7. رسم بياني لأنواع مختلفة خطأ، لتحليل البصرية أسهل (الشكل 6). القيام بذلك عن طريق الرسوم البيانية والبيانات خطأ على طول وعبر هيكل macroscale العام.

الشكل 6. مثال رسم بياني يوضح توزيع السكان خطأ. الرسم البياني تظهر النسبة المئوية ونوع من الحد الأقصى للمجموعات خطأ (باللون الأحمر في الشكل (5)) لكل موقع. فقط تظهر مواقع داخل الكوارتز ط هنا (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

5. البناء من الضغط على كتلة رمل نموذج

1. استخدام ¾ بوصة يمول (متوسطة الكثافة اللوح الليفي) للحد من التغاير سطح المحتملة الناجمة عن الخشب الحبوب، الأسطح تعتزم خشنا، أو غيرها من العيوب من الخشب (الشكل 3).
2. تطبيق ورنيش الانتهاء الأساسي لختم الأسطح من يمول المجلس ومنع الايبوكسي (هو موضح أدناه) من تتخلل الأسطح للنموذج (الشكل 3).
3. على نطاق وتوجيه نموذج رمل إلى منطقة الميدان. على سبيل المثال، في هذه الدراسة، نموذج طول مربع لتمثيل خط الاتجاه EW، ونموذجا للعرض مربع لتمثيل خط الاتجاه NS. مقياس نموذج رمل حيث 4 سم هو EQUالقاعدة ل1 كم (الشكل 3).
4. بناء مربع أكبر من مساحة دراسة ميدانية من أجل تجنب شروط الحدود المحتملة و / أو آثار الحافة من الطراز.
   1. لا بناء حاجزا وقائيا، من أجل السماح لتمرير الرمال دون حدود غير واقعي (الشكل 3).
5. بناء دفع كتلة يعادل عرض رمل. هذا سوف يمنع الرمال من المرور عبر الجانبين من دفع كتلة.
   1. استخدام ¾ بوصة يمول لعرقلة الدفع.
6. إرفاق دفع كتلة لكرنك مدفوعة قضيب معدني مترابطة (الشكل 7).
   1. استخدام 4-6 بوصة قطر كرنك دائرية مع مقبض - كرنك دائري يضع أقل من الضغط على الرسغ ما يصاحب ذلك واليدين.
   2. استخدام شريط مطلي بالزنك الخيوط (ويفضل قمة الخيوط) التي هي على الأقل ¾ بوصة في القطر. إذا كان شريط رقيقة جدا، قد لا تكون قادرة على تحمل وزن الرمل.
   3. ضمان أن ركان طول شريط الخيوط تمتد من بداية رمل إلى نهاية سلالم.

الرقم 7. مثال نموذج رمل الرسم البياني. وصفت الرسوم البيانية لنموذج رمل، كما هو موضح خطة والآراء مستعرضة، وجنوب المنحدر الأمامي (SFR)، المنحدر المائل (أو) والمنحدر الأمامي الشمالي (NFR). السهام رقيقة مرسومة على سلالم توضح الاتجاه المحتمل لحركة الرمال. انظر الشكل 3 للاطلاع على صورة لنموذج رمل فارغة (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

7. حفر حفرة ممدود، مع محور طويل الرأسي، في وسط frontstop. وهذا الشكل ممدود يسمح للدفع كتلة (فيtached إلى شريط مترابطة) لنقل ما يصل وأكثر من سلالم، إذا لزم الأمر (الشكل 8).
   1. تأكد من أن طول حفرة مستطيلة يساوي ارتفاع أطول منحدر.
   2. تأمين حفرة مستطيلة مع إطار معدني. نعلق الإطار المعدني للfrontstop مع الصواميل والمسامير (الشكل 8).
   3. كاتب الموضوع قضيب من خلال الملعب مطابقة وقطر الجوز لنصرة frontstop (الشكل 8).

