构造地质学实习教程(郝建民主讲)实习4_读断层地区地质图并求断层产状及断距剖析

1、2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲1昆仑断裂及断层三角面昆仑断裂及断层三角面实习四实习四读断层地区地质图读断层地区地质图并求断层产状及断距并求断层产状及断距2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲2实习目的实习目的1.1.在地质图上分析断层的特征在地质图上分析断层的特征2.2.在地形地质图上求断层产状及断距在地形地质图上求断层产状及断距2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲3AB2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲4一、断层发育区地质特征的概略分析一、断层发育区地质特征的概略分析 分析出露的地层，建立地层层序；

2、判断不整合时代；研究分析出露的地层，建立地层层序；判断不整合时代；研究新老地层分布及产状；确定区内褶皱形态及轴向以及断层新老地层分布及产状；确定区内褶皱形态及轴向以及断层发育状况。发育状况。 1 1 断层面产状确定？断层面产状确定？ 2 2 两盘相对运动方向确定？两盘相对运动方向确定？ （1 1）走向断层？）走向断层？ （2 2）横向断层？）横向断层？ 3 3 断距的测定？断距的测定？ 4 4 断层时代确定？断层时代确定？ 5 5 断层的描述？断层的描述？2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲51 1000450400350300250200150300250S1O3O2O

3、1O2O3S1O3O2O1倾向某地地形地质图ABM二、二、断层性质的分析断层性质的分析 根据断层线根据断层线“V V”字形字形特征，用特征，用相邻等高线相邻等高线法法作图直接求取。作图直接求取。（在地质图上画出断在地质图上画出断层的两条平行走向线，层的两条平行走向线，判定断层面的走向、判定断层面的走向、倾向和倾角倾向和倾角）图中断）图中断层线在河谷中成指向层线在河谷中成指向下游的下游的“v v”字形，说字形，说明断层倾向南西。通明断层倾向南西。通过作图求得断层产状过作图求得断层产状是是2332334545。图图9-1 9-1 求解断层面产状求解断层面产状1 1、断层产状、断层产状2022-6-

4、12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲62 2两盘相对位移的判定两盘相对位移的判定：断层两盘相对升降、平移并经：断层两盘相对升降、平移并经侵蚀夷平后，如两盘处于等高的平面上，则露头和地质图侵蚀夷平后，如两盘处于等高的平面上，则露头和地质图上一般表现出以下规律：上一般表现出以下规律： (1)(1)走向断层或纵断层，一般是地层较老的一盘为上走向断层或纵断层，一般是地层较老的一盘为上升盘但当断层倾向与岩层倾向一致、且断层倾角小于岩升盘但当断层倾向与岩层倾向一致、且断层倾角小于岩层倾角，或地层倒转时，则新地层的一盘是上升盘。层倾角，或地层倒转时，则新地层的一盘是上升盘。 TPCDSPCDSSDC

5、PTPTJKJEE剖面图剖面图老地层一侧上升老地层一侧上升新地层一侧上升新地层一侧上升2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲7 (2) (2)横向或倾向正横向或倾向正( (或逆或逆) )断层切过褶皱时，断层切过褶皱时，背斜核部变宽或向斜核部变窄的的一盘为背斜核部变宽或向斜核部变窄的的一盘为上升盘；如为平移断层则两盘核部出露宽上升盘；如为平移断层则两盘核部出露宽窄基本不变。窄基本不变。JJJJPPTTTTKJJJJPTTTTKK某地地质图某地地质图某地地质图某地地质图2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲8 (3) (3)倾斜岩层或斜歪褶皱被横断层切断时，

6、如倾斜岩层或斜歪褶皱被横断层切断时，如果地质图上地层界线或褶皱轴迹发生错动，那么果地质图上地层界线或褶皱轴迹发生错动，那么它既可以是正它既可以是正( (或逆或逆) )断层造成的也可以是平移断层造成的也可以是平移断层造成的，这时应参考其它特征来确定其相对断层造成的，这时应参考其它特征来确定其相对位移方向。若是由正位移方向。若是由正( (或逆或逆) )断层造成的地质界线断层造成的地质界线错移，则岩层界线向该岩层倾向方向移动的一盘错移，则岩层界线向该岩层倾向方向移动的一盘为上升盘；若是褶皱，则向轴面倾斜方向移动的为上升盘；若是褶皱，则向轴面倾斜方向移动的一盘为上升盘。一盘为上升盘。2022-6-12

