第六章 断层-2

1、u 断层效应断层效应u 断层的观察和研究断层的观察和研究u 同沉积断层同沉积断层u 韧性断层韧性断层u 区域性大断裂区域性大断裂第六章 断层u 断层效应断层效应u 断层的观察和研究断层的观察和研究u 同沉积断层同沉积断层u 韧性断层韧性断层u 区域性大断裂区域性大断裂第六章 断层 广义的断层效应是指断层作用引起的各种现象。狭义的断层效应是指单斜岩层中断层引起地层关系的变化和岩层的平面视错动。1）断层走向与岩层走向一致；(走向断层效应)2）断层走向与岩层走向直交。(倾向断层效应)* *走向断层引起的效应走向断层引起的效应 走向断层错切岩层后的效应主要表现在造成两盘断层的缺失和重复。 缺失是指一套

2、顺序排列的地层中的一层或数层在夷平地面上或剖面上断失的现象； 重复是指一套顺序排列的地层中的一层或数层在夷平地面上或剖面上重复出现的现象。 断层性质的不同、断层与岩层倾斜关系、倾角大小决定了地层的重复和缺失(效应)。下降盘出现新地层下降盘出现新地层上升盘出现新地层 以上讨论的地层重复和缺失，是剥蚀夷平作用使两盘处于同一水平地面上表现的结果。* *倾向断层引起的效应倾向断层引起的效应1）平移断层引起的效应 倾向断层顺断层面走向滑动时，剖面上会表现为正、逆断层。 顺错断岩层倾向滑动的一盘剖面上表现为上升盘。2）正（逆）断层引起的效应 当倾向断层的两盘顺断层面倾斜滑动时，侵蚀夷平后的两盘岩层表现为水

3、平错移，给人以平移断层的假象。 水平地层断距的大小决定于总滑距和岩层倾角。3）平移正(逆)断层或正(逆)平移断层引起的效应迹线：地层与断面的交线。（1）滑移线与岩层在断面上的迹线平行；（2）滑移线位于岩层在断面上迹线的下侧；（3）滑移线位于岩层在断面上迹线的上侧；4）横断层错动褶皱引起的效应当褶皱被横断层切断后，平面上表现为:断层两盘中褶皱核部宽度变化;褶皱轴迹的错移之效应。(1)当横断层以平移断层性质错断褶皱时，褶皱核部宽度不产生变化。褶皱轴迹错移，错移距离平移量。（2）如果两盘顺断层倾斜滑动，则两盘中褶皱核部宽度不等，背斜上升盘中核部变宽，向斜上升盘中核部变窄。 褶皱轴迹错移，错移距离平移

4、量，上升盘褶皱轴迹向轴面倾向方向移动。 （3）如果顺断层面斜向滑动，褶皱核部宽度发生变化，而且轴迹被错开。立体图立体图立体图立体图剥蚀夷平后剥蚀夷平后剥蚀夷平后剥蚀夷平后背斜背斜向斜向斜* *断层引起效应的识别断层引起效应的识别平移断层u 断层效应断层效应u 断层的观察和研究断层的观察和研究u 同沉积断层同沉积断层u 韧性断层韧性断层u 区域性大断裂区域性大断裂第六章 断层* *断层的识别断层的识别1）地貌标志（1）断层崖由于断层两盘的相对滑动，断层的上升盘和下降盘之间所形成的陡崖称为断层崖。华山断层滇池断层盆地与山脉间列的盆岭地貌（2）断层三角面（3）错断的山脊（4）山岭和平原的突变（5）串

5、珠状湖泊洼地（6）泉水带的分布（7）错断的水系、河流疏勒河阿尔金断裂2）构造标志（1）错断线状、面状地质体（2）构造强化 在一套正常地质体中，突然出现诸如产状的急变、多变、变陡，节理化、劈理化和片理化密集带的出现，小褶皱的剧增等现象。构造透镜体3）岩浆活动和矿化作用 大断层尤其是切割很深的大断裂常常是岩浆和热液运移的通道和储聚场所。如果岩体、矿化带或硅化等热液蚀变带沿一条线断续分布，常常指示有大断层或断裂带的存在。一些放射状或环状岩墙也指示放射状断裂或环状断裂的存在。 如果一地区的沉积岩相和厚度沿一条线发生急剧变化，可能是断层活动的结果。断层引起岩相和厚度的急变有两种情况，一种情况是控制沉积盆

6、地和沉积作用的同沉积断层的活动，它会引起沉积环境沿断层在其两盘发生明显变化，岩相和厚度因而发生显著差异； 另一种情况是，断层的远距离推移，使相隔甚远的岩相带直接接触。4）岩相与厚度的急变* *断层面产状的测定断层面产状的测定1）野外直接测量；2）“V”字型法则；3）三点法；4）断层伴生和派生的小构造；* *断层两盘相对运动方向的确定断层两盘相对运动方向的确定1）两盘地层的新老关系（1）走向断层（纵断层）： 两盘正常地层上升盘地层相对老，下降盘相对新； 两盘倒转地层或(正常)或地层倾角断层倾角上升盘断层相对新，下降盘地层相对老。（2）横断层： 横穿背斜上升盘的背斜核部变宽，下降盘核部变窄； 横穿

