Alan Verileri ve Analog Sandbox Modelleme bir Kombine Yaklaşımla araştırılan bir Çıkık-girinti Junction Kinematik Tarihi
Summary
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.
Abstract
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.
Introduction
Fold-itme kemer bitişik kabartmaların bindirme yaprak girintiler veya enine bölgeleri 1,2,3 tarafından ayrılmış olan kabartmaları (veya kesimleri), oluşmaktadır. girintiye belirgin geçiş yapılarının çok yönlü bir paketi içeren, belirgin karmaşık olabilir ve kemer geliştirme-itme kat kritik ipuçları tutabilir. Bu yazıda, dikkatle iyi deformasyon kat bindirme kuşaklarının içinde kalabilirler anlamak için, çok ölçekli arazi verileri ve bir kum modeli bir arada kullanarak, bir çıkık girinti kavşak inceleyin.
Merkez Utah segmenti ve Leamington enine bölgenin kavşak çeşitli nedenlerle (Şekil 1) için çıkık girinti kavşaklar çalışmak için ideal bir doğal laboratuvar olduğunu. İlk olarak, segment içinde maruz kayalar enine bölgeye 4 içine kesintisiz devam etmektedir. Yani, deformasyon desenleri sürekli takip ve kavşak arasında mukayese edilebilir. S econd, kayalar esasen monomineralik, bu nedenle arıza şekillerindeki değişim birimlerinde heteronjenitelerin bir sonucu değil, ancak bunun yerine genel katlama yansıtmak ve çalışma bölgesi 4 sokmak. Böyle Kataklastik akışı Üçüncüsü, elastico-sürtünme mekanizmalar, orta ölçekli fay desen 4 doğrudan karşılaştırmalar için izin alan alanı boyunca deformasyonu destekli. Son olarak, genel olarak taşıma yönü segmenti ve enine bölgenin uzunluğu boyunca sürekli olarak kalmıştır; Bu nedenle, yön kısaltılması değişimler korunmuş deformasyon desenleri 4 etkilememiştir. Tüm bu faktörler segment ve enine zonu boyunca deformasyona etkilemiş olabilir değişkenlerin sayısını en aza indirmek. Sonuç olarak, korunmuş yapılar öncelikle çünkü alttaki taban geometrisi 5 bir değişiklik meydana tahmin.
Güncelle / 54318 / 54318fig1.jpg "/>
Şekil indeksi, haritanın 1. örneği. ABD'nin batısındaki Sevier kıvrım-bindirme kuşağı, büyük Kabarmaların, kesimleri, girintiler ve enine bölgelerini gösteren. Şekil 2 (İsmet ve Toeneboehn 7 değiştirilmiş) kutulu alanı ile gösterilir. Bir görmek için buraya tıklayınız Bu rakamın daha büyük bir versiyonu.
Katlanır ve Orta Utah segmenti ve Leamington enine bölgesi içinde sokmak, deformasyon mostra ölçekli öncelikle meydana elastico-sürtünme rejim içinde, yani derinliklerinde <15 km, gerçekleşti (<1 m) faylar ve kataklastik 4,6 akış . bindirme istifinin taşınması ve katlama elastico-sürtünme mekanizmalar öncelikle gerçekleşti, çünkü biz detaylı bir arıza analizi Leamington enine bölge ve th kinematik tarihinin içine daha fazla fikir verebilir tahmin e bodrum geometrisi altında yatan. Bu hipotezi test etmek için, biz (Şekil 2) Merkez Utah segmentinin kuzey kısmı içinde ve Leamington enine bölgede boyunca kayalara korunmuş fay desenleri toplanmış ve analiz edilmiştir.
Şekil macroscale topografik harita 2. örneği. Şekil 1'de kutulu alan Gölgeli kabartma topografik haritası. 4 Bölgeler katı beyaz çizgilerle ayrılır. Proterozoyik Caddy Kanyonu kuvarsit (PCC) arasındaki Yatak rehber, Proterozoik Karşılıklı kuvarsit (PCM) ve Kambriyen Tintic kuvarsit (Ct) gösterilmektedir. Kesik çizgiler, bu alanda dağların eğilimi göstermektedir. Yerleşim yeri numaralı siyah kareler ile gösterilmiştir. Birinci dereceden lineasyonlar (İsmet ve Toeneboehn 7 değiştirilmiş) katı gri çizgi ile gösterilmiştir.ftp_upload / 54318 / 54318fig2large.jpg "target =" _ blank "> bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Sandbox deneyleri karşılaştırmak ve arıza verilerini desteklemek için yapılmıştır. Frontal ve eğik rampaları ile bir itme-blok sanal modeli, etrafında korunmuş yapılar bizim analizlerini yardımcı olmak için kullanıldı ve Leamington enine bölge (Şekil 3) 7. Bu yaklaşımın amaçları dört kat şunlardır: 1) orta ölçekli fay desenleri tutarlı iseniz sanal modeli destekler ve alan veri açıklar ise, 2) sandbox modeli olmayan yapılarda daha fazla ayrıntı sağlıyorsa, 3) belirlemek belirlemek belirlemek sahada gözlenen ve 4) bu kombine alan deneysel yöntem kullanışlı ve çoğaltmak kolay olup olmadığını araştırdık.
