11. 執(zhí)行應(yīng)變分析

您可以在Strain Analysis菜單上使用Kine3D-1命令來(lái)進(jìn)行以下計(jì)算:

  • 計(jì)算當(dāng)前層面的長(zhǎng)度。
  • 將層面的長(zhǎng)度與端點(diǎn)之間的水平距離進(jìn)行比較。
  • 計(jì)算縮短或延長(zhǎng)比例。
  • 計(jì)算各個(gè)方向的變形量以找到主應(yīng)變方向。
  • 計(jì)算沿走向的縮短(延伸)的演變過(guò)程。
  • 計(jì)算同一層面上兩個(gè)點(diǎn)之間的曲線距離。

長(zhǎng)度值以水平坐標(biāo)系和變化百分比給出。 模型的邊界可能(也可能不)是構(gòu)造邊界,變化率和實(shí)數(shù)值是用于量化變形的重要參數(shù)。
注意:

  • 您計(jì)算的值對(duì)應(yīng)于擴(kuò)展過(guò)程和擠壓過(guò)程。 將當(dāng)前水平距離與構(gòu)造變形前的水平距離進(jìn)行比較。 該值不是內(nèi)部應(yīng)變。 一個(gè)簡(jiǎn)單的層面傾角為60度時(shí),對(duì)應(yīng)的值為–50%。 同樣,該值也不是總變形的量化,因?yàn)樵跊](méi)有任何斷層偏移量(offsets)的情況下,是無(wú)法準(zhǔn)確的量化位移量的。
  • 如果選定的對(duì)象是以時(shí)間為單位的,則使用快速時(shí)深鏈接(恒定速度為2km/s)進(jìn)行計(jì)算,這是SKUA·GOCAD中的標(biāo)準(zhǔn)做法。 這意味著計(jì)算值是沒(méi)有什么地質(zhì)意義的。

一、計(jì)算某個(gè)點(diǎn)附近的變形

使用Around a Point命令搜索層面或很多層面的主要應(yīng)變方向。 應(yīng)變方向可以應(yīng)用于區(qū)域數(shù)據(jù)集或給定構(gòu)造的比例( scale of a given structure)。該命令為每個(gè)層面創(chuàng)建兩個(gè)向量,給出應(yīng)變最大和最小的方向。 狀態(tài)欄上的消息指示計(jì)算出的最小和最大應(yīng)變的方向和值。 有關(guān)已找到主應(yīng)變方向的層面示例,請(qǐng)參見(jiàn)圖48。

圖48 搜索層面的主應(yīng)變方向;在限制角度(約90度)研究主應(yīng)變方向的設(shè)置。

1. 搜索主應(yīng)變方向

  1. 打開(kāi)對(duì)話框
    Kine3D-1 > Strain Analysis > Around a Point
    image.png
  2. Surface objects框中,輸入要在其上搜索主要應(yīng)變方向的層面(Surface objects)。
  3. Point區(qū)域中,在X,Y和Z框中鍵入要從中搜索主應(yīng)變方向的位置的坐標(biāo),或者單擊,然后在3D Viewer層面中單擊該位置。 該命令圍繞該點(diǎn)生成垂直剖面,并將沿這些平面的層面的長(zhǎng)度與層面與給定平面的交線的兩個(gè)端點(diǎn)之間的水平距離進(jìn)行比較。
  4. 要更改搜索方向的數(shù)量,請(qǐng)將Number of search directions滑塊移動(dòng)到要使用的設(shè)置。 默認(rèn)情況下,此值為18。這表示從北-90度到北90度每10度執(zhí)行一次搜索(例如,請(qǐng)參見(jiàn)圖49)。 您可以更改此數(shù)字,但是要確保方位角為整數(shù),我們建議您將該值保持18的倍數(shù)(或除數(shù))。
  5. 如果您已經(jīng)知道近似應(yīng)變方向,請(qǐng)選擇Restrict search angle check box復(fù)選框,然后執(zhí)行以下操作以將搜索方向限制在您認(rèn)為與結(jié)果接近的值附近:
    • 指定搜索方向(參見(jiàn)下一節(jié)內(nèi)容)
    • Azimuth angle tolerance degrees框中,鍵入定義研究區(qū)角度左右浮動(dòng)范圍的值,以度(0-90)為單位。例如,要在北緯80度到100度之間每2度搜索一次,您需要輸入以下值:
      • Azimuth: 90 degrees
      • Azimuth angle tolerance degrees: 10 degrees
      • Number of search direction: 21
        注意:在這種情況下,計(jì)算出的最大和最小方向是局部值。
  6. 要生成可導(dǎo)出表格,請(qǐng)選中Generate exportable table復(fù)選框。 該表列出了每個(gè)層面上對(duì)應(yīng)每個(gè)方向上的應(yīng)變率。
  7. 要在所有方向上繪制曲線,請(qǐng)單擊Advanced,然后選擇Draw curves in all search directions復(fù)選框。
  8. OK or Apply
    該命令自動(dòng)創(chuàng)建并存儲(chǔ)主應(yīng)變方向?yàn)辄c(diǎn)集,并具有與應(yīng)變變化的方位角和幅度相對(duì)應(yīng)的屬性。 坐標(biāo)點(diǎn),指得是命令用于開(kāi)始搜索的選定點(diǎn)的坐標(biāo)。 點(diǎn)集的名稱(chēng)為SurfaceName_Strain_maxSurfaceName_Strain_min。如果選中了Generate exportable table復(fù)選框,則會(huì)創(chuàng)建該表。 有關(guān)結(jié)果的說(shuō)明,請(qǐng)參見(jiàn)"Exportable Table: Extension %"。如果選中了Draw curves in all search directions復(fù)選框,該命令將創(chuàng)建曲線并將其顯示在層面上。

