滑脱褶皱多余面积与滑脱面深度和核部构造高度的数学关系OA

滑脱褶皱是所有断层相关褶皱中概念上和几何形态上最简单的褶皱,对其研究主要集中在几何分析和成因机制。大多数滑脱褶皱作用的几何分析相对简单,早期的褶皱三角形数学模型后期发展为多种几何模型,这些褶皱模型的多余面积理论模型计算仅与褶皱两翼长度和倾角有关。实际应用却广泛使用多余面积-深度-应变(ADS)方法与来计算滑脱面深度和缩短位移量及地层平行应变,说明理论模型与实际应用存在脱节问题。据此本文建立了几种特殊类型的滑脱褶皱多余面积与滑脱面深度之间理论关系。根据滑脱褶皱变形的多余面积和滑脱面深度定义,假设地层厚度恒定,且已知褶皱核部构造高度(crestal structural relief)及两翼地层倾角,本文建立了如箱状滑脱褶皱、抬离(lift-off)滑脱褶皱、两翼倾角对称的滑脱褶皱及两翼倾角不对称滑脱褶皱等侏罗山式滑脱褶皱的不同构造几何样式多余面积与地层深度之间数学关系,获取了滑脱褶皱变形缩短量和滑脱面深度快速计算方法。需要特别指出的是,按照几何学原理,箱状滑脱褶皱几何形状基本不变,而抬离(lift-off)滑脱褶皱则向上转变为尖棱褶皱。对称褶皱和不对称褶皱由于非能干塑性层存在,在特定的褶皱变形层上下,其多余面积与滑脱面深度数学关系不同,在此称之为转换层或转换滑脱层,在此转换层上下,除了构造几何样式不同,构造变形机制也有差异。如果假设不对称和对称滑脱褶皱完全由纯剪切作用和纯挤压作用形成,缩短量不变,其多余面积-深度数学关系模型在转换滑脱层上下完全符合多余面积定义,该类滑脱褶皱至少存在两个滑脱面,一个是常见滑脱面(底部拆离层),另外一个是底部拆离层之上的呈屈曲形状的滑脱转换层面作为顶部滑脱面。最后讨论了滑脱褶皱形成机制及滑脱褶皱理论模型存在不平衡现象原因。