7、向斜上升盘的向斜核部变窄，下降盘核部变宽。 断层两盘紧邻断层 (带)的岩层在断层两盘相对滑动过程中发生的明显弧形弯曲(牵引褶皱)构造。牵引构造的总体规律是:正牵引：弧形弯曲的突出方向指示本盘的运动方向；主要发育于次生断层中；逆牵引（反牵引）：弧形弯曲的突出方向指示对盘的运动方向； 主要发育于同沉积断层中；2）牵引构造断层中的牵引构造及其指示的两盘滑动方向断层中的牵引构造及其指示的两盘滑动方向逆牵引构造 在硬而脆的岩石中，擦面常被磨光和重结晶，有时附以铁质、硅质或碳酸盐质等薄膜，以至光滑如镜而称为磨擦镜面。 擦痕和阶步是断层两盘相对错动在断层面上因磨擦等作用而留下的痕迹。3）擦痕和阶步（1）擦痕

8、： 擦痕是两盘岩石被磨碎的岩屑和岩粉在断层面上刻划的结果，为一组比较均匀的平行细纹。 擦痕有时表现为一端粗而深，一端细而浅。由粗而深端向细而浅端一般指示对盘运动方向。 如用手指顺擦痕轻轻抚摸，可以感觉到顺一个方向比较光滑，相反方向比较粗糙，感觉光滑的方向指示对盘运动方向。（2）阶步： 阶步是在断层滑动面上与擦痕直交的微细陡坎。 在断层滑动面上有时可看到一片片纤维状矿物晶体，如纤维状石英、纤维状方解石及绿帘石、叶腊石等。它们是在两盘错动过程，在相邻两盘逐渐分开时生长的纤维状晶体，这类纤维状晶体称为擦抹晶体，许多擦痕实质上就是十分细微的擦抹晶体。当断层面暴露时，各纤维状晶体常被横向张裂隙拉断而形成

9、一系列微小阶梯状断口和微细陡坎(阶步)。正阶步：阶步的陡坎一般面向对盘的运动方向。陡坎指示对盘运动方向。反阶步：反阶步的陡坎指示本盘运动方向，与阶步指示的位移方向 帕特森（1958）通过实验证实了反阶步的存在。正阶步的眉峰常常稍成弧形弯转。反阶步的眉峰常常成棱角直切。4）羽状节理5）断层两侧小褶皱张节理：与主断层的锐夹角指示本盘运动方向；小角度剪节理：与主断层的锐夹角也指示本盘运动方向。小褶皱：与主断层的锐夹角也指示对盘运动方向6）断层角砾岩 如果断层切割并锉碎某一标志性岩层或矿层，根据该层角砾在断层面上的分布可以推断断层两盘相对位移方向， 有时断层角砾成规律性排列，这些角砾变形的AB面与断层

10、所夹锐角指示对盘运动方向。* *断层岩断层岩 断层带中或断层两盘岩石在断层作用中被改造（搓碎、碾磨，甚至重结晶）形成的，且具有特征性结构、构造和矿物成分的岩石。 1）碎裂岩系列脆性断层断层角砾岩 碎粒岩碎粉岩、超碎裂岩假玄武玻璃或玻化岩断层泥（1）断层角砾岩 断层角砾岩是由保持原岩特点的岩石碎块组成。角砾胶结物为磨碎的岩屑、岩粉以及岩石压溶物质和外来物质。一般大小在2mm以上。（2）碎粒岩 碎粒岩是被断层两盘研磨的更细的断层岩，组成碎粒岩的是原岩的岩粉或细粉，或是原岩的矿物碎粒。岩石颗粒大小为0.12mm。（3）碎粉岩 岩石颗粒被研磨的极细，粒度比较均匀。颗粒大小小于0.1mm。（4）玻化岩、

11、假玄武玻璃 岩石在强烈研磨和错动过程中局部发生熔融，而后又迅速冷却，会形成外貌似黑色玻璃质的岩石。（5）断层泥 岩石在强烈研磨中成为泥状，单个颗粒一般不易分辨，而且较大碎粒含量有限，其未发生固结。2）糜棱岩系列韧性断层 糜棱岩的特点是颗粒细小，具有固态流动造成的条带定向构造，空间产状上位于一个窄带。糜棱岩的细粒化不是研磨成的，是塑性变形动态重结晶的结果，是原岩中初始大颗粒细粒化变成许多亚颗粒和新生颗粒的集合体。* *断层作用的时间性断层作用的时间性1）断层活动时间的确定相对活动时间 断层作用的时间性涉及断层形成和活动时间以及长期活动(演化)两个方面。（1）角度不整合法 存在于地层角度不整合地区