Itme blok m Şekil 3. ÖrnekBoş Sandbox modeli odel. Fotoğraf. Güney ön rampa (SFR), eğik rampa (OR), kuzey ön rampa (NFR) ve dört Bölgeler (1-4) etiketli (İsmet ve Toeneboehn 7 değiştirilmiş). Tıklayınız daha büyük bir versiyonunu görmek için bu figür.
Protocol
Representative Results
Discussion
Merkez Utah Sevier kat-bindirme kemer segmenti ve kuzey sınırı, Leamington enine bölge çıkık girinti kavşaklar (Şekil 1) çalışmak için ideal bir doğal laboratuvar olarak hizmet vermektedir. Bu kavşak boyunca, taşıma yönü sabit kalır ve itme yaprak kavşak genelinde kesintisiz, bu nedenle tek değişken yatan bodrum geometri 5'tir.
Burada, tarla alanının büyük ölçekli geometri çoğaltır bir itme-blok sanal modeli ile alanında toplan…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
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.
Materials
| 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, ~0.5mm |
| 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
- Marshak, S., Wilkerson, M. S., Hsui, H. T., KR, M. c. C. l. a. y. Generation of curved fold-thrust belts: Insights from simple physical and analytical. modelsThrust Tectonics. , 83-92 (1992).
- Mitra, G., S, S. e. n. g. u. p. t. a. Evolution of salients in a fold-and-thrust belt: the effects of sedimentary basin geometry, strain distribution and critical taper. Evolution of Geological Structures in Micro- to Macro-scales. , 59-90 (1997).
- Weil, A., Sussman, A., A, S. u. s. s. m. a. n., A, W. e. i. l. Classifying curved orogens based on timing relationships between structural development and vertical axis rotations. Orogenic curvature Geol. Soc. of Am. Special Paper. 383, 205-223 (2004).
- Ismat, Z., Mitra, G. Folding by cataclastic flow at shallow crustal levels in the Canyon Range, Sevier orogenic belt, west-Central Utah. J. of Struct. Geol. 23 (2-3), 355-378 (2001).
- Tull, J., Holm, C. Structural evolution of a major Appalachian salient-recess junction: Consequences of oblique collisional convergence across a continental margin transform fault. Geol. Soc. of Am. Bull. 117 (3), 482-499 (2005).
- Ismat, Z. Block supported cataclastic flow within the upper crust. J. of Struct. Geol. 56, 118-128 (2013).
- Ismat, Z., Toeneboehn, K. Deformation along a salient-transverse zone junction: An example from the Leamington transverse zone,Utah, Sevier fold-thrust belt (USA). J. of Struct. Geol. 75, 60-79 (2015).
- Reed, F. S., Mergner, J. L. Preparation of Rock Thin Sections. Amer. Mineral. 38, 1184-1203 (1953).
- Underwood, E. E. . Quantitative Stereology. , (1970).
- Fry, N. Random point distribution and strain measurement in rock. Tectonophys. 60 (1), 89-105 (1979).
- McNaught, M. A. Estimating uncertainty in normalized Fry plots using a bootstrap approach. J. of Struct. Geol. 24 (2), 311-322 (2002).
- De Paor, D. G. An Interactive Program for Doing Fry Strain Analysis on the Macintosh Microcomputer. J. of Geol. Ed. 37 (3), 171-180 (1989).
- Ismat, Z. Folding kinematics expressed in fracture patterns: An example from the Anti-Atlas fold-belt, Morocco. J. of Struct. Geol. 30 (11), 1396-1404 (2008).
- Reches, Z. Faulting of rocks in three-dimensional strain fields: II. Theoretical analysis. Tectonophys. 95 (1-2), 133-156 (1983).
- Reches, Z., Dieterich, J. H. Faulting of rocks in three dimensional strain fields: 1. Failure of rocks in polyaxial, servo-control experiments. Tectonophys. 95 (1-2), 111-132 (1983).
- Ismat, Z. Evolution of fracture porosity and permeability during folding by cataclastic flow: Implications for syntectonic fluid flow. Rocky Mount. Geol. 47 (2), 133-155 (2012).
- Kwon, S., Mitra, G. Three-dimensional kinematic history at an oblique ramp, Leamington zone, Sevier belt, Utah. J. of Struct. Geol. 28 (3), 474-493 (2006).
- Casas, A. M., Simon, J. L., Seron, F. J. Stress deflection in a tectonic compressional field: A model for the northeastern Iberian chain, Spain. J. of Geophys. Res. 97, 7183-7192 (1992).
- Apotria, T. G. Thrust sheet rotation and out-of-plane strains associated with oblique ramps: An example. J. of Struct. Geol. 17 (5), 647-662 (1995).
- Hubbert, M. K. Theory of Scale Models as Applied to the Study of Geological Structures. Geol. Soc. of Am. Bull. 48 (10), 1459-1520 (1937).
- Schöpfen, M. P. J., Steyrer, H. P., Koyi, H. A., Mancktelow, N. Experimental modeling of strike-slip faults and the self-similar behavior. Tectonic Modeling: A volume in honor of Hans Ramberg Geol. Soc. of Am. Mem. 193, 21-27 (2001).
- Kwon, S., Mitra, G., Sussman, A., Weil, A. Strain distribution, strain history and kinematic evolution associated with the formation of arcuate salients in fold-thrust belts: the example of the Provo salient, Sevier orogeny, Utah. Orogenic curvature Geol. Soc. of Am. Special Paper. 383, 205-223 (2004).
- Elliott, D. The motion of thrust sheets. J. of Geophys. Res. 81, 949-963 (1976).
