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11. 执行应变分析

11. 执行应变分析

作者: cugliming | 来源:发表于2020-11-04 12:07 被阅读0次

    您可以在Strain Analysis菜单上使用Kine3D-1命令来进行以下计算:

    • 计算当前层面的长度。
    • 将层面的长度与端点之间的水平距离进行比较。
    • 计算缩短或延长比例。
    • 计算各个方向的变形量以找到主应变方向。
    • 计算沿走向的缩短(延伸)的演变过程。
    • 计算同一层面上两个点之间的曲线距离。

    长度值以水平坐标系和变化百分比给出。 模型的边界可能(也可能不)是构造边界,变化率和实数值是用于量化变形的重要参数。
    注意:

    • 您计算的值对应于扩展过程和挤压过程。 将当前水平距离与构造变形前的水平距离进行比较。 该值不是内部应变。 一个简单的层面倾角为60度时,对应的值为–50%。 同样,该值也不是总变形的量化,因为在没有任何断层偏移量(offsets)的情况下,是无法准确的量化位移量的。
    • 如果选定的对象是以时间为单位的,则使用快速时深链接(恒定速度为2km/s)进行计算,这是SKUA·GOCAD中的标准做法。 这意味着计算值是没有什么地质意义的。

    一、计算某个点附近的变形

    使用Around a Point命令搜索层面或很多层面的主要应变方向。 应变方向可以应用于区域数据集或给定构造的比例( scale of a given structure)。该命令为每个层面创建两个向量,给出应变最大和最小的方向。 状态栏上的消息指示计算出的最小和最大应变的方向和值。 有关已找到主应变方向的层面示例,请参见图48。

    图48 搜索层面的主应变方向;在限制角度(约90度)研究主应变方向的设置。

    1. 搜索主应变方向

    1. 打开对话框
      Kine3D-1 > Strain Analysis > Around a Point
      image.png
    2. Surface objects框中,输入要在其上搜索主要应变方向的层面(Surface objects)。
    3. Point区域中,在X,Y和Z框中键入要从中搜索主应变方向的位置的坐标,或者单击,然后在3D Viewer层面中单击该位置。 该命令围绕该点生成垂直剖面,并将沿这些平面的层面的长度与层面与给定平面的交线的两个端点之间的水平距离进行比较。
    4. 要更改搜索方向的数量,请将Number of search directions滑块移动到要使用的设置。 默认情况下,此值为18。这表示从北-90度到北90度每10度执行一次搜索(例如,请参见图49)。 您可以更改此数字,但是要确保方位角为整数,我们建议您将该值保持18的倍数(或除数)。
    5. 如果您已经知道近似应变方向,请选择Restrict search angle check box复选框,然后执行以下操作以将搜索方向限制在您认为与结果接近的值附近:
      • 指定搜索方向(参见下一节内容)
      • Azimuth angle tolerance degrees框中,键入定义研究区角度左右浮动范围的值,以度(0-90)为单位。例如,要在北纬80度到100度之间每2度搜索一次,您需要输入以下值:
        • Azimuth: 90 degrees
        • Azimuth angle tolerance degrees: 10 degrees
        • Number of search direction: 21
          注意:在这种情况下,计算出的最大和最小方向是局部值。
    6. 要生成可导出表格,请选中Generate exportable table复选框。 该表列出了每个层面上对应每个方向上的应变率。
    7. 要在所有方向上绘制曲线,请单击Advanced,然后选择Draw curves in all search directions复选框。
    8. OK or Apply
      该命令自动创建并存储主应变方向为点集,并具有与应变变化的方位角和幅度相对应的属性。 坐标点,指得是命令用于开始搜索的选定点的坐标。 点集的名称为SurfaceName_Strain_maxSurfaceName_Strain_min。如果选中了Generate exportable table复选框,则会创建该表。 有关结果的说明,请参见"Exportable Table: Extension %"。如果选中了Draw curves in all search directions复选框,该命令将创建曲线并将其显示在层面上。

    2. 指定搜索方向

    执行以下任一操作:

    • 指定矢量坐标
      Direction中,输入定义搜索主方向的矢量坐标。
    • 画一个向量
      点击箭头,然后在3D查看器中绘制定义主要搜索方向的矢量。


      箭头
    • 指定方位角
      Azimuth框中,键入以度为单位的值(0–360)
      图49 搜索层面上的方向曲线

    3. 可导出表:扩展%(Exportable Table: Extension %)

    通过生成可导出的表格,您可以比较层面的缩短或延伸量。 缩短为负值,延伸为正值。参见图50。
    公式1: H(%) = (L – length of horizon)/L
    如果层面被断层切割,则层面的长度是层面各部分的长度之和。
    例子:

    • 如果H(%)=0,意味着在给定方向上没有长度变化
    • 如果H(%)=-50,这意味着有50%的缩短。 背斜在该方向上的当前宽度为其初始长度的一半。


      图50 背斜的缩短

      表格中,同时有这三个数据:(L – sum li)/L x 100, sum li, and L

    当研究角度受到限制时,应变的主要和最小值为局部最小值和最大值。 但是,当构造的曲面具有有限的延伸范围时,最小值和最大值可能会因研究边界而人为地产生偏差。 您可以限制研究的角度,以停留在数据完整的区域。

