Sandbox

砂箱(sandbox)

砂箱實驗可以模擬許多地質特徵。當我們在砂箱內擠壓砂粒，就會形成斷層或褶皺，進而瞭解地層的生成原因。 地質上的實驗，有別於一般傳統實驗室的實驗。地質領域最常遇到的問題是時間與空間，地質上的時間動輒以百萬年為計算單位，而長度以公里為量測單位，要把一條數十公里的地層拿到實驗室來進行實際推擠是無法實現的，若一個實驗要進行數十年也是不可能。因此地質學家設計出砂箱實驗，砂箱實驗將數十公里的地層，尺度縮小到數公尺，甚至到數公分，而原本堅硬地層尺度縮小後，使用物理性質類似的石英砂，地質學家因此解決了比例問題，經由許多的實驗又證明砂箱實驗與岩層破裂的性質類似。當岩石受力到一定的程度之後便會產生破裂，而當作用力持續作用時，破裂面會滑動，此破裂面即是斷層面，我們可以透過砂箱實驗，模擬出斷層的破裂與傾角等地質特徵。在模擬過程中，最常利用將原色及染色之石英砂分色分層鋪設，再透過各種不同的實驗設計，模擬岩層在各種應力狀態之下之力學行為機制。由於石英砂層在地質砂箱的實驗過程中，其摩擦性質符合庫侖破壞準則(Davis et al., 1983; Malavieille, 1984)，並且具有低內聚力、力學行為不隨時間變化的特性，故其適合用來模擬脆性變形行為，如上部地殼的脆性變形(Malavieille, 1984; Lallemand et al., 1994; Marone, 1998; Schellart, 2000; Adam et al., 2005; Konstantinovskaia and Malavieille, 2005)。