الرقم 8. مثال شريط مترابطة اتصال معاينة عن قرب من شريط مترابطة ومطابقة الجوز لنصرة frontstop. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

8. بناء على منحدر مائل، ملزمة على كلا الجانبين من سلالم الأمامية.بناء سلالم من خشب الصنوبر مع المفاصل الفرزة صقها على السطح العلوي والسحابات الغاطسة على طول قاعدة.
   1. قطع سلالم في توجهات مماثلة لما يتوقع في هذا المجال.
   2. توسيع المسافة بين مختلف سلالم، بالمقارنة مع ما يلاحظ في هذا المجال، حتى أن الهياكل التي تشكل في الرمال هي أكثر وضوحا.
9. الرمال الأسطح مع غرامة الحصباء الرملي ورقة لإزالة التغاير السطحية وتطبيق الانتهاء من مادة البولي يوريثين لحماية الخشب اللين.
10. تغطية سلالم وقاعدة من رمل مع الرسامين الشريط لحماية الخشب من الايبوكسي بين التجارب. تأكد من أن الشريط هو على نحو سلس وخال من التلال أو اللوحات.

6. تشغيل الضغط على كتلة رمل نموذج

1. استخدام نموذجي اللعب الرمال. هذا النوع من الرمال متجانسة نسبيا، حيث بلغ متوسط ​​حجم حبة 0.5 مم.
2. صبغ ونصف الجافة من الرمال.
   1. ملء دلو 5 غالون ربع و ULL مع اللعب الرمل وإضافة الأسود تلوين الطعام في حين خلط حتى يتحقق اللون الأخضر الداكن موحد. استخدام الكثير من صبغ كما هو مطلوب لجعل لون الرمال مصبوغ مميزة بشكل واضح من الرمال غير مصبوغ.
   2. سماح الرمال حتى يجف في درجة حرارة الغرفة، والذي قد يستغرق عدة أيام، أو في فرن (تصل إلى 500 درجة مئوية)، والذي قد يستغرق بضع ساعات فقط. لا تضع الرمال الساخنة في رمل. تأكد من أن الرمال قد برد إلى درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام.
3. وضع الرمال في طبقات متبادلة من (تان) الرمال الملونة وبغير لون. اختبار سمك مختلفة من sandpacks. في هذا الإعداد، أنتجت أوضح وأكثر استنساخه النتائج مع sandpack 3.5 سم، بالتناوب مع الطبقات الملونة وتأن 0.6 سم سميكة (الشكل 7).
4. اضغط بلطف شبكة بلاستيكية، تتألف من 0.5 في ² (1.3 سم ²⁾ الساحات على الجزء العلوي من الرمال undeformed لإنتاج تسنن شبكة (الشكل 9).

5. إدراج دبابيس عبر مربع 2 بوصة (~ 5 سم) وبصرف النظر طوال الرمال undeformed (الشكل 9).
6. دفع الرمال مع كرنك مدفوعة دفع كتلة. في هذا الإعداد، نقل الرمل 60 سم، أي 60 سم من تقصير (الشكل 10).
   1. نقل دفع كتلة بطيئة بما فيه الكفاية بحيث أن التغيرات في الرمال يمكن توثق بعنايةأد. السرعة التي يتم نقل كتلة دفع (أي معدل الضغط) لا يؤثر على النتائج.
   2. تتبع تشوه من خلال مراقبة التغيرات شكل مربعات (الشكل 10).
   3. تتبع كمية النقل والدوران الرأسي من خلال مراقبة حركة دبابيس (الشكل 10).
   4. الوثيقة كل من هذه التغييرات مع كاميرا محمولة بالقرب من رمل، بحيث رمل كله في مجال الصورة. ضمان أن تأخذ صورا ثابتة إطار فضلا عن أشرطة الفيديو.

الرقم 10. مثال على طبقات الرمال مشوهة. خطة، نظرا لتشوه النتائج النهائية من نموذج رمل. حدد دبابيس عبر المسمى مع النقاط الزرقاء عرض تعويض انضغاطي. أبرزت مطوية دبابيس تقاطع مع خطوط صفراء. ويسلط الضوء على أخطاء التوجه مع رقيقة، بلوخخطوط المسيخ. وصفت المناطق الأربع (1-4) (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

7. تجربة مع كميات من الرمل وتقصير إجمالي متفاوتة.
   1. كرر حتى بالارتياح، أي حتى الهياكل التي تشكلت في رمل تحاكي تلك المحفوظة في الطبيعة، تحت كميات تقصير مماثلة.

