CN113870676B - 一种断层模拟装置及模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种断层模拟装置及模拟方法，涉及构造地质学物理模拟技术领域，包括第一平台、第二平台、斜滑台板与驱动机构，所述斜滑台板包括第一台板与第二台板，所述第一台板与所述第一平台连接，所述第二台板与所述第二平台连接；所述第一台板与所述第二台板相贴合，所述第一台板与所述第二台板之间的贴合面相对于所述第一平台的第一台面相倾斜；所述驱动机构用于驱动所述第一平台与所述第二平台沿所述贴合面相对线性位移、相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移。本发明通过设置第一平台、第二平台、斜滑台板与驱动机构，以模拟存在先存断层的情况下张扭变形、压扭变形、枢纽断层变形等，以及张扭、压扭与枢纽断层间相互叠加的变形。

Description

一种断层模拟装置及模拟方法

技术领域

本发明涉及构造地质学物理模拟技术领域，尤其涉及一种断层模拟装置及模拟方法。

背景技术

在盆地构造过程中，经常发育多期断层叠加变形的现象，因此认识并了解多期断层叠加变形过程对于构造地质学领域中研究盆地形成机制至关重要。断层两盘的相对运动可分为直移运动和旋转运动。在直移运动中两盘相对平直滑移而无转动，两断盘上未错动前的平行直线运动后仍然平行，如压扭或张扭。在旋转运动中两盘以断面法线为轴相对转动滑移，两断盘上未错动前平行直线运动后不再相互平行，如枢纽断层。枢纽断层是盆地构造中的一种重要的构造变形，从力学性质上看，枢纽断层的一端挤压而另一端则发生挤压，是十分典型的旋转运动类断层。

由于实验条件的限制，断裂多期叠加的模拟大多集中于研究压扭或张扭等直移运动类断层的叠加变形，而不能完全还原多期枢纽断层叠加变形的过程。因此需要进一步解析在先存断裂下存在枢纽断层变形的多期断层叠加变形的重要地质过程。目前，在构造物理模拟实验中，长期以来研究人员十分注重对于压扭、张扭和枢纽断层等的基础研究。但是现存的实验装置仍然存在一定的缺陷，不能够更加科学与直观地模拟存在不同先存角度下的枢纽变形，以及多期包含枢纽断层参与的断层叠加变形的控制作用及构造演化特征。

发明内容

本发明提供一种断层模拟装置及模拟方法，用以解决现有技术中现存的实验装置仍然存在一定的缺陷，不能够更加科学与直观地模拟存在不同先存角度下的枢纽变形，以及多期包含枢纽断层参与的断层叠加变形的控制作用及构造演化特征的缺陷，实现一种断层模拟装置及模拟方法。

本发明提供一种断层模拟装置，包括第一平台、第二平台、斜滑台板与驱动机构，所述斜滑台板包括第一台板与第二台板，所述第一台板与所述第一平台连接，所述第二台板与所述第二平台连接；

所述第一台板与所述第二台板相贴合，所述第一台板与所述第二台板之间的贴合面相对于所述第一平台的第一台面相倾斜；

所述驱动机构用于驱动所述第一平台与所述第二平台沿所述贴合面相对线性位移、相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移。

根据本发明提供的一种断层模拟装置，所述模拟装置还包括控制器，所述控制器与所述驱动机构电连接，用于控制所述驱动机构驱动所述第一平台与所述第二平台沿所述贴合面相对线性位移的位移速度、位移距离与位移方向，或用于控制所述驱动机构驱动所述第一平台与所述第二平台沿所述贴合面相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移的位移速度、位移距离、位移角度与位移方向。

根据本发明提供的一种断层模拟装置，所述驱动机构包括升降机构与第一横移机构，所述升降机构与所述第二平台连接并用于驱动所述第二平台上下移动，所述第一横移机构与所述第二平台连接并用于驱动所述第二平台沿水平方向移动。

