本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于地球物理勘探開發(fā)領(lǐng)域中的可對(duì)走滑斷層形成過程進(jìn)行模擬的實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

走向滑動(dòng)斷層即規(guī)模巨大的平移斷層，又稱橫移斷層、走滑斷層，亦稱為扭轉(zhuǎn)斷層，平移斷層作用的應(yīng)力是來自兩旁的剪切力作用，其兩盤順斷層面走向相對(duì)移動(dòng)，而無上下垂直移動(dòng)。由于斷層面是水平方向移動(dòng)的，所以在野外的觀察上經(jīng)常沒有明顯的斷崖，只會(huì)在地面上看到一條斷層直線。在進(jìn)行走滑斷層的研究中，很多情況下，需要對(duì)走滑斷層物理模擬實(shí)驗(yàn)，但遺憾的是，至目前還沒有一種切實(shí)可行的模擬實(shí)驗(yàn)裝置被提供出來。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中所提到的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種走滑斷層構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該種模擬實(shí)驗(yàn)裝置在重力和剪切張力的作用下，模擬走滑斷層的形成過程，易于操作，便于觀察，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度高。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：該種走滑斷層構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括具有左、右兩側(cè)支撐架的基座，其獨(dú)特之處在于：

所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括支撐平板、樣品模塊嵌入框、網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺以及支撐平板仰角手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)；

其中，支撐平板的表面開有一個(gè)方形凹槽，所述方形凹槽的邊框由永磁體材料制成；

所述樣品模塊嵌入框的一個(gè)邊采用與所述方形凹槽的邊框磁性相反的永磁體材料制成，所述樣品模塊嵌入框的另外三個(gè)邊采用塑料材質(zhì)制成，所述樣品模塊嵌入框的四個(gè)邊彼此之間采用鉸接的活動(dòng)連接方式進(jìn)行連接；

網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺由若干片狀的高彈性材料插接后制成，形成網(wǎng)格；每個(gè)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的部分均刻有表征變形量的標(biāo)尺刻度；

支撐平板仰角手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)包括齒輪軸、直齒齒輪、錐形齒輪、齒輪軸基座、錐形齒輪軸以及下端連接傘齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄；其中，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄下端的傘齒輪與錐形齒輪咬合以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，錐形齒輪軸固定在齒輪軸基座上，錐形齒輪固定在錐形齒輪軸的前端；錐形齒輪軸的中段固定直尺小齒輪，所述直尺小齒輪與直齒齒輪相嚙合；直齒齒輪固定連接在齒輪軸上，可帶動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

支撐平板的左端與支撐架之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸承形成轉(zhuǎn)動(dòng)連接；支撐平板的右端固定連接齒輪軸；

支撐平板仰角手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)固定在位于右側(cè)的支撐架的封閉框架體內(nèi)，僅轉(zhuǎn)動(dòng)手柄伸出所述封閉框架體。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：利用本種實(shí)驗(yàn)裝置，可在重力和剪切張力的作用下，模擬走滑斷層的形成過程，并觀察分析走滑斷層的形成過程以及走滑斷層之間的相互作用和伴生裂縫的發(fā)育及分布規(guī)律。本實(shí)驗(yàn)裝置中的實(shí)驗(yàn)原理符合真實(shí)地質(zhì)條件，易于操作，便于觀察，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度高。本實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)造的模型系統(tǒng)具有三大特點(diǎn)：一是由可變換的框架構(gòu)成；二是可視化；三是在模擬實(shí)驗(yàn)過程中，網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺能夠直接顯示變形量。利用本種實(shí)驗(yàn)裝置能夠直接拍攝走滑斷層斷層活動(dòng)及其伴生裂縫發(fā)育演化過程。

附圖說明：

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型所述網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中1-基座， 2-轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，3-支撐架，4-手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，5-支撐平板，6-樣品模塊嵌入框，7-網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺，8-實(shí)驗(yàn)?zāi)K，9-齒輪軸，10-直齒齒輪 ，11-錐形齒輪，12-齒輪軸基座，13-錐形齒輪軸。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

由圖1所示，該種走滑斷層構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括具有左、右兩側(cè)支撐架3的基座1，其獨(dú)特之處在于：