7、构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲9断层效应断层效应用于两盘相对位移的判定用于两盘相对位移的判定A A、走向断层引起的效应（、走向断层引起的效应（6 6种形式）种形式） 走向断层错切岩层后的效应主要表现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和重复。在造成两盘断层的缺失和和重复。缺失缺失是是指一套顺序排列的地层中的一层或数层在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断失的现象；重复是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。断夷平地面上或剖面上重复出现的现象。断

8、层层性质性质的不同、的不同、断层与岩层倾斜关系、倾断层与岩层倾斜关系、倾角大小角大小决定了地层的决定了地层的重复和缺失重复和缺失( (效应效应) )。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲101. 1. 走向正断层效应走向正断层效应（1 1） 地层地层重复重复断层与地层断层与地层倾向相反倾向相反。（2 2） 地层地层缺失缺失断层与岩层断层与岩层倾向相同倾向相同、断层倾角、断层倾角 岩层倾角。岩层倾角。（3 3） 地层地层重复重复断层与岩层断层与岩层倾向相同倾向相同、断层倾角、断层倾角 岩层倾角。岩层倾角。（3 3） 地层地层缺失缺失断层与岩层断层与岩层倾向相同倾向相同、断层

9、倾角、断层倾角 岩层倾角。岩层倾角。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲12PPCCD306030303030AAC CC CD DD DP PP P地地层层重重复复2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲13C CC CD DD DP PP PPPCCD306030303030AA地地层层重重复复2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲14地地层层缺缺失失P PS SO OC CD DT TTDPSO606060306060AAD D2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲15断层性质断层性质断层倾斜与地层倾斜关系断

10、层倾斜与地层倾斜关系二者倾向相反二者倾向相反二者倾向相同二者倾向相同断层倾角大断层倾角大于岩层倾角于岩层倾角断层倾角小断层倾角小于岩层倾角于岩层倾角正断层正断层地层重复地层重复地层缺失地层缺失地层重复地层重复逆断层逆断层地层缺失地层缺失地层重复地层重复地层缺失地层缺失断层两盘相对运断层两盘相对运动方向动方向下降盘出现新下降盘出现新地层地层下降盘出现下降盘出现新地层新地层上升盘出现上升盘出现新地层新地层2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲16B B、倾向断层引起的效应、倾向断层引起的效应1. 1. 平移断层引起的效应平移断层引起的效应平面上任表现为平错；平面上任表现为平错；

11、在剖面上在剖面上顺岩层倾向滑动的断盘表现为上顺岩层倾向滑动的断盘表现为上升盘升盘究竟是究竟是“正断层正断层”或或“逆断层逆断层”视断层倾向而定。视断层倾向而定。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲172. 2. 正（逆）断层引起的效应正（逆）断层引起的效应剖面上表现为正剖面上表现为正( (逆逆) )错动；平面上表现上升错动；平面上表现上升盘面状地质体界线向倾向方向错盘面状地质体界线向倾向方向错( (移移) )动效应。动效应。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲183. 3. 平移平移- -正正( (逆逆) )断层和正断层和正( (逆逆)-)-平移断层

12、引起的效应平移断层引起的效应当倾向断层的上盘在断层面上斜向滑动时，出现当倾向断层的上盘在断层面上斜向滑动时，出现三种效应三种效应： （1） 滑移线与岩层在断面上的迹线平行，平面和剖面上岩层好像滑移线与岩层在断面上的迹线平行，平面和剖面上岩层好像无位移无位移； （2） 滑移线位于岩层在断层面上滑移线位于岩层在断层面上迹线的下侧迹线的下侧，平面上表现为平移错动；剖面上，平面上表现为平移错动；剖面上正正平移平移正平移平移正断层表现为断层表现为正断层效应正断层效应；逆平移平移逆逆平移平移逆断层表现为断层表现为逆断层效应逆断层效应； （3）滑移线位于岩层在断层面上）滑移线位于岩层在断层面上迹线的上侧迹线

