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Methods for detecting formation mechanisms and determining a final strain value for different scales of folded structures - 16/05/12

Doi : 10.1016/j.crte.2012.02.005 
Fedor L. Yakovlev
O. Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Bolshaya Gruzinskaya street, 10, Moscow 123910, Russia 

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Abstract

Linear folding, developing in fold and thrust belts, is treated as a hierarchic system, at each level of which objects are described by special kinematic models. Geometric parameters of natural folded structures are determined by a combination of various mechanisms incorporated in the model, and a value of finite strain. Several case studies demonstrate how such data enables one to solve structural and geodynamic problems for natural objects of different size. Shortening value of two morphological types of folds is determined based on the geometry of competent layers. Application of the method to analyze the folds of the Vorontsov nappe (Greater Caucasus) determines its gravitational origin. Structural cross-sections though several tectonic zones are subdivided into relatively small domains, the geometry of which, particularly in thin-bedded flysch deposits, making it possible to identify the mechanisms of formation of both local and large structures, and also to reconstruct the pre-folded state of each domain and of the entire cross-sections. By aggregation of tectonic domains into large modules and determination of the value of shortening, we have constructed for the first time a 3D model of the present-day structure of the northwestern Caucasus, which is balanced for the whole sedimentary cover. The geometry of large structures makes it possible to validate geodynamic models.

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Résumé

Le plissement linéaire se développant dans les ceintures de plis et de charriage est traité en tant que système hiérarchique, à chaque niveau auquel les objets sont décrits par des modèles cinématiques spéciaux. Les paramètres géométriques des structures naturelles plissées sont déterminés par une combinaison de mécanismes variés incorporés dans le modèle et une valeur de déformation finie. Plusieurs études de cas démontrent comment de telles données peuvent résoudre des problèmes structuraux et géodynamiques pour des objets naturels de différentes tailles. La valeur du raccourcissement de deux types morphologiques de plis est déterminée sur la base de la géométrie des couches compétentes. L’application de la méthode pour analyser les plis de la nappe de Vorontsov (Grand Caucase) en montre l’origine gravitaire. Des coupes structurales, quoique appartenant à plusieurs zones tectoniques, sont subdivisées en petits domaines dont la géométrie, en particulier dans les dépôts de flysch finement lités, rend possible l’identification des mécanismes de formation de structures à la fois vastes et locales et la reconstitution anté-plissement de chaque domaine et de sections entières. Par agrégation de domaines en cellules « structurales » et détermination de la valeur du raccourcissement, un modèle 3D de l’ancienne structure du Caucase nord-occidental a été construit et celui-ci est équilibré pour l’ensemble de la couverture sédimentaire. La géométrie de grandes structures rend possible la validation de modèles géodynamiques.

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Keywords : Linear folding, Shortening value, Mechanisms of folding, Kinematic models, Balanced cross-sections, Fold and thrust belts

Mots clés : Plissement linéaire, Valeur du raccourcissement, Mécanismes du plissement, Modèles cinématiques, Coupes équilibrées, Ceintures de plis et de charriages


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Vol 344 - N° 3-4

P. 125-137 - mars 2012 Retour au numéro
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