所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括鋁制的支撐平板5、樣品模塊嵌入框6、網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺7以及支撐平板仰角手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)4。

其中，支撐平板5的表面開有一個(gè)方形凹槽，所述方形凹槽的邊框由永磁體材料制成。所述樣品模塊嵌入框的一個(gè)邊采用與所述方形凹槽的邊框磁性相反的永磁體材料制成，所述樣品模塊嵌入框的另外三個(gè)邊采用塑料材質(zhì)制成，所述樣品模塊嵌入框的四個(gè)邊彼此之間采用鉸接的活動(dòng)連接方式進(jìn)行連接。應(yīng)用時(shí)，將樣品模塊嵌入框的磁性邊與方形凹槽的邊框相吸合以實(shí)現(xiàn)固定一個(gè)邊的目的。

如圖2所示，網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺7由若干片狀的高彈性材料插接后制成，形成網(wǎng)格；每個(gè)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的部分均刻有表征變形量的標(biāo)尺刻度14。網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺宜采用彩色，網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺的橫縱兩個(gè)方向均有標(biāo)尺刻度。

支撐平板仰角手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)4包括齒輪軸9、直齒齒輪10、錐形齒輪11、齒輪軸基座12、錐形齒輪軸13以及下端連接傘齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄2。其中，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄2下端的傘齒輪與錐形齒輪11咬合以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，錐形齒輪軸13固定在齒輪軸基座12上，錐形齒輪11固定在錐形齒輪軸13的前端；錐形齒輪軸13的中段固定直尺小齒輪，所述直尺小齒輪與直齒齒輪10相嚙合；直齒齒輪10固定連接在齒輪軸9上，可帶動(dòng)齒輪軸9轉(zhuǎn)動(dòng)。

支撐平板5的左端與支撐架3之間通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸承形成轉(zhuǎn)動(dòng)連接；支撐平板5的右端固定連接齒輪軸9；支撐平板仰角手動(dòng)調(diào)整機(jī)構(gòu)4固定在位于右側(cè)的支撐架3的封閉框架體內(nèi)，僅轉(zhuǎn)動(dòng)手柄2伸出所述封閉框架體。

使用時(shí)，首先，在樣品模塊嵌入框內(nèi)裝載實(shí)驗(yàn)?zāi)K8，實(shí)驗(yàn)?zāi)K由濕潤(rùn)粘土和精細(xì)斷層泥組成，顆粒大小為小于125um，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)中，水的含量不超過總重量的39%。將潮濕的顆粒材料放在模塊中形成一個(gè)2.3cm厚度的平面層，加載模塊之前，將鋁制的支撐平板5放置水平并保持表面濕潤(rùn)，將一層塑料包膜放置在鋁板和實(shí)驗(yàn)?zāi)K之間用以減少摩擦，鋁板四周不被塑料覆蓋，這樣可以使模塊通過塑料膜更容易向下滑動(dòng)。

然后將網(wǎng)狀變形校驗(yàn)尺7插在樣品模塊嵌入框中，用以觀察張力變化，或者直接將標(biāo)記刻在模塊中。

再后來，框架于2個(gè)小時(shí)后移動(dòng)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄而慢慢改變支撐平板5的傾斜角度，應(yīng)變率控制在10^-4/S,這樣，這樣可以使斷層的生長(zhǎng)與地殼中的類似。由于樣品模塊嵌入框的固定邊框吸合在支撐平板5的方形凹槽內(nèi)，而另外三邊側(cè)處于活動(dòng)狀態(tài)，走滑斷層所產(chǎn)生的剪切變形可以通過重力作用，張力作用，以及摩擦力共同產(chǎn)生。最大的剪切應(yīng)變可以達(dá)到0.8。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中拍照。其中一些照片需要模塊干燥后拍攝，因?yàn)樵缙诘恼掌荒懿蹲降揭恍┘?xì)節(jié)的變化。雖然在干燥的過程中沒有新的斷層產(chǎn)生，但是一些斷層孔會(huì)在干燥的過程中被放大。

本種物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置針對(duì)走滑斷層活動(dòng)及其伴生裂縫發(fā)育的構(gòu)造進(jìn)行物理模擬，操控簡(jiǎn)單、可視性強(qiáng)并可實(shí)現(xiàn)模型的多樣化，彌補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處。