The role of backstop shape during inversion tectonics physical models

ABSTRACT

The style of deformation of rocks from basin-infilling sequences in positively inverted natural basins was discussed upon the results of laboratory experiments carried out in sandboxes with sand packs laid down in the space between two wooden blocks. The space simulated stages of crustal extension leading to (1) a half graben due to extension above a listric extensional detachment, with the blocks simulating the footwall and hanging wall, or (2) a graben, with the blocks simulating the external margins that drifted apart above a horizontal detachment. Combinations of two different angles were used to simulate the dip of curved normal faults along the internal face of the wooden blocks. Backstops in the half graben had a convex up internal face. Backstops in the graben had a concave up internal face. Shortening as partitioned in forward and backward movements within the sand packs, and the kinematics of contraction was largely influenced by the convex or concave internal faces. A buttress effect characterized by rotation of the sand pack close to the footwall was stronger for footwall with steeper-dipping internal faces. The results were compared to other physical experiments and applied to an inverted basin found in nature.

RESUMO

O estilo da deformação de sequências sedimentares de bacias submetidas a uma inversão tectônica positiva foi discutido a partir da análise de modelos laboratoriais, desenvolvidos em caixas de experimentos, com camadas de areia depositadas no espaço entre dois blocos de madeira. O espaço simulava estágios de extensão crustal que conduziram à formação de (1) um hemi-graben, gerado sobre um descolamento basal lístrico, com os blocos simulando o teto e o muro; e (2) um graben, com os blocos representando as margens externas que se distanciaram ao longo de um descolamento horizontal. Combinações de dois ângulos diferentes foram usadas para simular o mergulho das falhas normais curvas ao longo da face interna dos blocos de madeira. Nos hemi-grabens, os anteparos possuíam geometria convexa, e, nos grabens, geometria côncava. No pacote de areia, o encurtamento foi particionado em movimentos dirigidos a pós e antepaís, e a cinemática da contração foi fortemente influenciada pela geometria convexa ou côncava das faces internas dos anteparos. Um efeito obstáculo, caracterizado por rotação do pacote de areia, próximo ao bloco do muro, foi mais elevado junto às faces internas dos blocos de mais alto ângulo de mergulho. Os resultados foram comparados a outros experimentos físicos e aplicados a uma bacia invertida encontrada na natureza.