13、的上侧，平面上仍表现为平移错动；但剖面上，平面上仍表现为平移错动；但剖面上正平移平移正正平移平移正断层表现为断层表现为逆逆断层效应、断层效应、逆平移平移逆逆平移平移逆断层表现为断层表现为正正断层效应断层效应2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲194. 4. 横断层错断褶皱引起的效应横断层错断褶皱引起的效应 ( (变宽、变窄，轴迹错移，错距与两翼倾角的关系变宽、变窄，轴迹错移，错距与两翼倾角的关系) )2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲20 当横断层以正当横断层以正( (逆逆) )断层性质错断褶皱时，褶皱核部宽度产断层性质错断褶皱时，褶皱核部宽度产生

14、变化。生变化。 错断正常背斜错断正常背斜上升盘核部变宽；下降盘变窄。上升盘核部变宽；下降盘变窄。 错断正常向斜错断正常向斜上升盘核部变窄；下降盘变宽。上升盘核部变窄；下降盘变宽。 褶皱轴迹错移，错移距离褶皱轴迹错移，错移距离平移量，上升盘褶皱轴迹向轴面平移量，上升盘褶皱轴迹向轴面倾向方向移动。倾向方向移动。 当断层横切倒转褶皱时应视为倾向断层错断单斜断层的当断层横切倒转褶皱时应视为倾向断层错断单斜断层的位移效应。位移效应。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲213.3.断层性质的确定断层性质的确定： 确定了断层面产状和断层相对位移方确定了断层面产状和断层相对位移方向，就可

15、确定断层的性质。如图向，就可确定断层的性质。如图9-19-1，断层的，断层的走向与被断地层的走向一致，为走向断层，走向与被断地层的走向一致，为走向断层，断层面倾向西南，与被断地层倾向相反，西断层面倾向西南，与被断地层倾向相反，西南盘南盘( (上盘上盘) )地层相对较新，为下降盘，所以地层相对较新，为下降盘，所以是一条上盘下降的是一条上盘下降的正断层正断层。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲224 4、断距的测定、断距的测定 在大比例尺地形地质图上，如果两盘岩层产状稳在大比例尺地形地质图上，如果两盘岩层产状稳定，且两盘地层产状未变，在垂直岩层走向方向上可定，且两盘地层产状

16、未变，在垂直岩层走向方向上可以求出以下各种断距：以求出以下各种断距： dnfogh垂直于被错断岩层走向的剖面coshoctghghf图中图中 是地层倾角，是地层倾角，hf hf 是水平地层断距，是水平地层断距，hg hg 是铅直地层断距，是铅直地层断距，hoho是地层断距。是地层断距。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲23图图9-2 9-2 垂直地层走向剖面图垂直地层走向剖面图(1)(1)测定铅直地层断距测定铅直地层断距：断层两盘同一层面的：断层两盘同一层面的铅直距离即铅直地层断距铅直距离即铅直地层断距( (图图9-29-2的的hg)hg)。hoho垂直地层断距垂直地层

17、断距hghg铅直地层断距铅直地层断距hfhf水平地层断距水平地层断距2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲24 在地质图上求铅直地层断距时，只要在地质图上求铅直地层断距时，只要在断层任一盘上作某一层面某一高程的走在断层任一盘上作某一层面某一高程的走向线，延长穿过断层线与另一盘的同一层向线，延长穿过断层线与另一盘的同一层面相交，此交点的标高与该走向线之间的面相交，此交点的标高与该走向线之间的标高差标高差即为即为铅直地层断距。铅直地层断距。 2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲25如图如图, ,在断层东南盘泥盆系顶面作在断层东南盘泥盆系顶面作300m300

18、m高程走向线高程走向线ABAB，延长过断层线，使之与另一盘同一层面相交于，延长过断层线，使之与另一盘同一层面相交于G G点，点，G G点标高为点标高为250m250m，AGAG代表断层西盘泥代表断层西盘泥盆系顶面盆系顶面250m250m高程高程的走向线，与东盘的走向线，与东盘300m300m走向线走向线ABAB间间高高差差为为50m50m，即为断，即为断层的层的铅直地层断距。铅直地层断距。断层的铅直地层断距断层的铅直地层断距=300-250=50m=300-250=50m 2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲26(2)(2)测定水平地层断距测定水平地层断距： 如图，在垂直

