第十一章斷層概論

第十一章斷層概論第一節(jié)的幾何要素和位移斷層斷層是地殼巖石體中沿破裂面發(fā)生明顯位移的一種破裂構(gòu)造。1、斷層面：是一個將巖塊或巖層斷開成兩部分，并借以發(fā)生位移滑動的破裂面。

2、斷層面產(chǎn)狀：斷層破裂面的空間產(chǎn)出位置，由其走向、傾向和傾角確定。

3、斷層帶：由一系列破裂面或次級斷層以及它們之間所夾的巖塊、巖片、各種構(gòu)造巖所共同組成的帶。

4、斷層線：是斷層面與地面的交線。即斷層在地面的出露線。其形態(tài)決定于斷層面的彎曲程度、斷層面產(chǎn)狀和地面的起伏。斷層面傾角越緩、地形起伏越大，其形態(tài)就越復雜。

5、斷盤：是斷層面兩側(cè)沿斷面發(fā)生位移滑動的巖塊。

上盤：傾斜斷面上側(cè)的巖塊。

下盤：傾斜斷面下側(cè)的巖塊。

上升盤：沿傾斜斷面向上滑動的巖塊。

下降盤：沿傾斜斷面向下滑動的巖塊。斷層面斷層線斷層的幾何要素美國加州地區(qū)圣安德烈斯（SanAndreas）斷層系及其它大斷層斷層的位移I斷層位移立體圖II垂直于被錯斷巖層走向的剖面圖III垂直于斷層走向的剖面圖第二節(jié)斷層分類 1、斷層走向與巖層走向的關系：

走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致的斷層。

傾向斷層：斷層走向與巖層傾向一致的斷層。即與巖層走向直交的斷層。

斜向斷層：斷層走向與巖層走向斜交的斷層。

順層斷層：斷層面與巖層層面等原生界面基本一致的斷層。斷層與有關構(gòu)造的幾何關系分類 2．斷層走向與褶皺軸向的關系：

縱斷層：斷層走向與褶皺軸向一致或與區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致的斷層。

橫斷層：斷層走向與褶皺軸向直交或與區(qū)域構(gòu)造線方向近于直交的斷層。

斜斷層：斷層走向與褶皺軸向斜交或與區(qū)域構(gòu)造線方向斜交的斷層。斷層與有關構(gòu)造的幾何關系分類斷層兩盤相對運動分類

1、正斷層：指斷層上盤下降，下盤相對上升的斷層。

特征：斷面產(chǎn)狀較陡，傾角多在450以上；一些大型正斷層往往上陡下緩總體形態(tài)呈鏟狀、犁狀或勺狀。 2、逆斷層：指斷層上盤上升，下盤相對下降的斷層。根據(jù)斷面傾角的大小，又可分為如下幾種類型。

高角度逆斷層：斷面傾角在450以上。

低角度逆斷層：斷面傾角小于450。

逆沖斷層：位移量較大的低角度逆斷層，傾角在300左右。

推覆構(gòu)造：具一定規(guī)模，且位移量很大的低角度逆沖斷層（原地巖塊、外來巖塊--推覆體，飛來峰，構(gòu)造窗）。圖中所示并不代表原始沉積構(gòu)造，而是經(jīng)歷了如插圖所示的一系列構(gòu)造變形，才最終形成現(xiàn)在所看到的地形和地貌（飛來峰，klippe）。飛來峰

3、平移斷層：斷層兩盤順斷面走向相對運動的斷層。

特征：斷面平直光滑、近于直立，剪切性質(zhì)突出。根據(jù)斷層兩盤相對運動方向不同，又可分為：

左行平移斷層/右行平移斷層 規(guī)模巨大的平移斷層則稱為走滑斷層。4、斜向滑動斷層：命名時可采用組合命名法。

5、樞紐斷層：斷層兩盤相對發(fā)生大的旋轉(zhuǎn)（分為旋轉(zhuǎn)軸位于斷層一端或斷層中部一點兩種情況）。第三節(jié)斷層形成機制（安德森模式）正斷層形成條件應力狀態(tài)：σ1直立，σ2和σ3水平。斷層產(chǎn)狀特征：σ2與斷層走向一致，上盤順斷層傾向下滑。正斷層形成條件：最大主應力（σ1）在垂直方向上逐漸增大，或者最小主應力（σ3）在水平方向上減小。地殼水平拉伸和垂向上隆是最適合于發(fā)生正斷層的應力狀態(tài)。逆斷層形成條件應力狀態(tài)：σ1和σ2（中間主應力軸）水平，σ3垂直。斷層產(chǎn)狀特征：σ2平行于斷層走向，上盤順斷層傾向向上滑動。逆斷層產(chǎn)生條件：σ1在水平方向上逐漸增大，或者σ3逐漸減小。地殼中水平擠壓有利于逆沖斷層的發(fā)育（例如大陸造山帶擠壓碰撞帶）。平移（走滑）斷層形成條件應力狀態(tài)：σ1和σ3水平，中間軸（σ2）直立。產(chǎn)狀特征：斷層面在垂直于σ2方向上滑動，兩盤順斷層走向滑動。

