Jump to content

Критическая конусность

В механике и геодинамике критическая конусность — это угол равновесия, образованный дальним концом клиновидного скопления материала, который толкается ближним концом. Угол критической конусности является функцией свойств материала внутри клина, давления поровой жидкости и прочности разлома (или деколлемента ) вдоль основания клина.

В геодинамике это понятие используется для объяснения тектонических наблюдений в аккреционных клиньях . Каждый клин имеет определенный «критический угол», который зависит от свойств его материала и действующих сил. [1] [2] Этот угол определяется легкостью, с которой происходит внутренняя деформация по сравнению с скольжением по разлому основания (деколлемент). Если клин деформируется легче внутри, чем вдоль декольте, материал будет накапливаться, и клин достигнет более крутой критической конусности до тех пор, пока большой угол конусности не сделает внутреннюю деформацию более трудной, чем скольжение вдоль основания. Если базальное декольте деформируется легче, чем материал внутри, произойдет обратное. Результатом этих обратных связей является стабильный угол клина, известный как критическая конусность.

Когда естественные процессы (такие как эрозия или увеличение нагрузки на клин из-за образования морской или ледяной шапки ) изменяют форму клина, клин реагирует внутренней деформацией , возвращаясь к критически конической форме клина. Таким образом, концепция критической конусности может объяснить и предсказать фазы и стили тектоники клиньев.

Важным предположением является то, что внутренняя деформация клина происходит за счет фрикционного скольжения или хрупкого разрушения и, следовательно, не зависит от температуры. [3]

Механическая количественная оценка

[ редактировать ]
Схематическое изображение клина отложений, сдвинутого со склона (например, изгибающейся вниз пластины ) силой. х . В состоянии механического равновесия сила сопротивления, параллельная наклону основания (обозначен красной стрелкой), будет равна толкающей силе. Свойства материала и величина сил определяют критический угол. клина.

Концепция критического конуса предполагает механическое равновесие , что означает, что сила сжатия (тектонический толчок), создавшая клин, будет равна силам сопротивления внутри клина.

Силы сопротивления

[ редактировать ]

Этими силами, противодействующими тектонической силе, являются нагрузка (вес) самого клина, возможная нагрузка вышележащего столба воды и сопротивление трения у основания клина (это прочность на сдвиг у основания, ). Таким образом, механическое равновесие означает:

нагрузка клина + нагрузка воды + = тектонический толчок

Первое слагаемое в этой формуле обозначает силу сопротивления нагрузки клина вдоль основания клина. Эта сила представляет собой плотность материала клина ( ), умноженное на гравитационное ускорение (g), действуя на поверхности с размерами dx и dy ( единичные векторы ). Это умножается на синус угла основания клина ( ), чтобы компонент был параллелен основанию:

нагрузка клина =

Второй срок ( ) — сила сопротивления нагрузки возможного столба воды на вершине клина. Аккреционные клинья перед зонами субдукции обычно покрыты океанами , и вес морской воды на вершине клина может быть значительным. Нагрузка столба воды равна гидростатическому давлению столба воды, умноженному на коэффициент (угол между вершиной клина и основанием клина), чтобы компонент был параллелен основанию клина. Гидростатическое давление рассчитывается как произведение плотности воды ( ) и гравитационное ускорение (g):

нагрузка воды =

Третий срок ( , прочность на сдвиг у основания клина) можно определить по критерию Мора-Кулона :

В которой S 0 сцепление материала у основания, коэффициент внутреннего трения , нормальное напряжение , а P f – давление поровой жидкости . Эти параметры определяют устойчивость к сдвигу у основания.

Механическое равновесие

[ редактировать ]

Механическое равновесие означает, что силы сопротивления равны толчку. Это можно записать как:

Здесь предполагается, что толкающая сила действует на общую высоту клина. Поэтому она записывается как интеграл силы по высоте клина, где z — направление, перпендикулярное основанию клина и параллельное вектору H.

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Чаппл (1978)
  2. ^ Дэвис и др. (1983)
  3. ^ Дэвис и др. (1983)

Источники

[ редактировать ]
  • Чаппл, ВМ ; 1978 : Механика тонкокожих складчато-надвиговых поясов , Бюллетень Геологического общества Америки , 89 , стр. 1189–1198.
  • Дэвис, Д.; Суппе, Дж. и Дален, Ф.А .; 1983 : Механика складчато-надвиговых поясов и аккреционных клиньев , Журнал геофизических исследований 88 (B2), стр. 1153–1178.
  • Дален, ФА; Суппе, Дж. и Дэвис, Д .; 1984 : Механика складчато-надвиговых поясов и сплоченная кулоновская теория аккреционных клиньев , Журнал геофизических исследований 89 (B12), стр. 10,087-10,101.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: a27fdaa00ca6d6eef6d871ffeb542e8e__1528802880
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/a2/8e/a27fdaa00ca6d6eef6d871ffeb542e8e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Critical taper - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)