7. جمع عينات من رمل

1. إزالة جميع دبابيس عبر من الرمال مرة واحدة نتائج رمل تحاكي تلك المحفوظة في الطبيعة.
2. جمع عينات من رمل من خلال فصل وepoxying أجزاء من الرمل مشوه (الشكل 11).
   1. القيام بذلك عن طريق بناء اثنين قبل قطع فواصل الصفائح المعدنية لعزل أجزاء من الرمل مشوه (الشكل 9).
   2. تأكد من أن الحافة السفليةمن المفرق يتم قطع لتتناسب مع زاوية المنحدر.
   3. لحماية فواصل من الايبوكسي بين التجارب، تغطية فواصل مع الشريط الرسامين (الشكل 11).
   4. تأكد من أن فواصل تمتد وراء سلالم. في هذه الدراسة، استخدم فواصل مستطيلة قياس 45 سم و 9 سم (الشكل 11).
   5. تأكد من أن الفواصل هي اطول من سمكا جزء من sandpack المسخ (الشكل 11).
   6. تأكد من أن واحدة من نهاية مقسم مغلق، من أجل السيطرة على تدفق الايبوكسي. لا تغلق على الطرف الآخر من المفرق، وذلك للحد من أي إزعاج محتمل للsandpack (الشكل 11).

الرقم 11. مثال فواصل معدنية. خطة الرأي، تبين 2 فواصل معدنية، واحدة من خلال منحدر مباشر وعلىه من خلال منحدر مائل، في الرمال مشوه. يتم تعبئة المفرق المعدنية على طول منحدر مائل مع الايبوكسي. ملاحظة شريط قياس على نطاق و(معدلة من عصمت وToeneboehn ^7). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

3. ثابت فواصل بقضبان معدنية (الشكل 11).
   1. القيام بذلك عن طريق الربط فواصل مع ¼ بوصة براغي آلة × 4 بوصة من خلال حفر ثقوب قبل نحو الجزء العلوي من فواصل. غمد مسامير مع 3/8 بوصة أنابيب قطرها الألومنيوم بين الجانبين المفرق و. في هذه الدراسة، استخدم اثنين من قضبان معدنية لكل المفرق (الشكل 11).
4. وضع مقسم واحد على منحدر مائل، والثاني على أمامي مائل منحدر تقاطع (الشكل 11).
5. صب الايبوكسي تحسنت عبر الجزء العلوي من الأجزاء الرمال المعزولة بفعل فواصل معدنية (الشكل 11).
   1. الاستمرار في صب الايبوكسي حتى لم يعد يتم امتصاصه بواسطة الرمال. هذا يضمن أن الرمال مشبعة تماما.
6. سحب المناطق epoxied من فواصل معدنية، وبمجرد أن الايبوكسي الجاف. القيام بذلك عن طريق سحب فواصل بها مع قضبان معدنية.
7. باستخدام منشار الصخر، وقطع المناطق epoxied عمودي وبالتوازي مع إضراب سلالم.
8. تسليط الضوء على الفراش، والطيات والصدوع مع علامة دائمة على عينات epoxied (الشكل 12).

الرقم 12. أمثلة epoxied عينات من نموذج رمل. عينات Epoxied من (أ) المنحدر الأمامي الشمالي و(ب) منحدر مائل داخل نموذج رمل. يتم قطع العينات أظهرت عمودي على اتجاه سلالم. ويسلط الضوء على طبقات رقيقة مع الخط، أبيضالصورة. خطوط بيضاء صلبة علامة أخطاء عكسية، خطوط بيضاء متقطع علامة أخطاء إضراب زلة (معدلة من عصمت وToeneboehn ^7). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

9. مقارنة عينات رمل إلى البيانات الميدانية.
   1. مقارنة العينات مع المقاطع العرضية من المنطقة. تأكد من أن العينات والمقاطع العرضية لديهم توجهات مماثلة.