根据本发明提供的一种断层模拟装置，所述驱动机构包括第二横移机构，所述第二横移机构与所述第一平台连接并用于驱动所述第一平台沿水平方向移动。

根据本发明提供的一种断层模拟装置，所述驱动机构包括旋转机构与翻转机构，所述第二平台具有第二台面；

所述旋转机构与所述第二平台连接并用于驱动所述第二平台旋转，所述第二平台的旋转轴线沿与所述第二台面相垂直；

所述翻转机构与所述第二平台连接并用于驱动所述第二平台翻转，所述第二平台的翻转轴线与所述旋转轴线相交且相互垂直，所述翻转轴线与所述旋转轴线所在的平面与所述贴合面相垂直。

根据本发明提供的一种断层模拟装置，所述第一台板与所述第一平台可拆卸连接，所述第二台板与所述第二平台可拆卸连接。

根据本发明提供的一种断层模拟装置，所述第一平台上设有第一围板，所述第二平台上设有第二围板，所述第一围板与所述第二围板围合形成凹槽；

所述第一围板与所述第二围板之间通过柔性板连接。

本发明的另一目的，在于提供一种基于上述任一项所述的断层模拟装置的模拟方法，包括如下步骤：

步骤S100、控制斜滑台板中贴合面相对于第一平台以一定的角度倾斜；

步骤S200、在第一平台与第二平台上铺设至少一层石英砂，每层石英砂上铺有标志层；

步骤S300、控制所述第一平台与所述第二平台沿所述贴合面进行相对线性位移、相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移。

根据本发明提供的模拟方法，所述步骤S300中，所述相对线性叠加扭转位移包括相对线性位移与相对扭转位移间隔叠加；

在进行所述相对线性叠加扭转位移时，在进行一次相对线性位移或相对扭转位移之后，先在最上层铺设至少一层石英砂，每层石英砂上铺有标志层，再进行下一次相对线性位移或相对扭转位移。

根据本发明提供的模拟方法，所述步骤S300中，在相对线性位移过程中，每位移一定距离获取一次平面图像；在相对扭转位移过程中，每扭转一定角度获取一次平面图像。

根据本发明提供的模拟方法，所述步骤S300结束后，在最上层铺设至少一层石英砂，浇一定量水并静置，纵向剖切用于获得剖面。

本发明提供的断层模拟装置及模拟方法，有益效果为：通过设置第一平台与第二平台，第一平台与第二平台之间通过斜滑台板而形成贴合面，贴合面与第一平台相倾斜而利于模拟先存断层；并通过驱动机构带动第一平台与第二平台之间沿贴合面进行相对线性位移、相对扭转位移或者相对线性叠加扭转位移，以模拟存在先存断层的情况下张扭、压扭或枢纽等走滑变形，以及张扭、压扭与枢纽间相互叠加的走滑变形，其中，可以替换不同倾斜角度的斜滑台板来更好的模拟各种先存角度的走滑变形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的断层模拟装置结构示意图；

图2是本发明提供的翻转机构与旋转机构结构示意图之一；

图3是本发明提供的翻转机构与旋转机构结构示意图之二；

图4是本发明提供的断层模拟方法流程示意图；

图5是本发明提供的模拟装置翻转枢纽示意图；

图6是本发明提供的实施例中一种在75°先存断层下进行右行压扭叠加枢纽断层变形模拟结果平面演化图；

图7是本发明提供的实施例中一种在75°先存断层下进行右行压扭叠加枢纽断层变形模拟结果剖面切片图；

图8是本发明提供的电子设备的结构示意图。

附图标记：

1：第一平台； 11：第一台面； 12：第一围板；

13：凹槽；

2：第二平台； 21：第二台面； 22：第二围板；

3：斜滑台板； 31：第一台板； 32：第二台板；

33：贴合面；

4：驱动机构； 41：升降机构； 42：第一横移机构；

43：第二横移机构； 44：旋转机构； 45：翻转机构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”与“第二”等是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。

