Historia de una cinemática Junction Saliente-receso explorado a través de un enfoque combinado de datos de campo y de modelado analógico Sandbox

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.

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.

1. Recolección de Datos de Campo macroescala

1. 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).
   1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. Subdividir el área de campo a lo largo de las zonas transversales macroescala.

2. Recolección de Datos de Campo de mesoescala

1. Llevar a cabo el análisis de campo dentro de cada zona delimitada zona transversal.
2. 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.
3. Elige sitios representativos en toda el área del campo utilizando la escala definida de homogeneidad.
   1. 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.
   2. Asegúrese de que los nuevos sitios donde se eligen los patrones de falla notablemente cambian (Figura 2).
   3. 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.
4. Utilizar una cuadrícula para realizar un seguimiento de todas las fallas durante la recogida ^de datos ^4.
   1. 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.
5. Construir la red como un cuadrado de madera plegable - esto permite el transporte fácil en el campo.
   1. 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.
   2. 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.
   3. 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.

6. Hacer dibujos detallados de los juegos de fallas dentro de cada cuadrícula.
7. 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.
   1. Para ello, la identificación de patrones de falla de desplazamiento en cada sitio. La sobreimpresión fallas más jóvenes y compensar los defectos mayores.
8. 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.
9. Divida a los sitios entre las unidades litológicas (ver Figura 2).

3. Recogida de datos a microescala

1. Recoger muestras de roca orientados en cada sitio para el análisis de secciones delgadas.
   1. 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).
2. 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.
3. Preparar grosor estándar (0,03 mm) ⁸ secciones delgadas.
4. Analizar las secciones delgadas usando un microscopio óptico estándar con una cámara adjunta, para la toma de microfotografías.
5. 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.
   1. 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).

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.

6. 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.
   1. 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.
   2. 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.
   3. Sube la imagen límite de grano en el programa normalizado de tensión Fry ^12.

4. Los datos de fallos de mesoescala Trazado

1. Analizar los datos de fallas en redes de áreas iguales. Por ejemplo, utilizar stereonet (software gratuito de Allmendinger RW).
   1. 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).
   2. 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.

2. 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 .
3. Definir la bisectriz aguda de los conjuntos de fallas conjugadas-conjugado - esta localiza la dirección máxima de acortamiento (Figura 5) ^4,14,15.
4. 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).

. 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).

5. Etiqueta de las concentraciones de polos de acuerdo a los diferentes tipos de fallo (por ejemplo, la extensión de la bisagra) (Figura 5).
6. Etiquetar los diferentes tipos de fallas en las fotos de mesoescala, para el análisis visual más fácil (Figura 4).
7. 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

1. 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).
2. 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).
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).
4. 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.
   1. No construir un tope de retención, con el fin de permitir que la arena pase sin un límite poco realista (Figura 3).
5. 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.
   1. Usar MDF de ¾ de pulgada para el bloque de empuje.
6. Una el bloque de empuje a una manivela accionada barra de metal roscado (Figura 7).
   1. 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.
   2. 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.
   3. 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.

7. 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).
   1. Asegúrese de que la longitud del agujero alargado es igual a la altura de la rampa más alto.
   2. Fije el orificio alargado con una estructura de metal. Coloque el bastidor de metal a la frontstop con tuercas y tornillos (Figura 8).
   3. 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.

8. 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.
   1. Cortar las rampas en las orientaciones comparables a lo que se prevé en el campo.
   2. 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.
9. 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.
10. 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

1. Utilice el juego de arena típica. Este tipo de arena es relativamente homogéneo, con un tamaño medio de grano de 0,5 mm.
2. Dye y media en seco de la arena.
   1. 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.
   2. 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.
3. 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).
4. 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).

5. Inserte los pasadores transversales cuadradas de 2 pulgadas (~ 5 cm) de separación a lo largo de la arena no deformada (figura 9).
6. 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).
   1. 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.
   2. Realizar un seguimiento de la deformación mediante la observación de los cambios en la forma de los cuadrados (Figura 10).
   3. Seguimiento de la cantidad de transporte y rotación vertical mediante la observación del movimiento de los pasadores (Figura 10).
   4. 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.

7. Experimento con diferentes cantidades de arena y el acortamiento total.
   1. 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

1. 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.
2. Recoger muestras de la caja de arena mediante la separación y epoxying porciones de la arena deformada (figura 11).
   1. Para ello, la construcción de dos divisores de chapa pre-cortadas para aislar partes de la arena deformado (Figura 9).
   2. Asegúrese de que el borde inferiordel divisor se corta para que coincida con el ángulo de la rampa.
   3. Para proteger a los divisores de epoxi entre los ensayos, cubrir los separadores con cinta de pintor (Figura 11).
   4. 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).
   5. Asegúrese de que los separadores son más altos que la parte más gruesa del paquete de arena deformada (figura 11).
   6. 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.

