【doc】正断层与逆断层断坡上,下盘变形的分析模型

【doc】正断层与逆断层断坡上,下盘变形的分析模型 正断层与逆断层断坡上,下盘变形的分析模 型 , 功层,, /lf正断层与逆断层断坡上, 下盘变 形的分析模型 BielKilsdonk 】y瑚ondC?Ftetcher 一 , 引言 P强,弓 fI,吕 棼生簪 错镟一逆冲蠼形体向前绿逐渐尖灭,其基底滑脱上攀逆断礁部分.诸如冲断背祭和双重 构造等主要构造都在J垄断城形成.在张性地带.类似于逆断坡的构造是低角度正断层上的断 坡.n敞正断坡(田1).尽管最近几年^们识别正断坡.坦张性梗形体逐渐尖灭的 形态说明这里可以把正新城看作帮谓镀一逆冲楔形体中的逆断坡一样重要.Wernicke. umhfie【ftq8韶Gjbbsf1q84)曾提出沿正断坡F滑产生复杂构造,如混杂角 砾岩带和张性双重构造.Martin和BarU~yc1986)描述过内华达州W0rthingto山 脉的一个正断坡.十分难得.沿着逆断层也可见到正断坡(Knipe,lg8亩. Mccray和Eitts(1987)研究了砂箱模型中正断坡的运动学特点.逆断层在断坡的 上方形成(图2).本文的研究则具分析模型提供了在断坡上的变形,应力和构造演化的 定量模式.分析模型用于研宄两种状态下的逆冲断坡的变形,一是上盘宽度远比断坡宽度太 的逆冲断玻;二是}艘窝崖远:,睁毽帮摩小的逆冲断被在这些镤型中下盘足剐睫的,一耐且 断城呈光滑嘧线状我们的模型在两个方面同.?所讨沧的上盘变形既包含前进道断坡 的双盈构造的形成.包含后退正断城上混杂角砾岩带的形政.宴酾i上,不论上盘迁是F盘 都可变形;0断坡具有更为理想化的面状形态.与Ber90r,a'ohmonft98098日 和Wietschkofl979.I9日I)的模型一样.我们的解决弗法是近El的,耐且慢 慢对适当的倾角(不大于ts一20oJ来说是成立的.因却把两和介质都当作毕空间来 处理.因此,我的模型适用于断渡宽度远圮上翟地晨厚度小的情况,同样也适用于研究那些 方商不痢的断层上的形意各异的断坡 正麓 一= }断奠宽度『 图l在逆冲断罢发育的遵断玻和正断层 上发育的正断坡.逆冲断盖上很少出 现正断坡正断层上很少出现逆断坡. l5 &韶o 圈2?正断层(正断埴,罢之上空彤的砂 箱模型.断坡之上形戚逆断层(McCtay 和EItis.1g87) 一 一 二?模型 Berger和Johr~onfI980)系统地带述_r逆冲断坡上滑引起的变形和l拇遣{胄亿的 草力辛模塑其镆型为:一个线拈性,不_口1鸡的半空蜘在刚琏1=盘之上的无摩擦平面上 滑功.滑动丽有与两个邻平面捐连接薛光滑曲线状逆冲敏递冲断破的最太坡角是I8 ... 20国上盎遗个毕宅河.其结躁便适阁于土盈潭度戈断城窜度太的情况通过翘对 毽挥浅粘矬流变学和低垃鹱瑶.借助迭加滑动面中的付立时分基的线性拽立群便可得到变 形的合适解.这是一种和&nf,~rdfl989j所应用的方法桤同的标准方法,nford 用它获得受基庭位移复杂应力分布作用的弹性蔓彤岩催的应力分布 在我们的模型申.可变形的粘洼半空间代替了Berger和Jobnson的尉性下盏.因 此.滑动面也变成了可变形的一般说来,下盘的桔性和上盘不同变形完全归因于经过断 坡的滑动且忽略了任河区捌性缩短和伸长.若上,下盘褶同.日?必须考虑区域性变形. 在有限的情况下,软弱滑动面棱当作无摩擦面处理.形成两种介质阅屏面的滑动面是圆 柱状的.其母线垂直于滑动方向,因此变形是平面变形.婿动面在其平均平面Z=O之 上的高度是 Z=(x.t)cI】 让n和3分别代表滑动面的法线和 切线(圈3).在滑动面上无i台正应 力还是剪盅力郭是莲续的.