另外，在本发明的实施例中所提到的文中所有的方向或位置关系为基于附图的位置关系，仅为了方便描述本发明和简化描述，而不是暗示或者暗示所指的装置或元件必须具有的特定的方位，不能理解为对本发明的限制。本发明中设置有XYZ坐标系，其中X轴的正向代表右方，X轴的反向代表左方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方，Y轴的正向代表前方，Y轴的反向代表后方，其中，“上”“下”“前”“后”“左”和“右”并不构成对具体结构的限定，仅仅基于附图中的位置而言。

需要说明的是，本发明中的描述“在…范围内”，包含两端端值。如“在10至20范围内”，包含范围两端的端值10与20。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明实施例中的具体含义。

下面结合图1－图8描述本发明的断层模拟装置及模拟方法。

具体地，本实施例提供一种断层模拟装置，包括：第一平台1、第二平台2、斜滑台板3与驱动机构4，斜滑台板3包括第一台板31与第二台板32，第一台板31与第一平台1固定连接，第二台板32与第二平台2连接；

具体地，第一平台1与第二平台2作为载砂台，可以为多种形状，本实施例以方形平台为例，第一平台1与第二平台2均为方形平面，并且第一平台1与第二平台2配合后得到的整体平面的长度在75公分至80公分范围内，优选为78公分；整体平面的宽度在60公分至65公分范围内，优选为64公分。

第一台板31与第二台板32相贴合，第一台板31与第二台板32之间的贴合面33相对于第一平台1的第一台面11相倾斜；

具体地，斜滑台板3由第一台板31和第二台板32组成，第一台板31和第二台板32均为折板，第一台板31与第二台板32的上半部分折板分别与第一平台1与第二平台2连接，第一台板31与第二台板32的下半部分折板相贴合，并形成贴合面33，其中贴合面33指的是第一台板31与第二台板32相贴合两个面的总称。

其中，贴合面33相对于第一平台1的第一台面11相倾斜，即贴合面33与第一台面11之间形成的夹角大于0，并且第一平台1与第二平台2可沿贴合面33所在方向滑动，贴合面33形成先存断层，以模拟存在先存断层情况下的张扭、压扭或枢纽并行，或者其中三种相互叠加变形，或者三者中任意两种相互叠加变形。

驱动机构4用于驱动第一平台1与第二平台2沿贴合面33相对线性位移、相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移。

具体地，相对线性位移指的是第一平台1与第二平台2沿贴合面33所在平面做相对线性位移，可以是单次线性位移，也可以是多次线性位移，其中多次线性位移可以是相同方向的多次线性位移，也可是不同方向的多次线性位移。相对扭转位移是的是第一平台1与第二平台2沿贴合面33所在平面中的某一点做相对扭转，其中第一平台1与第二平台2在相对扭转过程中，第一台板31与第二台板32始终相贴合。相对线性叠加扭转位移指的是第一平台1与第二平台2在贴合面33所在平面进行相对线性位移，也进行相对扭转位移，其中，线性位移与扭转位移可以分步位移，也可同时位移；并且，可以多次线性位移后叠加扭转位移，以及其他线性位移叠加扭转位移的位移方式。

本实施例通过设置第一平台1与第二平台2，第一平台1与第二平台2之间通过斜滑台板3而形成贴合面33，贴合面33与第一平台1相倾斜而利于模拟先存断层；并通过驱动机构4带动第一平台1与第二平台2之间沿贴合面33进行相对线性位移、相对扭转位移或者相对线性叠加扭转位移，以模拟存在先存断层的情况下张扭、压扭或枢纽等走滑变形，以及张扭、压扭与枢纽间相互叠加的走滑变形，其中，可以替换不同倾斜角度的斜滑台板3来更好的模拟各种先存角度的走滑变形。

具体地，模拟装置还包括控制器，控制器与驱动机构4电连接，用于控制所述驱动机构4驱动所述第一平台1与所述第二平台2沿所述贴合面33相对线性位移的位移速度、位移距离与位移方向，或用于控制所述驱动机构4驱动所述第一平台1与所述第二平台2沿所述贴合面33相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移的位移速度、位移距离、位移角度与位移方向，以实现模拟装置的自动控制。