3. Estabilizar los divisores con barras de metal (Figura 11).
   1. 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).
4. Coloque un divisor en la rampa oblicua, y el segundo en el frontal oblicua-rampa de unión (Figura 11).
5. Verter epoxi calentado en la parte superior de las porciones de arena aisladas por los divisores de metal (La Figura 11).
   1. Siga vertiendo epoxi hasta que ya no es absorbida por la arena. Esto asegura que la arena está completamente saturado.
6. 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.
7. Con una sierra de roca, cortar las áreas pegado con resina perpendicular y paralela a la huelga de las rampas.
8. 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.

9. Comparación de las muestras de entorno limitado a los datos de campo.
   1. Comparar las muestras con las secciones transversales de la zona. Asegúrese de que las muestras y secciones transversales tienen orientaciones similares.

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 largo de las cuatro regiones, se encontró que los fallos de mesoescala preservar un tejido que es la deformación y penetración homogénea a nivel de mesoescala (es decir, metro cúbico de roca) y son representativos de superficies superiores a los sitios metro cúbico (Figura 4) ^4,16. Además, las variaciones de la microescala, que se muestran en la Tabla 1, no se reflejan en el carácter colectivo de los patrones de falla. Por lo tanto, los conjuntos de fallo de mesoescala se pueden comparar directamente a lo largo de las cuatro regiones ( Figura 5). En resumen, se encontró que los conjuntos de fallos de mesoescala pueden ser definidos como conjuntos conjugadas-conjugado y giran con la ropa de cama, que implican que las direcciones de acortamiento también lo hacen. Este patrón sugiere que las faltas de mesoescala forman temprano, y diferentes combinaciones de conjuntos de fallo se utilizan para ayudar a la forma de plegado. Con más detalle, se encontró que los patrones de falla son únicos dentro de cada una de las cuatro regiones - Regiones 2 y 3, y las regiones 1 y 4, son similares entre sí (Figura 6). Este patrón apoya la hipótesis de macroescala que la rampa oblicua subyace Regiones 2 y 3, y sugiere que nuestro análisis de fallos conjugado-conjugado es fiable. Más allá de eso, sin embargo, este método de análisis no es más esclarecedor. Debido a esto, que además analiza los datos de error mediante el examen de las concentraciones culpa polos netas del área de Igualdad (Figura 5). Este enfoque se utiliza para rastrear cuál de los conjuntos más pequeños eran más dominantes durante Deformation. Estos patrones sugieren también una rampa oblicua que subyace en las Regiones 2 y 3, ya diferencia del análisis de fallos conjugado-conjugado, revelan una fuerte ruptura entre estas dos regiones. Por lo tanto, interpretamos que este análisis de polos de concentración es fiable y potencialmente aclara estructuras sutiles que pueden no ser claro desde el método falla conjugado-conjugado.

Al igual que en los modelos anteriores, en base a modelos de elementos finitos (FEM) se ha supuesto que la rampa oblicua es continua ^17. La brusca ruptura en la ropa de cama y de fallo patrones a través de la frontera entre las Regiones 2 y 3 se puede explicar por el movimiento diferencial a través de una rampa oblicua continua. Como alternativa, la discontinuidad en la ropa de cama y de fallo patrones a través de las Regiones 2 y 3 puede reflejar una rotura en el sótano subyacente. Aquí, comparamos nuestros datos de campo a los resultados del modelo de caja de arena con el fin de poner a prueba estas dos hipótesis. Hemos encontrado que una ruptura en la suprayacente empuje Sheet formó a pesar de que no hubo ruptura en el sótano (Figura 10). Curiosamente, la ubicación y la orientación de la ruptura es comparable a la posición y orientación de la frontera entre las regiones 2 y 3 en los mapas macroescala. Por lo tanto, la ruptura se observa en la hoja de empuje cubre se puede haber formado simplemente a través de una compleja interacción de una hoja de empuje se mueve hacia el este a través de una rampa oblicua. En otras palabras, la deformación conservado en hojas de empuje no puede reflejar directamente la geometría basal subyacente. Por lo tanto, este experimento caja de arena se replica con éxito, y potencialmente explica, los patrones de falla conservadas en el campo.

Las muestras se analizaron pegado con resina de recinto de seguridad del modelo de caja de arena para observar la estructura interna de la arena deformada, y compara estas estructuras contra las observaciones de campo. Se analizaron dos muestras representativas - una muestra de las rampas frontales y oblicuos (Figura 12). En general, las fallas inversas y pliegues conservados en las muestras pegado con resina de la rampa frontal acomodar el transporte a este, y los de la rampa oblicua acomodar el transporte hacia el sureste. Las fallas de salto en todas las muestras tienen capacidad de movimiento dextral. Este registro cinemática a lo largo de las rampas frontales y oblicuos soporta modelos anteriores ^17-19, así como los datos de error de mesoescala. Estas muestras de mano son novedosa manera de analizar las estructuras internas que pueden no ser accesibles en el campo.

