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

昆仑断裂及断层三角面实习四读断层地区地质图并求断层产状及断距1/12/20231实习目的1.在地质图上分析断层的特征2.在地形地质图上求断层产状及断距1/12/20232AB1/12/20233一、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；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发育状况。1断层面产状确定？2两盘相对运动方向确定？〔1〕走向断层？〔2〕横向断层？3断距的测定？4断层时代确定？5断层的描述？1/12/20234二、断层性质的分析根据断层线“V〞字形特征，用相邻等高线法作图直接求取。〔在地质图上画出断层的两条平行走向线，判定断层面的走向、倾向和倾角〕图中断层线在河谷中成指向下游的“v〞字形，说明断层倾向南西。通过作图求得断层产状是233°∠45°。图9-1求解断层面产状1、断层产状1/12/202352．两盘相对位移的判定：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，那么露头和地质图上一般表现出以下规律：(1)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、且断层倾角小于岩层倾角，或地层倒转时，那么新地层的一盘是上升盘。

老地层一侧上升新地层一侧上升1/12/20236(2)横向或倾向正(或逆)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上升盘；如为平移断层那么两盘核部出露宽窄根本不变。某地地质图某地地质图1/12/20237(3)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，那么它既可以是正(或逆)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位移方向。假设是由正(或逆)断层造成的地质界线错移，那么岩层界线向该岩层倾向方向移动的一盘为上升盘；假设是褶皱，那么向轴面倾斜方向移动的一盘为上升盘。1/12/20238断层效应——用于两盘相对位移的判定

A、走向断层引起的效应〔6种形式〕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。缺失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)。1/12/202391.走向正断层效应〔1〕地层重复——断层与地层倾向相反。〔2〕地层缺失——断层与岩层倾向相同、断层倾角>岩层倾角。〔3〕地层重复——断层与岩层倾向相同、断层倾角<岩层倾角。1/12/2023102.走向逆断层效应〔1〕地层缺失——断层与地层倾向相反。〔2〕地层重复——断层与岩层倾向相同、断层倾角>岩层倾角。〔3〕地层缺失——断层与岩层倾向相同、断层倾角<岩层倾角。1/12/202311CCDDPP地层重复1/12/202312CCDDPP地层重复1/12/202313地层缺失PSOCDTD1/12/202314断层性质断层倾斜与地层倾斜关系二者倾向相反二者倾向相同断层倾角大于岩层倾角断层倾角小于岩层倾角正断层地层重复地层缺失地层重复逆断层地层缺失地层重复地层缺失断层两盘相对运动方向下降盘出现新地层下降盘出现新地层上升盘出现新地层1/12/202315B、倾向断层引起的效应1.平移断层引起的效应平面上任表现为平错；在剖面上顺岩层倾向滑动的断盘表现为上升盘——究竟是“正断层〞或“逆断层〞视断层倾向而定。1/12/2023162.正〔逆〕断层引起的效应剖面上表现为正(逆)错动；平面上表现上升盘面状地质体界线向倾向方向错(移)动效应。1/12/2023173.平移-正(逆)断层和正(逆)-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似无位移；

〔2〕滑移线位于岩层在断层面上迹线的下侧，平面上表现为平移错动；剖面上正平移－平移正断层表现为正断层效应；逆平移－平移逆断层表现为逆断层效应；

〔3〕滑移线位于岩层在断层面上迹线的上侧，平面上仍表现为平移错动；但剖面上正平移－平移正断层表现为逆断层效应、逆平移－平移逆断层表现为正断层效应1/12/2023184.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)1/12/202319

当横断层以正(逆)断层性质错断褶皱时，褶皱核部宽度产生变化。

错断正常背斜——上升盘核部变宽；下降盘变窄。

错断正常向斜——上升盘核部变窄；下降盘变宽。

褶皱轴迹错移，错移距离≠平移量，上升盘褶皱轴迹向轴面倾向方向移动。

※当断层横切倒转褶皱时应视为倾向断层错断单斜断层的位移效应。1/12/2023203.断层性质确实定：确定了断层面产状和断层相对位移方向，就可确定断层的性质。如图9-1，断层的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，西南盘(上盘)地层相对较新，为下降盘，所以是一条上盘下降的正断层。1/12/2023214、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定，且两盘地层产状未变，在垂直岩层走向方向上可以求出以下各种断距：

