Ход эксперимента.
Моделирование проводилось при комнатной температуре и влажности. Модели
формировались вручную и деформировались под воздействием поршня и силы тяжести.
Каждая следующая стадия моделирования начиналась только после того, как деформации
предыдущей стадии затухали. Модель фотографировалась в плане и в перспективе
после каждой из описанных выше стадий. Моделирование прекращалось при затухании
деформаций. Так как все модели этой серии опытов обладали схожей геометрией
(за исключением мощности верхнего хрупкого слоя муки) и проходили одинаковые
стадии эволюции, мы опишем их поведение совместно.
Результаты
моделирования
Наблюдения:
1. Стадия 1.
После поднятия поршня (рис. 50-53).
 |
|
Рис.
50. Четвертая серия опытов. Опыт 1 (рис. 49). Пояснения в тексте.
|
 |
|
Рис.
51. Четвертая серия опытов. Опыт 2 (рис. 49). Пояснения в тексте.
|
1.1. Во всех опытах
над поднятым поршнем возникает купол промежуточной между платообразной и конусообразной
формы (рис. 53). Поднятие лучше выражено в рельефе в опыте 1
(высота купола - 1.8-1.9 см), хуже в опыте 2 (1.4-1.6 см) и еще хуже в опыте
3 (0.8-1 см). Таким образом, при образовании купола, с увеличением мощности
верхнего хрупкого слоя, степень выраженности купола в рельефе уменьшается.1.2.
В пределах купола возникает система трещиноватости растяжения (А), создающая
блоково-полигональную структуру (рис. 50-52). Расстояния между трещинами минимальны
в опыте 1, в среднем от 2 до 5 мм (где мощность верхнего хрупкого слоя минимальна);
максимальны в опыте 3, в среднем от 6 до 15 мм (где мощность верхнего хрупкого
слоя максимальна); промежуточные в опыте 2, в среднем от 5 до 10 мм.
Зияния трещин
максимальны в опыте 3 (6-8 мм), минимальны в опыте 1 (2-3 мм) и промежуточные
в опыте 2 (5-7 мм). Таким образом, при увеличении мощности верхнего хрупкого
слоя, при образовании купола, степень раскрытия этой системы трещиноватости
в пределах купола и расстояния между ее трещинами увеличиваются.
2. Стадия 2.
После полной гравитационной релаксации поднятия, образовавшегося во время стадии
1 (рис. 50-52).
 |
|
Рис.
52. Четвертая серия опытов. Опыт 3 (рис. 49). Пояснения в тексте.
|
 |
|
Рис.
53. Виды моделей в перспективе, опыты 2 и 3, стадии 1 и 3, четвертая
серии опытов. Пояснения в тексте.
|
2.1. Во всех опытах
купол, образовавшийся на первой стадии, исчезает, поверхность модели выравнивается.
2.2. Трещиноватость,
образовавшаяся во время первой стадии деформации, трансформируется в преимущественно
радиальную и развивается далеко за пределы купола в опыте 1 (на расстояние
до 8-9 см относительно центра модели), и не выходит за пределы купола в опытах
2 и 3. Таким образом, при уменьшении мощности верхнего хрупкого слоя при образовании
купола, увеличивается степень образования радиальной трещиноватости растяжения
в пределах и за пределами купола при его релаксации.
2.3. При релаксации
купола в опыте 1 образуется система концентрических надвигов (B) (рис.
50). В опытах 2 и 3 при релаксации купола образуется концентрическая система
трещиноватости растяжения (E) (рис. 52, 53).
Таким образом, при уменьшении мощности верхнего хрупкого слоя при релаксации
купола, образуются концентрические структуры сжатия; при увеличение мощности
верхнего хрупкого слоя - концентрические структуры растяжения.
3. Стадия 3.
После того как поршень был возвращен в исходное положение (рис. 50-53).
3.1. Во всех опытах
на поверхности модели над опущенным поршнем образуется кальдерообразная депрессия
(рис. 53) с концентрической системой трещиноватости растяжения
(C) и радиальными, или близкими к радиальным, структурами сжатия - надвигами
(D) (рис. 50-53).
3.2. Радиальные
надвиги наиболее развиты в опыте 1 (рис. 50) и наименее
развиты в опыте 3 (рис. 52). Таким образом, при уменьшении
мощности верхнего хрупкого слоя, при образовании депрессии, увеличивается
степень образования концентрических структур сжатия.
3.3. Зияния трещин
концентрической системы трещиноватости растяжения максимальны в опыте 3 (3-5
мм), минимальны в опыте 1 (1-3 мм) и промежуточные в опыте 2 (2-4 мм). В опыте
1 эта система трещиноватости развита на большой площади (на расстояние до
8-10 см относительно центра модели) (рис. 50) и далеко выходит за пределы депрессии, а в опытах
2 и 3 развита на меньшей площади и не далеко выходит за пределы депрессии
(до 5 см относительно центра модели) (рис. 51-52). Таким образом, при образовании
депрессии, при уменьшении мощности верхнего хрупкого слоя уменьшаются зияния
трещин концентрических структур сжатия, но увеличивается площадь распространения
деформаций.
3.4. Радиальные
и концентрические трещины, образованные на первой и второй стадиях частично
закрываются. Концентрическая система надвигов в опыте 1, образованная на второй
стадии деформации модели, не изменяется на этой стадии.
4. Стадия 4.
После полной гравитационной релаксации депрессии, образовавшейся во время стадии
3 (рис. 50-52).
4.1. Во всех опытах
депрессия, образованная на стадии 3, исчезает, поверхность модели выравнивается.
4.2. Концентрическая
система трещиноватости растяжения, образованная на стадии 3 деформации модели
частично закрывается.
4.3. Идет дальнейшее
развитие системы радиальных надвигов.
4.4. Завершение
деформаций стадии 3.
Интерпретация:
1. На основании
анализа деформационных структур мы можем реконструировать поле напряжений при
образовании поднятия и при его релаксации над модельным диапиром (рис.
48б-г):
1.1. Радиальные
напряжения: обстановка растяжения в пределах купола (во всех опытах система
трещиноватости растяжения, формирующая блоково-полигональную систему); обстановка
сжатия за пределами купола при небольшой мощности верхнего хрупкого слоя (концентрическая
система надвигов - опыт 1) (рис. 48б) или обстановка растяжения при достаточно большой
мощности верхнего хрупкого слоя (концентрическая система трещиноватости растяжения
- опыт 2 и 3) (рис. 48в).
1.2. Концентрические
напряжения: обстановка растяжения в пределах купола (во всех опытах система
трещиноватости растяжения, создающая блоково-полигональную систему); за пределами
купола обстановка растяжения (радиальная трещиноватость, выходящая за пределы
купола в опыте 1).
2. На основании
анализа деформационных структур мы можем реконструировать поле напряжений при
образовании и релаксации депрессии над модельным диапиром (рис.
48г):
2.1. Радиальные
напряжения: обстановка растяжения в пределах и за пределами депрессии,
кроме ее центральной части (во всех опытах концентрическая система трещиноватости
растяжения); в центре депрессии обстановка сжатия (во всех опытах частичное
или полное закрытие структур растяжения, образованных в предыдущие стадии).
2.2. Концентрические
напряжения: обстановка сжатия в пределах и за пределами депрессии (во
всех опытах образование радиальной системы надвигов, полное или частичное
закрытие радиальных структур, образованных на более ранних этапах деформации).
| 