12、，利用断层与同期变形的地层、褶皱的相互关系确定形成时期。断层形成于卷入同期变形地层(下伏地层)中最新地层之后和上伏未卷入同期变形地层中最老地层形成时代之前。（2）穿插法 利用断层和侵入体(岩体、岩脉)和矿脉穿插关系确定形成时期。若断层形成于侵入体之前，则可能被侵入体所穿切；若断层形成于侵入体之后，则可能穿切侵入体。通过确定侵入体和矿脉形成的时间，则可以确定断层是形成于侵入体或矿脉之前还是之后。（3）组合法 利用断层和褶皱或者其它断层的组合关系确定形成时期。在同一构造应力场控制下构造活动期间，所形成的褶皱、断裂之间存在有规律的几何关系和成因联系。查明这次构造作用时期就确定了断层的形成时间。2）断

13、层长期活动分析 断层在一个构造旋回中，在其激化时期活动，同时在相对宁静时期也活动，即断层活动表现为持续性；同一场构造旋回中形成的断层在断层活动性质和方向上相对是稳定的，但也可以有一定程度的变化。 有的断层在活动一定时期厚静止，以后又再活动，使断层活动显示出多期性、长期性的发展演化特征和性质。u 断层效应断层效应u 断层的观察和研究断层的观察和研究u 同沉积断层同沉积断层u 韧性断层韧性断层u 区域性大断裂区域性大断裂第六章 断层 同沉积断层称为生长断层，是在沉积过程中长期发育，逐渐“生长”起来的断裂。其在沉积盆地形成发育过程中控制盆地不断沉降、沉积以及盆地外侧不断隆起。* *定义定义* *发育

14、部位发育部位 主要发育于伸展性断陷盆地边缘，尤其是大、中型断陷盆地的边缘，常常继承基底断层而发育。* *主要特征主要特征第一，同沉积断层一般为走向正断层，在剖面上常呈 上陡下缓的凹面向上的铲状；第二，上盘（即下降盘）地层明显增厚；第三，断距随深度增大，地层时代愈老，断距愈大；第四，同沉积地层上盘常发育逆牵引构造。逆牵引一般构成背斜，与断层走向一致延伸。背斜顶点或转折端向深部逐渐偏转，偏转轨迹与断层面大致平行。同沉积断层的活动时间和速率分析u 断层效应断层效应u 断层的观察和研究断层的观察和研究u 同沉积断层同沉积断层u 韧性断层韧性断层u 区域性大断裂区域性大断裂第六章 断层* *定义定义韧性

15、断层：又称韧性剪切带，是岩石在塑性状态下发生连续变形的狭窄高剪切应变带，无宏观的破裂面，形成于地壳较深层次。* *剪切带的基本类型剪切带的基本类型剪切带：是平面状或曲面状的高剪切应变带，其长宽比至少大于51。1）根据剪切带发育的物理环境和变形机制分类：2）根据剪切带的几何产状和运动方式：正断（滑覆）型剪切带平移（走滑）型剪切断层逆冲型剪切带* *韧性断层内的变形特征韧性断层内的变形特征1）先存构造在剪切带中的变形2）韧性剪切带中的新生面理：S-C面理（组构）cc3）A型线理：与剪切方向平行的线理SL构造岩4）鞘褶皱：A型褶皱鞘褶皱(YZ面）5）糜棱岩（1）与原岩相比，粒度显著减小；（2）具增强

16、的面理和线理；（3）发育于狭窄的强应变带内；（4）岩石中至少有一种主要的造岩矿物发生了明显的塑性变形。 糜棱岩糜棱岩花岗闪长岩花岗闪长岩* *韧性剪切带的韧性剪切带的运动方向的确运动方向的确定定错开的岩脉或标志层不对称褶皱鞘褶皱S-C面理“云母鱼”构造曲颈瓶构造多米诺骨牌构造不对称压力影旋转碎斑系旋转碎斑系先存标志体先存标志体新生面理新生面理褶皱变形褶皱变形云母鱼云母鱼旋转碎斑或变斑系旋转碎斑或变斑系u 断层效应断层效应u 断层的观察和研究断层的观察和研究u 同沉积断层同沉积断层u 韧性断层韧性断层u 区域性大断裂区域性大断裂第六章 断层* *区域性大断裂和岩石圈的层圈性区域性大断裂和岩石圈的

17、层圈性1、区域构造特征方面；2、岩浆活动和成矿作用方面；3、地球物理异常带；4、地貌及新构造运动方面；1）区域大断裂地质综合分析内容2）岩石圈的层圈性和顺层滑脱的特征1、岩石圈包含一个近平行的层圈系列；2、顺层滑脱或拆离是岩石圈层圈性的基本构造属性；3、界面的结构构造特征、断层岩的组成和变形以及界面上、下变形的差异和不协调性，是鉴定界面存在及其产生深度、性质和构造意义的基本地质标志；4、沉积岩圈中的滑脱面主要为不整合面、岩系界面、高塑性层和高孔隙液压带；5、深层次拆离和推覆构造的表现：地表（构造作用）、地下（地震源的顺层分布、深断裂顺一定深度面的终止、地震波速的截然变化面）。* *转换断层转换断层 转换断层：断裂运动方向和性质沿断裂方向发生转换的一种断裂。即在断层转换点转变为走向不同和力学性质不同的构造带的“平移”断层。 转换断层是板块