19、岩层走向的剖面上，过如图，在垂直岩层走向的剖面上，过断层两盘同一层面上等高的断层两盘同一层面上等高的h h、f f两点间的水两点间的水平距离平距离(hf)(hf)即为水平地层断距即为水平地层断距。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲27在地质图的断层两盘分别绘出同一层面等在地质图的断层两盘分别绘出同一层面等高的两条走向线，两走向线间的垂直距离高的两条走向线，两走向线间的垂直距离即为水平地层断距。如图即为水平地层断距。如图9-39-3地形地质图上，地形地质图上，断层上盘泥盆系顶面断层上盘泥盆系顶面300m300m走向线与下走向线与下盘泥盆系顶面盘泥盆系顶面300m300m高

20、程走向线之间的高程走向线之间的垂直距离为垂直距离为lcmlcm，按，按该图比例尺该图比例尺(1:50000)(1:50000)计算出该计算出该断层的断层的水平地层断水平地层断距距为为500m500m。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲28(3)(3)求地层断距求地层断距： 如图如图9-29-2地层断距地层断距ho=hgho=hgcoscos或或hohohfhfsinsin，用作图法求得，用作图法求得hghg或或hfhf之后，之后，可按上式可按上式计算求出地层断距计算求出地层断距。 必须注意必须注意上述断距的测定，是以岩层被错断后两盘的岩上述断距的测定，是以岩层被错断后两

21、盘的岩层产状未变为前提条件，即以沿断层面没有发层产状未变为前提条件，即以沿断层面没有发生旋转为条件。生旋转为条件。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲29根据角度不整合接触关系确定断层时代。断层一般发生根据角度不整合接触关系确定断层时代。断层一般发生在被其错断的最新地层之后，而在未被错断的上覆不整合面在被其错断的最新地层之后，而在未被错断的上覆不整合面以上的最老地层之前。以上的最老地层之前。 根据与岩体或其它构造的切割关系确定断层时代。被根据与岩体或其它构造的切割关系确定断层时代。被切割者的时代相对较老。切割者的时代相对较老。5 5、断层形成的时代、断层形成的时代2022

22、-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲30D DC CP PT T2 2J JC CD DP PP PC CD DJ JK K2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲316 6、断层的描述内容、断层的描述内容 断层名称：地名断层名称：地名+ +断层类型，或用断层编号断层类型，或用断层编号 位置、通过的主要地点、延伸方向及程度位置、通过的主要地点、延伸方向及程度 断层面产状断层面产状 两盘出露地层及产状两盘出露地层及产状 地层重复、缺失及地质界线的错开特征地层重复、缺失及地质界线的错开特征 两盘相对位移方向、断距大小两盘相对位移方向、断距大小 断层与周围其它构造的关

23、系；断层形成时代及力学成断层与周围其它构造的关系；断层形成时代及力学成因等。因等。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲322022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲332022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲34 奇峰奇峰- -雨峰纵向逆冲断层位于奇蜂和雨峰之东侧近雨峰纵向逆冲断层位于奇蜂和雨峰之东侧近山脊处，断层走向北东山脊处，断层走向北东- -南西，两端分别延出图外，图南西，两端分别延出图外，图内全长约内全长约18km18km。断层面倾向北西，倾角。断层面倾向北西，倾角2020-30-30，上，上盘盘( (即上升盘即上升盘) )为组成

24、奇峰为组成奇峰- -雨峰背斜的石炭系各统地层，雨峰背斜的石炭系各统地层，下盘下盘( (即下降盘即下降盘) )为下二叠统和上石炭统地层构成不完整为下二叠统和上石炭统地层构成不完整向斜。上升盘的石炭系各统地层逆冲于下二叠统和上石向斜。上升盘的石炭系各统地层逆冲于下二叠统和上石炭统地层之上，地层断距约炭统地层之上，地层断距约800m800m。断层走向与褶皱轴向。断层走向与褶皱轴向一致，为一纵向断层。断层中部为两个较晚期的横断层一致，为一纵向断层。断层中部为两个较晚期的横断层所错断，断层形成时代与同方向、同性质的桑园所错断，断层形成时代与同方向、同性质的桑园- -五里五里河逆冲断层等相同，即在晚三叠世

