褶曲と押し出し帯および堆積くさびの力学

圧縮的なプレート境界に沿った褶曲と押し出し帯および堆積くさびの全体的な力学は、動いているブルドーザーの前にある土または雪のくさびに類似していると考えられています。くさびの内部の材料は、臨界テーパーが達成されるまで変形し、その後は安定的に滑り続け、先端部で追加の材料に遭遇するにつれて一定のテーパーで成長します。臨界テーパーとは、基底のデコレメントを含むすべての場所で水平圧縮下で失敗の寸前にあるくさびの形状です。臨界テーパー未満のくさびは押されると滑らず、内部的に変形し、臨界テーパーが達成されるまで表面傾斜を急にします。地殻の上部10–15 kmにおける一般的なケイ酸塩堆積物および岩石は、孔隙流体圧の弱化効果を考慮して修正された経験的なクーロン破壊基準によってほぼ表現できる圧力依存的な脆性圧縮強度を持っています。陸上および海底クーロンくさびの臨界テーパーを予測するシンプルな解析理論が開発され、3つの方法で定量的に検証されました：第一に、乾燥した砂の実験室モデル実験は理論と一致します。第二に、西台湾の活発な褶曲と押し出し帯における既知の表面傾斜、基底傾斜、孔隙流体圧を使用して、くさび内の有効内部摩擦係数を決定し、μ = 1.03とし、基底のスライド摩擦のバイアーリー経験則に整合しています、μ b = 0.85。この基底摩擦に対する内部強度の過剰は、台湾くさびが重なり合った押し出しによって高度に変形しているにもかかわらず、最適な方向で常に摩擦滑りが可能であるほどに広範囲に破断していないことを示唆しています。むしろ、全体的な内部強度は、最適でない方向に沿った摩擦滑りと、観察された幾何学的に複雑な構造の一部を引き裂く必要によって制御されているようです。第三に、上記のμ bおよびμの値を使用して、観察されたテーパーに基づいて他のいくつかの活発な陸上および海底堆積くさびのハバート・ルーベイ流体圧比をλ = λ bと予測し、すべての場所で静水圧を超える値を見つけます。これらの予測された過圧は、一般的な石油掘削経験を考慮すると合理的であり、利用可能な特定のくさびで近くの断片的な井戸データと一致します。ここで発展した圧力依存的クーロンくさび理論は、デコレメントが温度または岩石の種類による圧力非依存的な塑性挙動を示す場合に破綻することが期待されています。この破綻の影響は、約15 kmを超えるくさびの厚さで肩の急激な減少として観察され、これは典型的な地熱勾配における石英に富んだ岩石の脆性-塑性遷移の予測深度です。私たちは、褶曲と押し出し帯および堆積くさびが圧縮下でのブルドーザーくさびの力学を持ち、通常の実験室での破壊と摩擦強度が上部地殻における山の形成プロセスに適していると結論付けます。