具体地，驱动机构4有多种实施方式，其中，驱动机构4可分别带动第一平台1与第二平台2进行相对位移，也可固定第一平台1，仅带动第二平台2位移。本实施例提供一种驱动机构4的具体实施方式，在本实施例所述驱动机构4的基础上，凡是能够实现本实施例所述驱动机构4功能的具体装置，在本实施例所述驱动机构4的基础上进行无创造性劳动的替换或改进，均落入本发明对驱动机构4所限定的保护范围内。

具体地，本实施例所述的驱动机构4，包括升降机构41与第一横移机构42，升降机构41与第二平台2连接并用于驱动第二平台2沿Z轴方向上下移动，第一横移机构42与第二平台2连接并用于驱动第二平台2沿水平方向移动。

结合图1所示，升降机构41设置在第二平台2下方，主要由伸缩油缸和导向架组成，导向架设置滑杆与滑孔，当油缸带动第二平台2上下移动时，滑杆在滑孔内滑动，以使得第二平台2在上下移动过程中不会发生偏翻。可选地，在第二平台2下方设置至少3个油缸，3个油缸同步运动，来确保第二平台2上下升降的稳定性。

第一横移机构42包括X方向横移机构与Y方向横移机构，其中，Y方向横移机构包括第一横移电机与Y方向横移滑轨，第一横移电机与第二平台2连接，第一横移电机带动第二平台2在Y方向横移滑轨上滑动。较好地，升降机构41安装在Y方向横移机构与第二平台2之间，升降机构41与Y方向横移机构联动，以驱动第二平台2沿贴合面33的斜向上下方向与第一平台1相对滑动。

具体地，X方向横移机构包括第二横移电机与X方向横移滑轨，第二横移电机与第二平台2连接，第二横移电机带动第二平台2在X方向横移滑轨上滑动。较好地，升降机构41安装在Y方向横移机构与第二平台2之间，Y方向横移机构安装在X方向横移机构上，X方向横移机构安装在固定架上。X方向横移机构能够驱动第二平台2沿贴合面33所在平面沿X方向位移，X方向横移机构、Y方向横移机构与升降机构41联动，以驱动第二平台2沿贴合面33所在平面向任一方向与第一平台1相对滑动。

本实施例通过设置X方向横移机构、Y方向横移机构与升降机构41，能够驱动第一平台1与第二平台2沿其贴合面33所在平面方向上沿任一方向相对滑动，以模拟地壳运动时存在先存断层情况下的张扭与压扭变形。

较好地，本实施例所述的驱动机构4，还包括第二横移机构43，第二横移机构43与第一平台1连接并用于驱动第一平台1沿水平方向移动。其中，第二横移机构43与第一横移机构42相类似，可设置X方向横移机构与Y方向横移机构，附图1中第二横移机构43仅设置X方向横移机构，第二横移机构43包括第三横移电机与X方向横移滑轨，第三横移电机与第一平台1连接，以驱动第一平台1沿X方向横移滑轨在X方向进行滑动，加快第一平台1与第二平台2之间相对位移的速度。

具体地，本实施例所述的驱动机构4还包括旋转机构44与翻转机构45，第二平台2具有第二台面21；其中，旋转机构44与第二平台2连接并用于驱动第二平台2旋转，第二平台2的旋转轴线N沿与第二台面21相垂直；翻转机构45与第二平台2连接并用于驱动第二平台2翻转，第二平台2的翻转轴线M与旋转轴线N相交且相互垂直，翻转轴线M与旋转轴线N所在的平面与贴合面33相垂直。

