Развитие необратимой деформации и полос локализованного сдвига при горизонтальном сжатии осадочного слоя

В рамках упругопластической модели рассмотрено развитие необратимой деформации при горизонтальном сжатии осадочного слоя, лежащего на жестком основании. Изучено влияние прочностных параметров среды и трения в основании на конфигурацию зон пластичности и локализацию деформации. Выполнены аналитические оценки глубин, на которых развивается необратимая деформация, а также их изменения в результате роста горизонтальных напряжений. С помощью численного моделирования показаны особенности зарождения и развития полос локализованного сдвига. Построены схемы, иллюстрирующие характер развития полос локализации в зависимости от свойств среды.

1. Друккер Д., Прагер В. Механика грунтов и пластический анализ или предельное проектирование // Механика. Новое в зарубежной науке. Вып. 2. Определяющие законы механики грунтов. – М.: Мир, 1975. – С. 166–177.

2. Малышев С.В., Худолей А.К., Гласмахер У.А., Казакова Г.Г., Калинин М.А. Определение этапов формирования юго-западной части Верхоянского складчато-надвигового пояса по данным трекового датирования апатита и циркона // Геотектоника. – 2018. – № 6. – С. 55–68, doi: 10.1134/S0016853X1806005X.

3. Николаевский В.Н. Определяющие уравнения пластического деформирования сыпучей среды // Прикладная математика и механика. – 1971. – № 35 (6). – С. 1017–1029.

4. Парфенов Л.М., Кузьмин М.И. Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия). – М.: МАИК Наука/Интерпериодика, 2001. – 571 с.

5. Полянский О.П., Коробейников С.Н., Бабичев А.В., Ревердатто В.В., Свердлова В.Г. Численное моделирование мантийного диапиризма как причины внутриконтинентального рифтогенеза // Физика Земли. – 2014. – № 6. – С. 124–137, doi: 10.7868/S0002333714060052.

6. Ребецкий Ю.Л. Поле глобальных коровых напряжений земли // Геотектоника. – 2020. – № 6. – С. 3–24, doi: 10.31857/S0016853X20060119.

7. Стефанов Ю.П. Локализация деформаций и нарушений в геоматериалах. Численное моделирование // Физическая мезомеханика. – 2002. – № 5 (5). – С. 107–118.

8. Стефанов Ю.П., Бакеев Р.А. Формирование цветковых структур нарушений в слое геосреды при разрывном горизонтальном сдвиге основания // Физика Земли. – 2015. – № 4. – С. 81–93, doi: 10.7868/S0002333715040110.

9. Стефанов Ю.П., Татаурова А.А. Влияние трения и прочностных свойств среда на формирование зон локализации деформации в надвиговых структурах // Физическая мезомеханика. – 2018. – № 21 (5). – С. 46–55, doi: 10.24411/1683-805X-2018-15005.

10. Яковлев Ф.Л. Опыт построение сбалансированной структуры восточной части Альпийского Большого Кавказа по данным колличественных исследований линейной складчатости // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. – 2012. – № 1 (19). – C. 191–214.

11. Andrews D.J. Rupture velocity for plane strain shear cracks // Journal of Geophysical Research. – 1976. – Vol. 81 (32). – P. 5679–5687, doi: 10.1029/JB081i032p05679.

12. Chemenda A.I., Cavalié O., Vergnolle M., Bouissou S., Delouis B. Numerical model of formation of a 3-D strike-slip fault system // Comptes Rendus Geoscience. – 2015. – Vol. 348 (1). – P. 61–69, doi: 10.1016/j.crte.2015.09.008.

13. Dahlen F.A. Critical taper model of fold-and-thrust belts and accretionary wedge // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. – 1990. – Vol. 18. – P. 55–99, doi: 10.1146/ANNUREV.EA.18.050190.000415.

14. Davis D., Suppe J., Dahlen F. Mechanics of fold-and-thrust belts and accretionary wedges // Journal of Geophysical Research. – 1983. – Vol. 82. – P. 1153–1172, doi: 10.1029/JB088iB02p01153.

15. Gerbault M., Poliakov A.N., Daignieres M. Prediction of faulting from the theories of elasticity and plasticity: What are the limits? // Journal of Structural Geology – 1998. – Vol. 20 (2). – P. 301–320, doi: 10.1016/S0191-8141(97)00089-8.

16. Prevost J.H., Loret B. Dynamic strain localization in elasto-(visco) plastic solids, part 2. Plane strain examples // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 1990. – Vol. 83. – P. 275–294, doi: 10.1016/0045-7825(90)90074-V.

17. Ruh J.B., Kaus B.J. Numerical investigation of deformation mechanics in fold-and-thrust belt: influence of rheology of single and multiple decollements // Tectonics. – 2012. – Vol. 31. – P. 1–23, doi: 10.1029/2011TC003047.

18. Schmalholz S.M., Podladchikov Y.Y. Viscoelastic Folding: Maxwell versus Kelvin Rheology // Geophysical Research Letters. – 2001. – Vol. 28 (9) – P. 1835–1838, doi: 10.1029/2000GL012158.

19. Stockmal G.S., Beaumont C., Nguyen M., Lee B. Mechanics of thin-skinned fold-and-thrust belts: Insights from numerical models // GSA Special Paper. – 2007. – Vol. 433. – P. 63–98, doi: 10.1130/2007.2433(04).

20. Tataurova A., Stefanov Y., Suvorov V. Effect of changing basal friction on the formation of thrust // Trigger Effects in Geosystems. – Springer, Cham, 2019. – P. 169–177, doi: 10.1007/978-3-030-31970-0_19.

21. Wilkins M.L. Computer simulation of dynamic phenomena. Berlin–Heidelberg – New York: Springer-Verlag, 1999. – 246 p.

22. Wu G., Lavier L.L., Choi E. Modes of continental extension in a crust wedge // Earth and Planetary Science Letters. – 2015. – Vol. 421. – P. 89–97, doi: 10.1016/j.epsl.2015.04.005.