Teoretyczne i numeryczne modele fałdowania wokółuskokowego

Fałdy wokółuskokowe są związane czasowo i przestrzennie z uskokami. Mogą być modelowane za pomocą różnych podejść, w tym modeli kinematycznych i mechanicznych. Modele kinematyczne koncentrują się wyłącznie na opisie ruchu, podczas gdy modele mechaniczne starają się uwzględnić fizyczny opis deformacji (pola naprężenia i odkształcenia) oraz jej zależność od właściwości fizycznych skał (np. lepkości). W niniejszej pracy przedstawiono modele kinematyczne dla trzech znanych sytuacji geologicznych: fałdowania z odkłucia, fałdowania nad zgięciem uskoku oraz fałdowania z propagacji uskoku. Dla każdego z tych przypadków opracowano oryginalne implementacje w języku Python. Model fałdowania nad zgięciem uskoku został rozszerzony o uwzględnienie zewnętrznego ścinania. Odkształcenie skończone w fałdach powstających w tym modelu zostało ilościowo przeanalizowane w formalizmie tensorowym. Wzorce przyrostu osadów zbadano dla modelu trishear. Ponadto opracowano model numeryczny oparty na metodzie elementów skończonych (MES) do symulacji fałdowania w warstwowanej, lepkiej pokrywie osadowej nad uskokiem w podłożu o dowolnym kącie nachylenia i kierunku przemieszczenia. Eksperymenty numeryczne wykazały, że cienko warstwowana pokrywa osadowa efektywnie przybliża lepki, anizotropowy materiał.

Fault-related folds are spatially and temporally linked to a fault. They can be modeled using various approaches, including kinematic and mechanical. Kinematic models focus solely on the description of motion, while mechanical models try to incorporate the physical description of deformation (stress and strain fields) and its relationship to physical properties of rocks (e.g., viscosity). This thesis presents kinematic models for three common geological scenarios: detachment folding, fault-bend folding, and fault-propagation folding. For each of these scenarios, original Python implementations were developed. Subsequently, parallel-kink fault-bend folding model was generalized by incorporating an external shearing. Finite strain in the folds produced by this model was quantitatively analyzed using tensor formalism. Growth strata patterns were also examined for the trishear model. Furthermore, a finite element method (FEM) model was developed to simulate folding in a layered, viscous sedimentary cover above a basement fault with arbitrary dip and sense of slip. Numerical experiments demonstrated that a finely layered sedimentary cover effectively approximates an anisotropic viscous medium.