2. 指定搜索方向

執(zhí)行以下任一操作:

  • 指定矢量坐標(biāo)
    Direction中,輸入定義搜索主方向的矢量坐標(biāo)。
  • 畫(huà)一個(gè)向量
    點(diǎn)擊箭頭,然后在3D查看器中繪制定義主要搜索方向的矢量。


    箭頭
  • 指定方位角
    Azimuth框中,鍵入以度為單位的值(0–360)
    圖49 搜索層面上的方向曲線

3. 可導(dǎo)出表:擴(kuò)展%(Exportable Table: Extension %)

通過(guò)生成可導(dǎo)出的表格,您可以比較層面的縮短或延伸量。 縮短為負(fù)值,延伸為正值。參見(jiàn)圖50。
公式1: H(%) = (L – length of horizon)/L
如果層面被斷層切割,則層面的長(zhǎng)度是層面各部分的長(zhǎng)度之和。
例子:

  • 如果H(%)=0,意味著在給定方向上沒(méi)有長(zhǎng)度變化
  • 如果H(%)=-50,這意味著有50%的縮短。 背斜在該方向上的當(dāng)前寬度為其初始長(zhǎng)度的一半。


    圖50 背斜的縮短

    表格中,同時(shí)有這三個(gè)數(shù)據(jù):(L – sum li)/L x 100, sum li, and L

當(dāng)研究角度受到限制時(shí),應(yīng)變的主要和最小值為局部最小值和最大值。 但是,當(dāng)構(gòu)造的曲面具有有限的延伸范圍時(shí),最小值和最大值可能會(huì)因研究邊界而人為地產(chǎn)生偏差。 您可以限制研究的角度,以停留在數(shù)據(jù)完整的區(qū)域。

二、沿某個(gè)方向計(jì)算變形

使用Along a Direction命令搜索給定方向上的縮短或延伸的演變。 您可以在區(qū)域數(shù)據(jù)集上使用命令或者在一定構(gòu)造范圍內(nèi)將命令用于一個(gè)或多個(gè)層面上。結(jié)果為存儲(chǔ)在選定曲面上的新屬性,該值沿給定方向恒定。 屬性的名稱(chēng)是strain_GivenDirection_ValueInDegrees。如圖51。

圖51 使用Along a Direction command創(chuàng)建的屬性;創(chuàng)建一個(gè)屬性并將其存儲(chǔ)在選定的曲面上,該值沿給定方向恒定

重要:

  • 通常,如圖51所示,曲面邊界附近的值無(wú)關(guān)緊要,因?yàn)橛?jì)算平面和曲面之間的交集是局部(impartial)的。
  • 對(duì)于時(shí)域中的層面,值不是序列的真實(shí)長(zhǎng)度。 但是,這些值可能有助于定性地強(qiáng)調(diào)局部最大值,最小值和趨勢(shì)演變。 等效值是根據(jù)2km/s的恒定速度計(jì)算的。

在指定方向上搜索縮短或延伸的演變

  1. 打開(kāi)對(duì)話框
    Kine3D-1 > Strain Analysis > Along a Direction
    image.png
  2. Surface objects框中輸入要在給定方向上計(jì)算縮短或延伸的曲面
  3. 如果要使用存儲(chǔ)在PointsSet上的方向(例如,Around a Point命令的結(jié)果),請(qǐng)單擊Use direction stored on PointsSet,然后在PointsSet框中輸入先前計(jì)算的最大應(yīng)變方向以作為一個(gè)恒定的方向使用。
  4. 如果要使用拾取的方向,請(qǐng)執(zhí)行以下操作之一:
    • 單擊Specify direction,然后輸入定義方向的向量的坐標(biāo)。
    • 單擊箭頭,然后在3D Viewer中繪制定義方向的矢量