25、河逆冲断层等相同，即在晚三叠世(T(T3 3) )之后，早白垩世之后，早白垩世(K(K1 1) )之前。两条断层构成叠瓦式。之前。两条断层构成叠瓦式。以金山镇地区地质图西部的纵断层为例，描述如下：以金山镇地区地质图西部的纵断层为例，描述如下：2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲35三、作业三、作业(1)(1)分析望洋岗地形地质图，判别断层性质并分析望洋岗地形地质图，判别断层性质并对该断层进行描述；对该断层进行描述；(2)(2)求断层面产状和断距求断层面产状和断距；（分别在断面两侧作出同一；（分别在断面两侧作出同一地质界面（如地质界面（如T T底面）相同海拔（如底面）相同海

26、拔（如700m700m或或800m800m）的两条走向）的两条走向线在大地水准面上的投影线，这两条走向线投影线之间的水平线在大地水准面上的投影线，这两条走向线投影线之间的水平距离就是断层的距离就是断层的水平地层断距水平地层断距。求得水平地层断距后，根据水。求得水平地层断距后，根据水平地层断距、铅直地层断距与地层断距之间的函数关系求解其平地层断距、铅直地层断距与地层断距之间的函数关系求解其它断距。）它断距。） (3)(3)确定断层形成时代。确定断层形成时代。2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲36求断层产状要素求断层产状要素2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝

27、建民主讲37求两盘岩层产状要素求两盘岩层产状要素2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲38求水平地层断距求水平地层断距求地层断距求地层断距ho根据根据hohfsin即得即得hfhf2022-6-12构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲39 在望洋岗地形地质图上，白垩系底界以角度不整合覆盖在下伏地层之上，在望洋岗地形地质图上，白垩系底界以角度不整合覆盖在下伏地层之上，以此角度不整合界面把图区分为下构造层和上构造层。下构造层由石炭系、以此角度不整合界面把图区分为下构造层和上构造层。下构造层由石炭系、二叠系和三叠系组成，上构造层由白垩系、下第三系和上第三系组成。二叠系和三叠系

28、组成，上构造层由白垩系、下第三系和上第三系组成。下构造层的石炭系、二叠系和三叠系组成一个下构造层的石炭系、二叠系和三叠系组成一个NE-SWNE-SW延伸的向斜构造，延伸的向斜构造，向斜的核部是三叠系，向斜的枢纽近水平，向斜的核部是三叠系，向斜的枢纽近水平，SESE翼较陡，翼较陡，NWNW翼较缓，轴面向翼较缓，轴面向SESE倾斜。倾斜。上构造层的白垩系、下第三系和上第三系组成一个向上构造层的白垩系、下第三系和上第三系组成一个向NEENEE方向倾斜的单方向倾斜的单斜构造，在单斜构造形成之后，下构造层和上构造层均被一条斜构造，在单斜构造形成之后，下构造层和上构造层均被一条NW-SENW-SE向的逆向

29、的逆断层截切。断层截切。望洋岗地形地质图反映的地质演化：从石炭纪至三叠纪，图区以稳定沉望洋岗地形地质图反映的地质演化：从石炭纪至三叠纪，图区以稳定沉降为主，沉积了一套页岩降为主，沉积了一套页岩- -碳酸盐岩建造。三叠纪末（或侏罗纪初），图区碳酸盐岩建造。三叠纪末（或侏罗纪初），图区受到从受到从SESE向向NWNW方向的挤压作用，导致石炭系、二叠系和三叠系被褶皱，形成方向的挤压作用，导致石炭系、二叠系和三叠系被褶皱，形成NE-SWNE-SW向的向斜。三叠纪末（或侏罗纪初）的挤压作用还使图区褶皱抬升，向的向斜。三叠纪末（或侏罗纪初）的挤压作用还使图区褶皱抬升，使图区在侏罗纪期间处于不利于沉积的环境，图区因此缺失侏罗系。白垩纪使图区在侏罗纪期间处于不利于沉积的环境，图区因此缺失侏罗系。白垩纪初，图区的东部开始沉降，并依次接受了白垩系、下第三系和上第三系碎屑初，图区的东部开始沉降，并依次接受了白垩系、下第三系和上第三系碎屑岩建造