左旋滑動：逆時針方向滑動。

右旋滑動：順時針方向滑動。形成條件：滑動方向與σ1、σ3應力大小有關。安德森模式是解釋近地表或地殼淺部脆性斷裂的依據(jù)。第四節(jié)斷層巖斷層巖及其研究意義

斷層巖：是斷層兩壁巖石在斷層作用過程中被改造成不同結(jié)構(gòu)或不同成分的巖石。

研究意義：

（1）斷層巖本身就是斷層存在的一種良好標志； （2）斷層巖屬性可以判斷變形的性質(zhì)：脆性或韌性； （3）測定斷層溫度和壓力； （4）判斷斷層兩盤相對運動方向。斷層巖分類斷層巖分為與脆性斷層伴生的碎裂巖系列和與韌性剪切帶伴生的糜棱巖系列。碎裂巖系列包括斷層角礫巖（角礫大于2mm）碎裂巖（顆粒在0.01－2mm）超碎裂巖（顆粒小于0.01mm）玻化巖斷層泥假玻玄武巖（?；瘞r）

玻化巖是在斷層強烈快速研磨和錯動過程中產(chǎn)生剪切熱，從而誘發(fā)局部熔融，而后又迅速冷卻，形成外貌似黑色玻璃質(zhì)的巖石，稱為?；瘞r或假玻玄武巖（pseudotachylyte）。玻化巖（假玻玄武巖）成分特征：因斷層巖石不同而不同；結(jié)構(gòu)特征：似玻璃質(zhì)，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)；成因特征：快速地震過程中產(chǎn)生的巖石，因此人們稱為古地震的“化石”；產(chǎn)出特征：呈脈狀產(chǎn)于各種構(gòu)造裂隙和斷層之中。第五節(jié)斷層效應斷層效應斷層效應是指由斷層作用而引起的各種現(xiàn)象，即視效應（或假象）。走向斷層不但能造成地層的缺失，而且還可以造成地層的重復。即由走向斷層引起地層關系上的效應，這也是判定斷層存在和性質(zhì)的依據(jù)。缺失：是指一套正常地層中的一層或數(shù)層，由于斷層作用，在夷平面上斷缺的現(xiàn)象。重復：是指一套正常地層中的一層或數(shù)層，由于斷層作用而重復出現(xiàn)的現(xiàn)象。走向斷層效應共可以出現(xiàn)六種缺失或重復的基本形式。走向斷層引起的斷層效應斷層性質(zhì)斷層傾斜與地層傾斜關系二者傾向相反二者傾向相同斷層傾角大于巖層傾角斷層傾角小于巖層傾角正斷層地層重復地層缺失地層重復逆斷層地層缺失地層重復地層缺失斷層兩盤相對運動方向下降盤出現(xiàn)新地層下降盤出現(xiàn)新地層上升盤出現(xiàn)新地層傾向斷層引起的效應

平移正(逆）斷層或正（逆）平移斷層引起的效應

1）滑移線與巖層在斷面上的跡線一致，平/剖面上巖層好象無錯動。2）滑移線位于巖層在斷面上跡線的下方，剖面上為正斷層,平面上為平移錯動。3）滑移線位于巖層在斷面的跡線的上方，剖面上為逆斷層,平面上為平移錯動。CDAB在平面上有兩種表現(xiàn):即核部寬窄的變化和軸跡的錯移。背斜核部變寬是上升盤向斜核部變窄是上升盤橫斷層錯斷褶皺引起的效應第六節(jié)斷層的識別斷層的識別標志地貌標志構(gòu)造標志地層標志巖漿活動和礦化標志巖相和厚度標志地質(zhì)標志地貌標志斷層崖斷層三角面錯斷的山脊串珠狀湖泊洼地泉水的帶狀分布水系特點通常是斷層上升盤形成的陡崖，正斷層相對容易形成。滇池斷層崖華山斷層崖斷層崖斷層崖通常是活動斷層面形成的陡崖受與崖面垂直方向的水流侵蝕切割而形成的沿斷層走向分布的一系列三角形陡崖。斷層三角面通常是平移斷層相對平移錯動，造成某一方向的山脊發(fā)生突然的、有規(guī)律的錯斷。錯斷山脊由大斷層引起的斷陷或破碎帶形成的湖泊、洼地，在走向上呈線狀、串珠狀分布，單個湖泊、洼地也具有定向的特點。直線狀洼地斷裂活動形成的串珠狀泉水串珠狀湖泊洼地斷層的存在常常影響水系的發(fā)育，引起河流的急劇轉(zhuǎn)向、甚至切斷河谷。