استخدمت الصور الجوية لتقسيم منطقة الحقل إلى أربع مناطق (1-4)، استنادا إلى اتجاه الحديثة قمة الجبل (الشكل 2). تتم مقارنة البيانات خطأ على نطاق ومتعددة بين هذه المناطق الأربعة. على افتراض أن هذه التغييرات الاتجاه تعكس هندسة الطابق السفلي الأساسية، يتم وضع منحدر مائل داخل المناطق 2 و 3، حيث منحرف الجبال الاتجاه إلى سفير] حزام أضعاف قوة الدفع. في جميع أنحاء المناطق الأربعة، وجدنا أن أخطاء متوسطة النطاق الحفاظ على النسيج تشوه هذا هو الإيلاج ومتجانس في النطاق المتوسط ​​(أي متر مكعب من الصخور) وتمثيلية من مساحات واسعة من المواقع متر مكعب (الشكل 4) ^4،16. وبالإضافة إلى ذلك، والاختلافات الميكروسكيل، كما هو موضح في الجدول رقم 1، لا تنعكس في الطابع الجماعي من أنماط خطأ. لذا، فإن مجموعات خطأ متوسطة النطاق يمكن مقارنتها مباشرة في جميع المناطق الأربعة ( الشكل 5). وباختصار، وجدنا أن مجموعات أخطاء متوسطة النطاق يمكن تعريفها بأنها مجموعات، المترافقة المتقارن وتناوب مع الفراش، مما يترتب عليه أن الاتجاهات تقصير لا، أيضا. يوحي هذا النمط أن أخطاء متوسطة النطاق شكلت في وقت مبكر، وتستخدم مجموعات مختلفة من مجموعات خطأ لمساعدة شكل أضعاف. في مزيد من التفاصيل، وجدنا أن أنماط خطأ هي فريدة من نوعها في كل منطقة من المناطق الأربعة - المناطق 2 و 3، والمناطق 1 و 4، مماثلة لبعضها البعض (الشكل 6). هذا النمط يدعم افتراض macroscale أن المنحدر المائل راء المناطق 2 و 3، ويوحي بأن لدينا تحليل خطأ والمترافقة المتقارن غير موثوق بها. أبعد من ذلك، ولكن هذا الأسلوب من التحليل ليس أي أكثر منيرا. وبسبب هذا، علينا مواصلة تحليل البيانات خطأ عن طريق فحص منطقة المساواة صافي تركيزات خطأ القطب (الشكل 5). يستخدم هذا النهج لتعقب أي من أصغر مجموعات كانت الأبرز خلال deformatأيون. تشير هذه الأنماط أيضا منحدر مائل الكامنة المناطق 2 و 3، وعلى عكس التحليل خطأ والمترافقة المتقارن، تكشف عن وجود كسر حاد بين هاتين المنطقتين. ولذلك، فإننا نفسر أن هذا التحليل تركيز القطب هو موثوق بها وربما يلقي ضوءا الهياكل الدقيقة التي قد لا تكون واضحة من أسلوب خطأ-المترافقة المترافقة.

على غرار النماذج السابقة، على أساس النمذجة العناصر المحدودة (فيم) وقد افترضنا أن المنحدر المائل مستمر ^17. كسر حاد في الأسرة وخطأ أنماط عبر الحدود بين المناطق 2 و 3 ويمكن تفسير من قبل الحركة التفاضلية على منحدر مائل المستمر. بدلا من ذلك، قد يعكس الانقطاع في الفراش وخطأ أنماط عبر المناطق 2 و 3 استراحة في الطابق السفلي الأساسي. هنا، نحن مقارنة البيانات مجالنا إلى نتائج نموذج رمل لدينا من أجل اختبار هذه الفرضيات اثنين. وجدنا أن كسر في المغطي التوجه شير شكلت على الرغم من عدم وجود كسر في الطابق السفلي (الشكل 10). ومن المثير للاهتمام، والموقع والتوجه للاستراحة مشابه لموقف واتجاه الحدود بين المناطق 2 و 3 على الخرائط macroscale. ولذلك، فإن كسر لوحظ في ورقة التوجه المغطي قد شكلت ببساطة عن طريق التفاعل المعقد لشرقا تتحرك ورقة من الزخم على منحدر مائل. وبعبارة أخرى، تشوه في الحفاظ على ورقة التوجه قد لا تعكس مباشرة هندسة الطابق السفلي الأساسية. لذلك، هذه التجربة رمل نسخ متماثلة بنجاح، وربما يفسر، وأنماط خطأ الحفاظ عليها في هذا المجال.