井且因为断层 是无摩擦的.后者便为零 dnn(x.).=-==口nn(x.)(2, a旧(x.曲)=o朋(X.)=0 图3?正弦滑动面上局音蛙岛坐 标rl和切鳃坐标s 式中o.代表下部介质申的分量.在影响尺度内,两种介质在滑动期闻保持完全接 触.如果速度的张向分量连续.砌下面的薹求就得到满足. V(x.t41)=V^(X.)(3) 滑动面的形状 主要影响的滑面由长平面相隔的正断坡和逆断坡交替出现构成(图4a).虽然从遭 断坡向正断坡有一个大规模的微小流动,但因为断坡的宽度w远比平面的宽度屯一w 小.断坡其实就是独立掏造.由于滑动面上既有正断坡又有逆断城,就可对两者进行对比. 同样这里也处理,种正断坡交替出现的情况(圈4b)正断坡由长而平缓坡平 酉所分隔,同时迁可控到正断坡上相同局都变形的交替形式. 这种分析倥涩用于特定的墟角.即最大坡蠢为20.且在断坡斜面上最初出现的斯 坡在遮和近诎窿上.任意滑动面结构的裁幼是该结构付立叶分量{【{c动的和四面基 本解为芷譬滑动面提供r大最舶物理解释. 圈4?a?砖苜?fx】曲丹 害糟蕾由眨早藿丹璃缸l蓖爵篁和正撕啵蹲 期世阵鬟f谊长L】阿虞.暂鞋鼻虞一-.膏廑 一2h.平性虞一,一曹蛐惜蕾 西方向.b但宵一种墟空着}|. , 刍—=气==j=?=_-=.———— ? l' 一一, II-,"-_-? I7 有了,I-进修正.我们壹}桥仿jlflB0rger和0o陟0ntI980}的分静于 Flel~tleff1917,进…步详懿论述丁这种初步分拆.接照黄铡,我们规定正应力是张 性.负应力为压睦,压力为平均压惠力,并和平均盥力相反. 假想这样一种基车态.滑动面为完整平面.两十半空间互相滑过,且没有内部变形. 这里貔们培定相对于—部介质约速度,其速凄分量为: VX=V V,x=0(d) Vz=Vz=0 其中横表示基率状态,撒表示下部介质中的一个分量.基车状态的应力分量为? 0?(:,)?=0,2z-_z(8) o砣=o:0 地压应力(Pgh)垂直梯度忽略不计. 现在让滑葡面转化戚一个正弦形状t (x)=ADOS(x)'6I A为波幅,L--2~./为波长.若应用于这种面.赠速度和应力分爨c4)和(日 不再满足边界条件(2)和(3,. 为了使边界条件f2)和(3】满足期望的近似值.我们垮加一个扰动漉.对上半空何 来说.蔼l足线粘性流体流动的方程躺合适速度和应力分量是t ^ 一 ^ uz;(昆+b(^z))esin(x) ^一 ^. Ux=一(a+b(z-I))ecos(X) A一 1t 0=2rlf巨4-b(九z—1)le008(x) A一 ^- 0?(=219【a+b(Xz一2))esia(x) A一 ^_ Ozz=-'2n(曩+b(z)】esIn(x) 对下半空间来说是,. 一 z uZ=f0+d(z)lesia(X) 一 墨 uX:fc+d(z+1)Iec?(X) I8 ? d.=2'lc+d(^z+I)Je.c圆(x)f ,Ix=一2竹'^【c+df^z+2)le^.sin(^x)J 三r.=2竹—(c+df^z)e^tsin《^x)J'B, 其中a,b,c和d是应用边界条件确定的任意常量.值(7】和1日)必要时由滑 动面运新碱小. 把边界条件l2】和l3)扩展到斜坡的第一级(Fletcher,I977).由'6'得 进而得 6/ox:一(^A)sin(^x)'9) x,O)毫cr22,00'2…,_7fIo)I-10A0口-tf0)I^^,n'oxt(x,0)=o,J,(x.)=0… u-(x.0)+(^)sin(^x)=ufx.)I将式(7)和(8)代人(i0)得任意常量的四个代教方程,其爝为? a=b=一VA^",/(竹+竹) c=一d:VAX"/(竹+"')(ii) 断坡的周期性阵列t 由长平面分隔的短断坡的周期性阵列的解可得到筒单断坡的结果(圈4a'.