其中，如附图1与图5所示，旋转机构44带动第二平台2旋转，并且旋转机构44带动第二平台2的旋转轴线N与第二平台2的第二台面21相垂直，即旋转机构44带动第二平台2始终沿其第二台面21所在平面旋转；翻转机构45用于驱动第二平台2发生翻转，并且第二平台2的翻转轴线M与第二平台2的旋转轴线N相交且相互垂直，以及翻转轴线M和旋转轴线N所在的平面与贴合面33相垂直。如附图1所示，翻转机构45适于驱动第二平台2的翻转轴线M方向与Y轴方向相平行，而贴合面33与第一平台1倾斜设置，第二平台2翻转时配合旋转机构44的旋转作用，能够确保第一平台1与第二平台2之间沿贴合面33做相对枢纽旋转，并且旋转过程中不会造成第一台板31与第二台板32相分离，以更好的模拟先存断层下枢纽变形，以及压扭、张扭与枢纽叠加变形。

较好地，第一台板31与第一平台1可拆卸连接，第二台板32与第二平台2可拆卸连接。第一台板31与第二台板32有多种型号，不同型号的第一台板31与第二台板32相贴合后形成的贴合面33，相对于第一平台1的倾斜角度不同，更换不同角度的第一台板31与第二台板32，以模拟不同角度的先存断层。

具体地，第一平台1上设有第一围板12，第二平台2上设有第二围板22，第一围板12与第二围板22之间形成凹槽13；第一围板12与第二围板22确保第一平台1与第二平台2上堆积的砂体不会在边缘处洒落，凹槽13使得第一平台1与第二平台2上方始终为相通的堆砂空间。并且，第一围板12与第二围板22之间通过柔性板连接，如柔性塑料板或柔性塑料布，确保第一平台1与第二平台2相对移动时，第一围板12与第二围板22连接处的空隙不会出现洒落。

具体地，在上述断层模拟装置的基础上，本实施例还提供一种断层模拟装置模拟方法，结合图4所示，包括如下步骤：

步骤S100、调整斜滑台板3中贴合面33相对于第一平台1以一定的角度倾斜；具体地，可通过更换对应角度的第一台板31与第二台板32，对应角度在0至90度之间，包含90度而不包含0度，如贴合面33与第一平台1之间的相对角度为60度。

步骤S200、在第一平台1与第二平台2上铺设至少一层石英砂，每层石英砂上铺有标志层。

具体地，标志层指的是与石英砂层颜色不同，具有标识作用的砂层；第一平台1与第二平台2上可铺设多层石英砂，每层石英砂的厚度在1公分至2公分范围内，以1公分为例。其中，石英砂的颜色多为灰白色，每一层石英砂上均铺设一层标志层，如铺设三层石英砂，最下层石英砂上侧铺设红色标识层，中间层石英砂上铺设蓝色标识层，最上层石英砂上铺设绿色标识层，以此类推。

步骤S300、控制第一平台1与第二平台2沿贴合面33进行相对线性位移、相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移。

具体地，可通过控制驱动机构4来驱动第一平台1与第二平台2沿贴合面33所在平面进行压扭、张扭与枢纽等变形，或者进行压扭、张扭与枢纽等叠加变形。

具体地，步骤S300中，相对线性叠加扭转位移包括相对线性位移与相对扭转位移间隔叠加，如第一平台1与第二平台2先沿贴合面33所在平面方向进行上下方向的相对移动，如第二平台2相对于第一平台1沿贴合面33向上位移，以模拟压扭变形；再控制第二平台2相对于第一平台1沿贴合面33相对枢纽变形，模拟出压扭叠加枢纽变形。以及，第二平台2相对于第一平台1沿贴合面33向下移动，以模拟张扭变形；再控制第二平台2相对于第一平台1沿贴合面33相对枢纽变形，模拟出张扭叠加枢纽变形。诸如所述的叠加方式，可以在张扭、压扭与枢纽变形中，任意方式的叠加变形。

具体地，在进行相对线性叠加扭转位移时，在进行一次相对线性位移或相对扭转位移之后，先在最上层铺设至少一层石英砂，每层石英砂上铺有标志层，再进行下一次相对线性位移或相对扭转位移。