وقد تم تحليل عينات رمل epoxied من طراز رمل لمراقبة البنية الداخلية من الرمال مشوه، ومقارنة هذه الهياكل ضد الملاحظات الميدانية. وقد تم تحليل عينتين التمثيلية - عينة من سلالم الأمامية ومنحرف (الشكل 12). بشكل عام، الاعطال العكسية وطيات الحفاظ عليها في العينات epoxied من المنحدر الأمامي تستوعب نقل إلى الشرق، وتلك من منحدر مائل استيعاب النقل في جنوب شرق البلاد. أخطاء إضراب الانزلاق في جميع العينات استيعاب الحركة انضغاطي. هذا السجل الحركية على طول منحدرات الأمامية ومنحرف يدعم النماذج السابقة ^17-19، فضلا عن بيانات خطأ متوسطة النطاق. هذه العينات اليد هي وسيلة جديدة لتحليل الهياكل الداخلية التي قد لا تكون في متناول في هذا المجال.

الجزء يوتا المركزية للسفير] حزام أضعاف قوة الدفع، والحدود الشمالية، وتخدم منطقة عرضية يمينجتون باعتبارها مختبرا طبيعيا مثاليا لدراسة تقاطعات البارزة-عطلة (الشكل 1). على طول هذا التقاطع، لا يزال الاتجاه النقل المستمر وأوراق الدفع ودون انقطاع عبر تقاطع، وبالتالي فإن المتغير الوحيد هو الكامنة الطابق السفلي الهندسة ^5.

هنا، فإننا نقدم وسيلة لتحليل هذا النوع من تقاطع البارزة-العطلة من خلال الجمع بين بيانات خطأ متعددة النطاقات التي تم جمعها في الميدان مع نموذج رمل دفع كتلة، الذي يعيد هندسة على نطاق واسع في منطقة الميدان. تمثل تجربة نموذجية رمل فترة زمنية أطول من تشوه من مجموعات خطأ النطاق المتوسط ​​- ونحن نفترض أن أصغر مجموعات خطأ استوعبت الهندسة أضعاف المرصودة. لذا، فإن نموذج رمل، بالاشتراك مع مجموعات أخطاء، ويمكن استخدامها لتتبع تشوه ورقة التوجه وDETEتفاصيل rmine الكامنة الهندسة الطابق السفلي.

من أجل هذا النهج المشترك لتكون ناجحة، يجب أن تؤخذ في التجربة الميدانية ورمل الخطوات الهامة التالية. للجزء المجال، فمن الأهمية بمكان لتحديد نطاق من التجانس خطأ - مجموعات خطأ أن لا يتم الاحتفاظ في جداول معادلة لا يمكن مقارنتها مباشرة. وبالإضافة إلى ذلك، عدد كبير من الأخطاء (≥ 30 مجموعات خطأ) تحتاج إلى قياس من أجل ضمان مجموعات بيانات موثوقة إحصائيا ^9. وعلاوة على ذلك، يجب أن تقاس أخطاء بعيدا عن التغاير، مثل الأسماء الفراش، من أجل تجنب اختلاف السلالات المحلية. حتى الاختلافات الميكروسكيل، مثل الشوائب، وهي تتراوح في حجمها من الحبوب وكمية كبيرة من سلالة (فراي> 1.8) قد تؤثر على نمو كسر النطاق المتوسط ​​من خلال خلق طائرات التورق والتغاير أخرى. للجزء التجريبي، يجب على نموذج رمل تحاكي هندسة الحقل قدر الإمكان. ومن recommenدائرة التنمية الاقتصادية التي يتم بناؤها مربع في نطاق أكبر من مساحة الحقل، وذلك لتجنب المضاعفات الحافة تأثير. تم توسيع المناطق macroscale أيضا، لنفس السبب. من المهم أن حجم الحبوب من يقلد الرمل كولوم السلوك ²⁰ - متوسط ​​حجم حبة ~ 0.5 مم ويوصى ^21. وأخيرا، وبمجرد أن التجربة التي تدار بها، فمن الأهمية بمكان أن أخطاء كبيرة الحجم وطيات النموذج في نفس التوجهات والنظام (على سبيل المثال، وكسر إلى الأمام، وكسر الوراء، الخ) كما لوحظ في هذا المجال. خلاف ذلك، فإن الهياكل التي شكلت في نموذج لا يمكن مقارنة البيانات الميدانية، حتى لو أنها تبدو مشابهة.