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 este tipo de unión saliente-cavidad mediante la combinación de datos de fallo multi-escala recogidos sobre el terreno con un modelo de caja de arena push-bloque, que reproduce la geometría a gran escala de la zona del campo. El experimento modelo de caja de arena representa un período de tiempo más largo de la deformación de los juegos de fallas de mesoescala - suponemos que los juegos de fallas más jóvenes acomodados de la geometría veces observada. Por lo tanto, el modelo de caja de arena, en conjunción con los conjuntos de fallas, se puede utilizar para realizar un seguimiento de la deformación hoja de empuje y determine detalles de la geometría basal subyacente.

Para que este enfoque combinado para tener éxito, los siguientes pasos críticos deben tomarse en el experimento de campo y la caja de arena. Para la parte de campo, es fundamental para determinar la escala de homogeneidad culpa - juegos de fallas que no se conservan en escalas equivalentes no se pueden comparar directamente. Además, una gran población de fallos (≥ 30 juegos de fallas) es necesario medir con el fin de garantizar los conjuntos de datos estadísticamente fiables ^9. Por otra parte, los fallos se deben medir lejos de heterogeneidades, como contactos de ropa de cama, con el fin de evitar las variaciones de tensión locales. Incluso las variaciones microescala, como impurezas, en un rango de tamaño de grano y la gran cantidad de tensión (Fry> 1.8) pueden influir en el desarrollo de mesoescala fractura mediante la creación de planos de foliación y otras heterogeneidades. Para la parte experimental, el modelo de caja de arena debe imitar la geometría del campo lo más estrechamente posible. Es recoDED que la casilla de ser construido en un alcance mayor que el área de campo, con el fin de evitar complicaciones borde-efecto. Las Regiones macroescala también se ampliaron, por la misma razón. Es importante que el tamaño de grano de los imitadores de arena de comportamiento Coulomb ²⁰ - un tamaño medio de grano de ~ 0,5 mm se recomienda ^21. Por último, una vez que el experimento se está ejecutando, es fundamental que las fallas a gran escala y se pliega en forma de las mismas orientaciones y el orden (por ejemplo, ruptura hacia adelante, hacia atrás de última hora, etc.) como se observa en el campo. De lo contrario, las estructuras formadas en el modelo no se pueden comparar con los datos de campo, incluso si se ven similar.

Los resultados de este estudio son comparables a, y el apoyo, el trabajo previo realizado en esta área con base en FEMENINO ^17,22, y proporciona más detalles de la historia cinemática. Esto sugiere que los datos detallados de fallas, medidas en las zonas que han deformado por mecanismos elastico-fricción, puede be utilizado para desarrollar modelos cinemáticos más detalladas que algunos modelos de sistema. Aunque la recolección de datos de fallas y análisis es laborioso y consume mucho tiempo, este método puede ser más accesible que el ordenador y el modelado analógico, y es menos costoso. Fracturas y fallas son a menudo se pasa por alto ²³ - muchos geólogos ver deformación de la corteza superior en leves y sin efecto de los patrones. Sin embargo, una gran parte de la corteza - la parte superior ~ 15 km - deforma por fallas y otros mecanismos elastico-fricción. Este trabajo sugiere que una cantidad significativa de la historia geológica se almacena en la corteza superior y es fácilmente disponible para el análisis.

Se demuestra que incluso en los casos más simples, tales como examinó aquí, las estructuras conservadas en la corteza superior no necesariamente imitan la geometría basal subyacente. Los análisis detallados de fallas pueden revelar sutilezas que no se pueden revelar con los patrones de mapa, los estudios de fallas conjugado estándar y / o equipo modelos, como la FEM. Utilizando un modelo de caja de arena puede ayudar a explicar por qué algunos de estos patrones sutiles existen. Este método presentado aquí es simple, fiable y fácil de replicar. Que potencialmente puede cambiar el número de geólogos perciben el papel de los fallos y flujo cataclástica, y lo que nos puede decir. Este método se puede utilizar para volver a examinar, y descubrir más detalles cinemáticas, de las zonas de campo no estudiadas, y puede ser fácilmente modificado para dar cabida a los ajustes geológicos, excepto los cinturones de empuje abatible. Este enfoque tiene profundas implicaciones en términos de seguimiento controlado fractura de flujo de fluido en la corteza superior, así como la forma en pliegan-cinturones de empuje mantienen la forma cónica crítico en los cruces saliente-recreo.

La principal debilidad de este enfoque es que el modelado caja de arena puede no ser capaz de reproducir historias geológicas complejas. Por ejemplo, en los casos en que existen direcciones de acortamiento variable, el tiempo y la dirección de los acontecimientos deben ser rastreados cuidadosamente en el campo y luego replicadoscon diferentes flexiones de bloques en el modelo de caja de arena. Sin embargo, la arena probablemente no preservar estas diversas direcciones de acortamiento porque la arena fluirá y no será mantenido capas de ropa de cama. Este problema puede ser resuelto mediante la adición de aceite o vaselina en la arena, para hacer que la arena más cohesiva. Pero, a continuación, la arena no se comportará como un material de Coulomb y, por tanto, no pueden modelar la deformación en la corteza superior. Se requiere trabajo adicional para desentrañar los sistemas naturales más complejos, tales como situaciones en las que la geometría del sótano no es la única variable.

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.