例如，在进行一次压扭模拟变形后，在已经铺设石英砂的上侧再铺设至少一层石英砂，并且再次铺设的石英砂上方铺有标志层，再进行下一次枢纽变形，以更好的通过标志层模拟出压扭叠加枢纽变形的断层形貌变化。

具体地，步骤S300中，在相对线性位移过程中，每位移一定距离获取一次平面图像；在相对扭转位移过程中，每扭转一定角度获取一次平面图像。

具体地，当驱动机构4带动第二平台2相对于第一平台1沿贴合面33所在平面进行线性移动时，如模拟压扭或张扭变形时，压扭的线性变形位移可分多次位移，即第二平台2相对于第一平台1沿贴合面33向上移动时，每位移一定距离，就沿Z轴反方向进行一次平面拍摄，获取平面图像，以观测压扭过程中地面的逐渐变化过程。枢纽变形与压扭变形相类似，第二平台2相对于第一平台1沿贴合面33所在平面枢纽移动时，每旋转一定的角度，就沿Z轴反方向进行一次平面拍摄，获取平面图像，以观测枢纽过程中地面的逐渐变化过程。

较好地，在步骤S300结束后，在最上层铺设至少一层石英砂，浇一定量水并静置，纵向剖切用于获得剖面，其中纵向剖切指的是与Z轴和Y轴所处平面相平行的面向下剖切。

具体地，基于上述断层模拟方法，本实施例还提供一种具体压扭叠加枢纽的模拟方法，具体包括如下步骤：

步骤S100、先控制第一平台1与第二平台2两台板平面初始状态调整为同一水平面且构成为长方形，设置斜滑台板3中贴合面33与第一平台1的倾斜度为75°，贴合面33相对于第一平台1向Y轴反方向倾斜。

步骤S200、固定第一平台1平面以三方向环绕第一围板12为边界，固定第二平台2平面以三方向环绕第二围板22为边界。围板由螺丝固定；用塑料薄膜固定第一围板12与第二围板22的连接处，随后将平台台面由底部到上依次铺设四层厚度均为1cm的灰白色石英砂，并用黑色、蓝色和粉色作为标志层。

步骤S310、进行第一次枢纽断层模拟，控制旋转机构44和翻转机构45运动使第二平台2沿与贴合面33相垂直的轴线向P方向枢纽旋转5°，用时2min，速度2.5°/min；旋转到位后，沿Z轴反方向进行拍照，以获得平面图像。

平面拍照后进行第二次枢纽断层模拟，控制旋转机构44和翻转机构45使第二平台2沿与贴合面33相垂直的轴线向P方向旋转5°，用时2min，速度2.5°/min；旋转到位后，沿Z轴反方向进行拍照，以获得平面图像。

平面拍照后进行第三次枢纽断层模拟，控制旋转机构44和翻转机构45使第二平台2沿与贴合面33相垂直的轴线向P方向旋转5°，用时2min，速度2.5°/min；旋转到位后，沿Z轴反方向进行拍照，以获得平面图像。

平面拍照后进行第四次枢纽断层模拟，控制旋转机构44和翻转机构45使第二平台2沿与贴合面33相垂直的轴线向P方向旋转5°，用时2min，速度2.5°/min；旋转到位后，沿Z轴反方向进行拍照，以获得平面图像。

枢纽断层模拟共进行四次同向匀速运动，共旋转20°。

步骤S320、在步骤S310变形结束并拍照后，在变形砂层之上铺设一层厚度为1.5cm的白色石英砂使平面均匀水平，用绿色作为标志层；再铺设一层厚度为0.5cm的白色石英砂，用红色作为标志层。