نتائج من هذه الدراسة هي مماثلة ل، وأجرى الدعم، والعمل السابقة في هذا المجال على أساس فيم ^17،22، وتوفر المزيد من التفاصيل لتاريخ الحركية. هذا يشير إلى أن البيانات خطأ مفصلة، ​​وتقاس في المناطق التي شوهت من قبل آليات elastico الاحتكاك، ويمكن باستخدام البريد لتطوير نماذج حركية أكثر تفصيلا من بعض نماذج الكمبيوتر. على الرغم من أن جمع البيانات خطأ والتحليلات غير شاقة وتستغرق وقتا طويلا، وهذا الأسلوب قد يكون أكثر سهولة من الكمبيوتر والتناظرية النمذجة، وأقل تكلفة. الكسور وأخطاء وغالبا ما يتم تجاهلها ²³ - كثير من الجيولوجيين عرض تشوهات القشرة الأرضية العلوية على أنها بسيطة وخالية من النقوش. ومع ذلك، وجزء كبير من القشرة - العلوي ~ 15 كم - يشوه نتيجة الفوالق وغيرها من آليات elastico الاحتكاك. ويوحي هذا العمل الذي يتم تخزين كمية كبيرة من التاريخ الجيولوجي في القشرة العليا ومتاح بسهولة لتحليلها.

علينا أن نبرهن أنه حتى في أبسط الحالات، مثل فحص هنا، الهياكل في الحفاظ على القشرة العليا لا تحاكي بالضرورة الكامنة الهندسة الطابق السفلي. يمكن التحليلات خطأ مفصلة تكشف الخفايا التي قد لا يتم الكشف مع أنماط خريطة والدراسات خطأ المترافقة القياسية و / أو الكمبيوتر مodels، مثل فيم. ويمكن استخدام نموذج رمل يساعد في تفسير السبب في أن بعض من هذه الأنماط خفية موجودة. هذه الطريقة المعروضة هنا هي بسيطة وموثوق بها وسهلة لتكرار. أنه يمكن أن يساعد تغيير عدد الجيولوجيين إدراك دور أخطاء وتدفق cataclastic، وماذا يمكن أن تخبرنا. وهذه الطريقة يمكن أن تستخدم لإعادة النظر، وكشف المزيد من التفاصيل الحركية، من مناطق حقول اكتشافها بعد، ويمكن تعديلها بسهولة لاستيعاب إعدادات الجيولوجية الأخرى من الأحزمة أضعاف قوة الدفع. هذا النهج قد آثار بعيدة المدى من حيث تتبع كسر سيطرة تدفق السائل في القشرة العليا وكذلك كيفية أضعاف التوجه الأحزمة الحفاظ تفتق الحرج عند تقاطعات البارزة-العطلة.

نقطة الضعف الرئيسية لهذا النهج هو أن النمذجة رمل قد لا تكون قادرة على تكرار التاريخ الجيولوجية المعقدة. على سبيل المثال، في الحالات التي يكون فيها هناك توجهات تقصير متغيرة، توقيت واتجاه الأحداث يجب أن تتبع بدقة في الحقل ثم تكرارهامع مختلف دفع كتل في نموذج رمل. ومع ذلك، فإن الرمل من المحتمل أن لا تحافظ على هذه الاتجاهات المختلفة للتقصير بسبب الرمال سوف تتدفق ولن يتم الحفاظ على طبقات الفراش. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق إضافة زيت أو الفازلين على الرمال، لجعل الرمال أكثر تماسكا. ولكن، بعد ذلك سوف الرمال لا تتصرف كمادة كولوم وبالتالي، قد لا نموذج تشوه في القشرة العليا. مطلوب مزيد من العمل لكشف النظم الطبيعية أكثر تعقيدا، مثل الحالات التي يكون فيها الهندسة الطابق السفلي يست هي المتغير الوحيد.

The authors have nothing to disclose.

We thank Erin Bradley and Liz Cole for their assistance in the field. Field work, thin-section preparation and material for the sandbox model was supported by Franklin & Marshall College's Committee on Grants.