图中是地层倾角，hf是水平地层断距，hg是铅直地层断距，ho是地层断距。1/12/202322图9-2垂直地层走向剖面图(1)测定铅直地层断距：断层两盘同一层面的铅直距离即铅直地层断距(图9-2的hg)。ho－垂直地层断距hg－铅直地层断距hf－水平地层断距1/12/202323

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标高差即为铅直地层断距。

1/12/202324如图,在断层东南盘泥盆系顶面作300m高程走向线AB，延长过断层线，使之与另一盘同一层面相交于G点，G点标高为250m，AG代表断层西盘泥盆系顶面250m高程的走向线，与东盘300m走向线AB间高差为50m，即为断层的铅直地层断距。断层的铅直地层断距=300-250=50m··1/12/202325(2)测定水平地层断距：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h、f两点间的水平距离(hf)即为水平地层断距。1/12/202326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即为水平地层断距。如图9-3地形地质图上，断层上盘泥盆系顶面300m走向线与下盘泥盆系顶面300m高程走向线之间的垂直距离为lcm，按该图比例尺(1:50000)计算出该断层的水平地层断距为500m。1/12/202327(3)求地层断距：如图9-2地层断距ho=hg×cosα或ho＝hf×sinα，用作图法求得hg或hf之后，可按上式计算求出地层断距。必须注意上述断距的测定，是以岩层被错断后两盘的岩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。1/12/202328⑴．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以上的最老地层之前。⑵．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。5、断层形成的时代1/12/202329DCPT2JCDPPCDJK1/12/2023306、断层的描述内容⑴断层名称：地名+断层类型，或用断层编号⑵位置、通过的主要地点、延伸方向及程度⑶断层面产状⑷两盘出露地层及产状⑸地层重复、缺失及地质界线的错开特征⑹两盘相对位移方向、断距大小⑺断层与周围其它构造的关系；断层形成时代及力学成因等。1/12/2023311/12/2023321/12/202333奇峰-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-南西，两端分别延出图外，图内全长约18km。断层面倾向北西，倾角20°-30°，上盘(即上升盘)为组成奇峰-雨峰背斜的石炭系各统地层，下盘(即下降盘)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炭统地层之上，地层断距约800m。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所错断，断层形成时代与同方向、同性质的桑园-五里河逆冲断层等相同，即在晚三叠世(T3)之后，早白垩世(K1)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：1/12/202334三、作业(1)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；(2)求断层面产状和断距；〔分别在断面两侧作出同一地质界面〔如T底面〕相同海拔〔如700m或800m〕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距离就是断层的水平地层断距。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它断距。〕(3)确定断层形成时代。1/12/202335求断层产状要素1/12/202336求两盘岩层产状要素1/12/202337求水平地层断距求地层断距ho

根据ho＝hf×sinα即得hf1/12/202338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、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。

下构造层的石炭系、二叠系和三叠系组成一个NE-SW延伸的向斜构造，向斜的核部是三叠系，向斜的枢纽近水平，SE翼较陡，NW翼较缓，轴面向SE倾斜。

上构造层的白垩系、下第三系和上第三系组成一个向NEE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NW-SE向的逆断层截切。

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〕，图区受到从SE向NW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-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，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岩建造。新第三纪末，图区受到从NE向SW方向的挤压作用，导致白垩系、下第三系和上第三系被掀斜，形成向NEE方向倾斜的单斜构造，同时还导致图区发育NE-SW向的逆断层，该逆断层截切了下构造层中的向斜构造和上构造层中的单斜构造。引导——分析望洋岗地形地质图1/12/202339提示：在望洋岗地形地质图上判断断层的性质可以分三步进行：

1.判断该断层是倾滑断层，不是走滑断层。在图的西北角，由石炭系、二叠系和三叠系组成了一个NE-SW走向的向斜。现在用排除法确定该断层不是走滑断层。假定该断层是走滑断层，那么很容易