水系同步彎曲錯斷的水系構(gòu)造標志 1、面理，線理的錯開

2、巖層產(chǎn)狀的急劇變化

3、構(gòu)造強化帶

4、構(gòu)造透鏡體及等斜的小褶皺帶：其長軸及軸面與斷面的銳夾角指示對盤的運動方向

5、斷層巖發(fā)育地層標志巖漿活動與礦化作用

大斷層尤其是切割很深的大斷裂常常是巖漿和熱液運移的通道和儲聚場所。如果巖體、礦化帶或硅化等熱液蝕變帶沿一條線斷續(xù)分布，常常指示有大斷層或斷裂帶的存在。一些放射狀或環(huán)狀巖墻也指示放射狀斷裂或環(huán)狀斷裂的存在。如果一地區(qū)的沉積巖相和厚度沿一條線發(fā)生急劇變化，可能是斷層活動的結(jié)果。斷層引起巖相和厚度的急變有兩種情況，一種情況是控制沉積盆地和沉積作用的同沉積斷層的活動，它會引起斷層兩側(cè)沉積環(huán)境的明顯變化，巖相和厚度因而發(fā)生顯著差異；另一種情況是斷層的遠距離推移使相隔甚遠的巖相帶直接接觸。巖相和地層厚度的突變第七節(jié)斷層的觀測斷層面產(chǎn)狀的確定斷層面顯露地表時，可以直接在斷層面上進行測定。斷層面未顯露地表時，如果斷層面比較平整、地形切割較強烈而且斷層線出露良好，則可以利用“V”字形法則，或采用《在地形地質(zhì)圖上測定面狀構(gòu)造產(chǎn)狀要素方法》進行斷層面產(chǎn)狀的測定。如果斷層有三個或三個以上的鉆孔控制，則可以采用《三點法求面狀構(gòu)造產(chǎn)狀要素方法》確定斷層產(chǎn)狀。斷層兩盤相對運動方向的確定

根據(jù)斷層兩盤地層的新老關系

1.走向斷層（縱斷層） 兩盤正常地層——上升盤地層相對老，下降盤相對新；

兩盤倒轉(zhuǎn)地層或(正常)地層傾角＞斷層傾角——上升盤斷層相對新，下降盤地層相對老。

2.橫斷層

橫穿背斜——上升盤的背斜核部變寬，下降盤核部變窄；

橫穿向斜——上升盤的向斜核部變窄，下降盤核部變寬。斷層兩盤相對運動方向的確定

根據(jù)牽引構(gòu)造

斷層兩盤緊鄰斷層面(帶)的巖層在斷層兩盤相對滑動過程中發(fā)生的明顯弧形彎曲，這種彎曲叫牽引構(gòu)造。一般認為這是兩盤相對錯動對巖層拖曳的結(jié)果。斷層兩盤相對運動方向的確定

根據(jù)擦痕和階步

擦痕和階步是斷層兩盤相對錯動在斷層面上因磨擦等作用而留下的痕跡。 擦痕是兩盤巖石被磨碎的巖屑和巖粉在斷層面刻劃的結(jié)果（痕跡）。 特征：一端粗而深，一端細而淺，由粗深端向細淺端指示對盤運動方向。手感覺順一個方向比較光滑，指示對盤運動方向。斷層兩盤相對運動方向的確定

根據(jù)擦痕和階步

階步：在斷層滑動面上常見有與擦痕直交的微細陡坎，這種陡坎稱為階步。 野外見到大部分階步是正階步，它指示對盤運動方向斷層兩盤相對運動方向的確定

根據(jù)擦痕和階步

反階步：與一般階步判斷方向相反，即階步不能指示對盤運動方向，而指示本盤運動方向，這樣的階步稱為反階步。 反階步成因：次級剪切羽列橫斷結(jié)果。 兩者區(qū)別：正階步的眉峰常呈弧形彎轉(zhuǎn)； 反階步的眉峰常呈棱角直切。

斷層兩盤相對運動方向的確定

根據(jù)羽狀節(jié)理和派生構(gòu)造

羽狀節(jié)理：是斷層兩盤在相對運動過程中，斷層一盤或兩盤常常發(fā)育次一級羽狀排列的張裂隙（張節(jié)理）和剪裂隙（剪節(jié)理）。

第八節(jié)斷層作用的時間性斷層作用年代學研究

斷層是不同地質(zhì)時期不同