如果断 壤的宽度和平面长度的比值小,剐断设闻的干涉可以忽略. 圈4a中的周期性序列由下萝嘻有限级教表示t N x:ET-A,009(^)(I2)' lI 其中,YI={搴in【(2k一.1)】.】}/f(2卜1) AK一8h(-1)sin{(2k-i)^w/2)/[w^,c(2k-I)l =(2k-t) L=2,c/X是阵列的重复距离. N的值决定了滑动面的形状.N.10时断坡是阀圆形.N--100时拐角极尖.H一?时拐 角完全成为尖角.在付立叶极效中.极限尖角形状Ak的展开是付立叶系数.嗣为这种形 状在斜坡上是不连续的.其藏断的付叶级教未被很好地表述.Gibbs因子触( Lanozcs.1961)改进了表达的收敛和可搬性特征.这样我们就可以处理圆滑了的面状 断坡.如果没有Gibbs因子.我们只能处理类似于Berger和~hmoncl97那种 l9 光滑蠡-够, 在(7).(日).{lJI中由^k代替^,Ak代替A,gk,bk,ckd盼剐代替 8b,c,d就-j得每个分蠼的鹿力,速度和系数 苏生ji孽谨自《Teo~ophi》.163l|989) 彭建兵授 口一纽约西部下志留统中的遗迹属:,= Tremichnus(孔迹) (.1n amesD?Eckert6K匕J/ 列叔在肘美国纽约洲西瓶克林梗群下郝早志留世棘皮葡物群研究期阔.新近发现了遗迹化石 TiemichnusCys~usBrettlg88(泡沫孔迹)这一值得注意的倒证.它是从 uquoit河的一条支漉北岸的一个露头上,在谖群鹰都向上近2一妊的斌罗答页岩(相当 于兰多维列晚期C6层)中采集到的.这个位置在已往叫戚罗谷.如今叫掰哈特佛德镇的 水桥街西面2.8公里处.有关该妊出露地层的详细描述,读者可参看吉毫6待(01tiette) 的文章.fl94l卜,l7s). 这块标本存放在加拿大安太略,多伦多.皇家安大路博物馆无脊椎古生物都的收霜}誉 中.值得注意的几个问熙是:酋先,Tre=ichnC坶ti0的延悼范围,以前知道是从志 鹭纪(温洛兑阶,欧洲J到石炭纪现扩大到早志鹭世.其次.许多凰形抛物线凹坑 嵌人于多茎板海百合茎中.使其变得如此膨胀.以致于使得这个棘皮动物的亲缭关泵不明. 实际上.它的发现.我最韧认为可艟属多技苔辞虫类或多技珊瑚类.然而.根据一端(圈 l?A)沿着方解石解理面的破损情况以及根据所揭示的各茎援关节面突出于任一端的情 况.证明了它与棘皮动物的采缘性是无疑的.像海林檎和其他海蕾类棘皮动物在威罗咎页岩 中是没有的.并且在下克林顿群中一般也极为少见.这块标率技认为是海百合的成目.根据 与这块标本相伴生的茎板,固瞢器和骨板种类的特征来看.在戚罗谷页岩沉积期阃, 海百合 存在着多样性和地方性的丰富组合.然而,仅仅可辨认到属的海百合Prota~oofinusn' sp?也发现在这些地层中.它的茎板直径簧比具有坑状多茎板类的那些茎扳直径,j,得 多,井具有不同的关节面.因此,寄主海百合所属亲缘关系是不清楚的. 这个多茎板海百合茎长39l,,直径从ll—l4--.它呈现出严重的畸形,其原西是 由于超童的钙质骨嚣分泌物呈柱状生长而嵌人的结果.而且,这个多茎板海百合茎的直径摩 胀了大约两三倍(圈1,A.B),在这个够胀过程中卷人的茎板变得融成一块了.从 而使这段茎的关节僭化,变硬(圈I?C.D》.其实.这个茎板融熔体大橇由于增蛋 了抵抗关节分嵩鲍力.为这块标本保存起到了良好的作用.这个赶量钙质分泌傩.依次被大 量的田形抛物龋的凹坑所覆盖,这些凹坑总计2q0个,这都是因为T?CyJt]cus所遗 20 一逛微一