再进行一次右行压扭叠加枢纽断层变形，控制第一横移机构42使第二平台2沿X轴反方向位移1.2cm，时间2min，速度0.6cm/min；控制升降机构41使第二平台2沿Z轴正方向位移0.4cm，时间2min，速度0.2cm/min；第一横移机构42与升降机构41联动，控制第一横移机构42使第二平台2沿Y轴正方向位移0.107cm，时间2min，速度0.0535cm/min；位移到位后，沿Z轴反方向进行拍照，以获得平面图像。

平面拍照后开始第二次右行压扭叠加枢纽断层变形，控制第一横移机构42使第二平台2沿X轴反方向位移1.2cm，时间2min，速度0.6cm/min；控制升降机构41使第二平台2沿Z轴正方向位移0.4cm，时间2min，速度0.2cm/min；第一横移机构42与升降机构41联动，控制第一横移机构42使第二平台2沿Y轴正方向位移0.107cm，时间2min，速度0.0535cm/min；位移到位后，沿Z轴反方向进行拍照，以获得平面图像。

平面拍照后开始第三次右行压扭叠加枢纽断层变形，控制第一横移机构42使第二平台2沿X轴反方向位移1.2cm，时间2min，速度0.6cm/min；控制升降机构41使第二平台2沿Z轴正方向位移0.4cm，时间2min，速度0.2cm/min；第一横移机构42与升降机构41联动，控制第一横移机构42使第二平台2沿Y轴正方向位移0.107cm，时间2min，速度0.0535cm/min；位移到位后，沿Z轴反方向进行拍照，以获得平面图像。

右行压扭共进行三次同向匀速运动，X轴反方向共位移3.6cm；Z轴正方向共位移1.2cm；Y轴正方向共位移0.321cm。

在整个模拟过程结束后，在变形砂层之上铺设1cm的白色石英砂后浇水静置，进行纵向剖切切片；获得纵向剖面，并对获得的平面图像与剖面图像进行解释分析。

具体地，图6为在75°先存断层下模拟压扭叠加枢纽断层变形模拟结果平面演化图。由图6所示，在标志层显示出的枢纽断层变形结束后(图6b)平面变形开始前于标志层上画出间隔为6cm的标志线方便观测结果；可以看出第二平台2上升区出现明显隆起，下降区出现明显凹陷，中心区出现微隆起现象，可体现出枢纽断层的构造特征。

在此基础上铺砂后并用另一颜色标志层进行右行压扭叠加枢纽断层变形(图6c)，平面变形开始前于标志层上画出间隔为6cm的标志线方便观测结果。当右行压扭叠加枢纽断层变形结束后(图6d)，可见平面标志线发生明显错断，平面中部出现明显的挤压隆起现象，出现右行次级断裂，边界部位发育马尾状断层组合，同向走滑断层(R破裂)现象明显，次级同向断层(P破裂)现象减弱，逐渐形成主位移带(PDZ)。这与右行压扭现象基本吻合。

具体地，实验结果剖面图(图7)进行解释，切片剖面图7a位于枢纽断层变形时第二平台2下降区，压扭变形后第二平台2高度低于第一平台1高度处。剖面可见正断层F1，逆断层F2、F3。由此推断F1形成于枢纽断层变形期，随后压扭形成F2、F3。

切片剖面图7b位于枢纽断层变形时第二平台2下降区，压扭变形后第二平台2高度等于第一平台1高度处。剖面可见逆断层F1、F2。由此推断枢纽断层变形时形成F1，后压扭变形地层沿先存断层F1推覆，同时形成F2。

切片剖面图7c位于枢纽断层变形时的断面中心，此时第二平台2高度不变，压扭变形后第二平台2高度高于第一平台1高度处。剖面可见逆断层F1，由此推断F1形成压扭变形期。

切片剖面图7d位于枢纽断层变形时第二平台2上升区，压扭变形后第二平台2高度高于第一平台1高度处。剖面可见逆断层F1、F2。由此推断F1形成于枢纽断层变形期，随后压扭形成F2。