      箭頭
    • Azimuth框中,鍵入應(yīng)變角的值(0–360)。
  5. 要生成可導(dǎo)出表,請(qǐng)選中Generate exportable table復(fù)選框。 該表列出應(yīng)變率,即每個(gè)層面與平行于給定方向的每個(gè)平面上比值。 您可以使用此表比較層面的縮短或延長(zhǎng)。 縮短對(duì)應(yīng)于負(fù)值,擴(kuò)展對(duì)應(yīng)于正值。
  6. 要調(diào)整樣本數(shù)量和繪制曲線,請(qǐng)單擊Advanced,然后執(zhí)行以下操作:
    • Number of samples框中,鍵入一個(gè)數(shù)值來(lái)確定要在多少個(gè)平行平面上進(jìn)行計(jì)算。 默認(rèn)情況下,計(jì)算是在10個(gè)平行平面上完成的。 如果要使用更高的精度,請(qǐng)輸入一個(gè)更大的數(shù)字。
    • 要繪制曲線,選擇Draw curves復(fù)選框。
  7. 點(diǎn)ok,或Apply。
    將創(chuàng)建一個(gè)新屬性,并將其存儲(chǔ)在選定的曲面上, 該值沿給定方向恒定。 屬性的名稱(chēng)為train_GivenDirection_ValueInDegrees。如果選中了 Draw curves復(fù)選框,該命令將創(chuàng)建曲線并將其顯示在層面上。

三、計(jì)算兩個(gè)點(diǎn)之間的變形

使用Between Two Points命令來(lái)計(jì)算兩點(diǎn)之間的縮短或延伸。 有關(guān)示例,請(qǐng)參見(jiàn)圖52。您可以在區(qū)域數(shù)據(jù)集上或在給定構(gòu)造的范圍內(nèi)對(duì)一個(gè)或多個(gè)層面使用此命令。 您可以將計(jì)算限制在曲面的一部分上(例如,一個(gè)背斜上)。

圖52 兩點(diǎn)之間的變形

  1. 打開(kāi)對(duì)話框
    Kine3D-1 > Strain Analysis > Between Two Points
  2. Surface objects框中,輸入要在其上搜索兩個(gè)點(diǎn)之間的縮短或延伸演變的層面(Surface objects)。
  3. Point one區(qū)域中,在X,Y和Z框中鍵入一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),或單擊箭頭,然后在3D Viewer中單擊層面上的點(diǎn)。
  4. Point two區(qū)域中,在X,Y和Z框中鍵入另一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),或單擊箭頭,然后在3D Viewer中單擊層面上的點(diǎn)。
    注意:該命令在所有選定曲面上垂直投影端點(diǎn)(extremities)。如果無(wú)法進(jìn)行此投影,則該命令將選擇曲面上最近的點(diǎn),其計(jì)算值意義不大。
  5. 若要局部繪制曲線,請(qǐng)單擊Advanced,然后執(zhí)行以下操作:
    image.png
    • 要將研究限制為某一個(gè)局部,請(qǐng)選中“Keep local to a part ”復(fù)選框
    • 要繪制曲線,請(qǐng)選擇Draw curves復(fù)選框。
  6. 點(diǎn)擊OK or Apply.
    結(jié)果顯示在Information窗格中,顯示的是初始長(zhǎng)度(相當(dāng)于未發(fā)生侵蝕時(shí)的地圖距離),當(dāng)前長(zhǎng)度和變化率(負(fù)值表示縮短)。

四、構(gòu)造一致性的質(zhì)量控制`

  • 不同層面主應(yīng)變方位角之間的一致性
    如果在給定的構(gòu)造,例如背斜,各個(gè)層面的應(yīng)變主方向(方位角)大致是不相同的,則在相同的應(yīng)力場(chǎng)與時(shí)間之內(nèi)不會(huì)獲得變形。這種情況可能會(huì)發(fā)生在以下這些構(gòu)造中:例如,構(gòu)造的較深部分已經(jīng)經(jīng)歷了前期的變形步驟,又或者,在層面之間存在有效的撓曲程度導(dǎo)致完全解耦。 典型的多向應(yīng)變場(chǎng)(例如重力滑移環(huán)境)中也是這種情況。在其他情況下,主應(yīng)變方位角不應(yīng)隨著深度的變化而變化,否則您可能需要返回?cái)?shù)據(jù)集并修改層面的幾何形狀。
    注意:當(dāng)層面長(zhǎng)度仍然不正確時(shí),您不應(yīng)進(jìn)行此應(yīng)變分析。 例如,如果沒(méi)有計(jì)算斷層-水平交叉點(diǎn),那么應(yīng)變值就沒(méi)有意義。
  • 不同層面下主應(yīng)變的一致性
    關(guān)于方位角,當(dāng)一個(gè)區(qū)域受到各種構(gòu)造階段的影響時(shí),應(yīng)變可能會(huì)隨深度而變化,特別是如果其中一些序列是同時(shí)發(fā)生的,或者緊隨某些階段之后產(chǎn)生。 否則,您應(yīng)該應(yīng)變發(fā)生變化這種情況保持警惕,并嘗試更正層面的長(zhǎng)度。 構(gòu)造解釋工作的這一部分相當(dāng)于“線平衡”。
  • 與外部數(shù)據(jù)的一致性
    在只有一個(gè)構(gòu)造相的情況下(例如,N20E壓縮),最大應(yīng)變方位角大致是這個(gè)方向,并且垂直于與Strain_min方位角對(duì)應(yīng)的構(gòu)造軸。 否則,地質(zhì)學(xué)家必須找到合理的解釋。
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