    二、沿某个方向计算变形

    使用Along a Direction命令搜索给定方向上的缩短或延伸的演变。 您可以在区域数据集上使用命令或者在一定构造范围内将命令用于一个或多个层面上。结果为存储在选定曲面上的新属性,该值沿给定方向恒定。 属性的名称是strain_GivenDirection_ValueInDegrees。如图51。

    图51 使用Along a Direction command创建的属性;创建一个属性并将其存储在选定的曲面上,该值沿给定方向恒定
    重要:
    • 通常,如图51所示,曲面边界附近的值无关紧要,因为计算平面和曲面之间的交集是局部(impartial)的。
    • 对于时域中的层面,值不是序列的真实长度。 但是,这些值可能有助于定性地强调局部最大值,最小值和趋势演变。 等效值是根据2km/s的恒定速度计算的。

    在指定方向上搜索缩短或延伸的演变

    1. 打开对话框
      Kine3D-1 > Strain Analysis > Along a Direction
      image.png
    2. Surface objects框中输入要在给定方向上计算缩短或延伸的曲面
    3. 如果要使用存储在PointsSet上的方向(例如,Around a Point命令的结果),请单击Use direction stored on PointsSet,然后在PointsSet框中输入先前计算的最大应变方向以作为一个恒定的方向使用。
    4. 如果要使用拾取的方向,请执行以下操作之一:
      • 单击Specify direction,然后输入定义方向的向量的坐标。
      • 单击箭头,然后在3D Viewer中绘制定义方向的矢量


        箭头
      • Azimuth框中,键入应变角的值(0–360)。
    5. 要生成可导出表,请选中Generate exportable table复选框。 该表列出应变率,即每个层面与平行于给定方向的每个平面上比值。 您可以使用此表比较层面的缩短或延长。 缩短对应于负值,扩展对应于正值。
    6. 要调整样本数量和绘制曲线,请单击Advanced,然后执行以下操作:
      • Number of samples框中,键入一个数值来确定要在多少个平行平面上进行计算。 默认情况下,计算是在10个平行平面上完成的。 如果要使用更高的精度,请输入一个更大的数字。
      • 要绘制曲线,选择Draw curves复选框。
    7. ok,或Apply
      将创建一个新属性,并将其存储在选定的曲面上, 该值沿给定方向恒定。 属性的名称为train_GivenDirection_ValueInDegrees。如果选中了 Draw curves复选框,该命令将创建曲线并将其显示在层面上。

    三、计算两个点之间的变形

    使用Between Two Points命令来计算两点之间的缩短或延伸。 有关示例,请参见图52。您可以在区域数据集上或在给定构造的范围内对一个或多个层面使用此命令。 您可以将计算限制在曲面的一部分上(例如,一个背斜上)。

    图52 两点之间的变形
    1. 打开对话框
      Kine3D-1 > Strain Analysis > Between Two Points
    2. Surface objects框中,输入要在其上搜索两个点之间的缩短或延伸演变的层面(Surface objects)。
    3. Point one区域中,在X,Y和Z框中键入一个点的坐标,或单击箭头,然后在3D Viewer中单击层面上的点。
    4. Point two区域中,在X,Y和Z框中键入另一个点的坐标,或单击箭头,然后在3D Viewer中单击层面上的点。
      注意:该命令在所有选定曲面上垂直投影端点(extremities)。如果无法进行此投影,则该命令将选择曲面上最近的点,其计算值意义不大。
    5. 若要局部绘制曲线,请单击Advanced,然后执行以下操作:
      image.png
      • 要将研究限制为某一个局部,请选中“Keep local to a part ”复选框
      • 要绘制曲线,请选择Draw curves复选框。
    6. 点击OK or Apply.
      结果显示在Information窗格中,显示的是初始长度(相当于未发生侵蚀时的地图距离),当前长度和变化率(负值表示缩短)。

    四、构造一致性的质量控制`

    • 不同层面主应变方位角之间的一致性
      如果在给定的构造,例如背斜,各个层面的应变主方向(方位角)大致是不相同的,则在相同的应力场与时间之内不会获得变形。这种情况可能会发生在以下这些构造中:例如,构造的较深部分已经经历了前期的变形步骤,又或者,在层面之间存在有效的挠曲程度导致完全解耦。 典型的多向应变场(例如重力滑移环境)中也是这种情况。在其他情况下,主应变方位角不应随着深度的变化而变化,否则您可能需要返回数据集并修改层面的几何形状。
      注意:当层面长度仍然不正确时,您不应进行此应变分析。 例如,如果没有计算断层-水平交叉点,那么应变值就没有意义。
    • 不同层面下主应变的一致性
      关于方位角,当一个区域受到各种构造阶段的影响时,应变可能会随深度而变化,特别是如果其中一些序列是同时发生的,或者紧随某些阶段之后产生。 否则,您应该应变发生变化这种情况保持警惕,并尝试更正层面的长度。 构造解释工作的这一部分相当于“线平衡”。
    • 与外部数据的一致性
      在只有一个构造相的情况下(例如,N20E压缩),最大应变方位角大致是这个方向,并且垂直于与Strain_min方位角对应的构造轴。 否则,地质学家必须找到合理的解释。

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