本发明的一种模拟断层叠加变形的构造物理模拟实验装置和实验结果，其依据断层的基本形态特征，设计构造物理模拟实验装置并阐述实验装置的运行方法；由物理模拟模型模拟重现右行压扭叠加枢纽断层变形过程特征，由模拟过程中的各参数变化现象，进一步解释右行压扭叠加枢纽断层的变形特征，旨在模拟各类断层叠加变形的深度研究提供理论支持，从而为地质研究提供理论依据。

较好的，上述模拟方法中驱动机构的控制可以由电子设备进行控制，下面对本发明提供的电子设备进行描述，下文描述的电子设备与上文描述的驱动机构控制过程可相互对应参照。

图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行驱动机构控制过程。

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立地产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的驱动机构控制过程。

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的驱动机构控制过程。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种断层模拟装置，其特征在于，包括第一平台、第二平台、斜滑台板与驱动机构，所述斜滑台板包括第一台板与第二台板，所述第一台板与所述第一平台连接，所述第二台板与所述第二平台连接；

所述第一台板与所述第二台板相贴合，所述第一台板与所述第二台板之间的贴合面相对于所述第一平台的第一台面相倾斜；

所述驱动机构用于驱动所述第一平台与所述第二平台沿所述贴合面相对线性位移、相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移；

所述驱动机构包括旋转机构与翻转机构，所述第二平台具有第二台面；

所述旋转机构与所述第二平台连接并用于驱动所述第二平台旋转，所述第二平台的旋转轴线沿与所述第二台面相垂直；

所述翻转机构与所述第二平台连接并用于驱动所述第二平台翻转，所述第二平台的翻转轴线与所述旋转轴线相交且相互垂直，所述翻转轴线与所述旋转轴线所在的平面与所述贴合面相垂直；

所述驱动机构包括升降机构与第一横移机构，所述升降机构与所述第二平台连接并用于驱动所述第二平台上下移动，所述第一横移机构与所述第二平台连接并用于驱动所述第二平台沿水平方向移动；

所述驱动机构包括第二横移机构，所述第二横移机构与所述第一平台连接并用于驱动所述第一平台沿水平方向移动。

2.根据权利要求1所述的断层模拟装置，其特征在于，所述模拟装置还包括控制器，所述控制器与所述驱动机构电连接，用于控制所述驱动机构驱动所述第一平台与所述第二平台沿所述贴合面相对线性位移的位移速度、位移距离与位移方向，或用于控制所述驱动机构驱动所述第一平台与所述第二平台沿所述贴合面相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移的位移速度、位移距离、位移角度与位移方向。

3.根据权利要求1所述的断层模拟装置，其特征在于，所述第一台板与所述第一平台可拆卸连接，所述第二台板与所述第二平台可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的断层模拟装置，其特征在于，所述第一平台上设有第一围板，所述第二平台上设有第二围板，所述第一围板与所述第二围板围合形成凹槽；

所述第一围板与所述第二围板之间通过柔性板连接。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的断层模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S100、控制斜滑台板中贴合面相对于第一平台以一定的角度倾斜；

步骤S200、在第一平台与第二平台上铺设至少一层石英砂，每层石英砂上铺有标志层；

步骤S300、控制所述第一平台与所述第二平台沿所述贴合面进行相对线性位移、相对扭转位移或相对线性叠加扭转位移。

6.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤S300中，所述相对线性叠加扭转位移包括相对线性位移与相对扭转位移间隔叠加；

在进行所述相对线性叠加扭转位移时，在进行一次相对线性位移或相对扭转位移之后，先在最上层铺设至少一层石英砂，每层石英砂上铺有标志层，再进行下一次相对线性位移或相对扭转位移。

7.根据权利要求5或6所述的模拟方法，其特征在于，所述步骤S300中，在相对线性位移过程中，每位移一定距离获取一次平面图像；在相对扭转位移过程中，每扭转一定角度获取一次平面图像。

8.根据权利要求5或6所述的模拟方法，其特征在于，在所述步骤S300结束后，在最上层铺设至少一层石英砂，浇一定量水并静置，纵向剖切用于获得剖面。

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