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美國地質調查局 (U.S.G.S.) 的工程師貝利·威利斯(† 1949年2月19日)以其在解決地質問題上的非傳統方法而聞名。在計算機模型出現很久之前,他就對山脈中發現的地質構造感到困惑,於是他製造了一臺機器來模擬造山過程。
在一個帶有可移動活塞的盒子中,他摺疊並壓碎了蜂蠟層,並將這些結構與他在阿巴拉契亞山脈中繪製的大型構造褶皺和逆衝斷層進行了比較。他意識到褶皺和推覆構造也可以透過水平運動和壓縮力形成——而不是像許多地質學家仍然認為的那樣,僅僅透過垂直運動形成(當時更容易解釋)。
圖1.威利斯的“實驗用壓縮機”,來自《阿巴拉契亞構造力學》(1891),所有圖片均為公共領域。
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圖2. “壓縮機”製造的微型山脈 - 地層首先形成規則的褶皺,但是隨著縮短的繼續,剪下帶發展,單個“構造推覆體”開始堆積,正如在真實山脈中所見。
圖3. 阿巴拉契亞山脈中部的褶皺地層。在後來的幾年裡,威利斯提出了一個板塊構造的早期版本來解釋山脈的形成過程——當一股岩漿“氣泡”將美洲和歐洲大陸推開時,大西洋形成了,沿著邊界,岩層被壓縮和摺疊起來——阿巴拉契亞山脈就形成了。不幸的是,這個山脈的形成時間比大西洋要早得多…
圖4. 威利斯將山脈劃分為一個以褶皺為特徵的中心帶和一個以外部剪下帶為特徵的外部帶(田納西州克利夫蘭的地質圖)。今天我們知道,其構造可能比這複雜得多。