断层与构造岩石学

断层构造与构造岩FaultandTectonite侯泉林（研究生院地学院）E-mail:quhou@断层构造断层(fault)：岩石沿断裂面有显著位移的破裂构造,地壳中最主要的变形构造之一控制区域构造格局和演化、矿产形成与分布，影响工程建设，诱发地震等自然灾害断层脆性断层（地壳浅层）－一般意义上的断层韧性剪切带（地壳深部）脆性断层(brittlefault)韧性断层(ductilefault)断层面(faultsurface)：切断岩石并使两侧岩石发生位移的断裂面。常有檫痕和镜面。断层带(faultzone)：由一系列断层面或较宽的破碎带组成。带内岩石破碎，常发育断层角砾岩、断层泥、超碎裂岩和糜棱岩。断裂带一般宽达数米，甚至几公里。一、断层面或断层带断层要素产状(occurrence)：以断层面的产状表示，包括走向、倾向和倾角。表示方法：走向/倾向倾角，或倾向倾角断层线(faultline)：断层与地面的交线断层的分类断层与岩层走向关系走向断层倾向断层斜向断层顺层断层断层两盘相对运动分类1.正断层（normalfult)：断层上盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层.一般为倾角大于45度的高角度正断层，但多数向下变缓，形成铲（犁）式断层。倾角在45度以下的为低角度正断层，规模较大的低角度正断层称为拆离断层。拆离断层2.逆断层(reversefault)：断层上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层倾角大于45度为高角度逆断层，即通常所指逆断层倾角在45度以下的为低角度逆断层，倾角小于30度的大规模逆断层称为逆冲断层。逆冲断层一般也呈铲式。3.平移断层（走滑断层,strikeslipfault)：两盘沿断层走向相对运动,断层面产状一般陡立根据运动性质可分为：左行(sinistral)走滑（平移）断层和右行(dextral)走滑（平移）断层.4.兼具倾向滑动（正、逆断层运动）和走滑运动的断层。左行正断层、左行逆断层、右行正断层、右行逆断层、正断右行走滑断层、正断左行走滑断层、逆断右行走滑断层、逆断左行走滑断层。

命名中后者为主要运动性质5.枢纽断层(hingefault)：断层两盘绕一垂直于断层面的轴旋转形成的断层,旋转断层(rotationalfault)的一种。旋转轴在一端旋转轴在中间断层的形成机制当岩石受力超过其强度，即应力差超过其强度便开始破裂。破裂之初，出现微裂隙，微破裂尖端因应力集中而逐渐扩展，相互联合，形成一条明显的破裂面，即断层两盘借以相对滑动的断裂面。一、安德森断裂模式（安德森断层分类）

不同的应力状态形成不同运动性质的断层。该模式认为因为地面与空气间无剪应力作用，所以形成断层的三轴应力状态中的一个主应力轴趋于垂直地平面。以此为依据将断层分为正断层、逆(冲)断层和平移断层三种基本类型，并提出了形成三种断层的应力状态。断层面是一个剪裂面，σ1（主压应力）与两剪裂面的锐角分角线一致，σ3（最小压应力或最大拉应力）与两剪裂面的钝角分角线一致。σ1所在盘向锐角角顶方向滑动，断层两盘垂直于σ2（中间应力）方向滑动。（应力以压应力为正值，所以应力增大为压应力值增大，应力减小为拉应力增大）

形成正断层的应力状态是：σ1直立、σ2和σ3水平，σ2与断层走向一致，上盘顺断层倾斜向下滑动。

根据形成正断层的应力状态和莫尔圆，引起正断层作用的有利条件是：最大主应力(σ1)在铅直方向上逐渐增大，或者是最小主应力(σ3)在水平方向上减小。因此，水平拉伸和铅直上隆是最适合于发生正断层作用的应力状态。σ3σ1σ3σ1σ3σ1

形成逆(冲)断层的应力状态是：最大主应力轴(σ1)和中间主应力轴(σ2)是水平的，最小主应力轴(σ3)是直立的，σ2平行于断层面走向。

逆冲断层的应力状态和莫尔圆表明，适于逆冲断层形成作用的可能情况是：σ1在水平方向逐渐增大，或者是最小主应力(σ3)逐渐减小。因此，水平挤压有利于逆冲断层的发育。

形成平移断层的应力状态是：最大主应力轴(σ1)和最小主应力轴(σ3)是水平的，中间主应力轴(σ2)是直立的，断层面走向垂直于σ2，滑动方向也垂直于σ2，两盘顺断层走向滑动。最大有效力矩准则根据安德森模式，正断层应高角度，逆断层才是低角度。但实际上自然界大多数大规模正断层是低角度的。这是目前国际地质学界没有解决的问题。为此郑亚东教授（1999）提出了最大有效力矩准则：在伸展环境下，脆韧性层状岩石将形成伸展褶劈理(ecc)，该劈理的倾角受最大有效力矩控制，一般为35度左右，这些伸展褶劈理进一步扩展形成低角度正断层。AndersonmodelMaximumeffectivemomentcriteria断层速的识就别一、票地貌目标志3.产错断执山脉4.勉串珠银、带巡寿状分斧布的税湖泊盖和泉杜水5.奋水系疮的变裁化1.朵断份层崖2.彩断层堤三角乒面二、赛构造捆标志1.铜构造孤不连且续性2.充断层狡面的阴存在3.咐强变娇形带呈的出矛现如强模烈劈宪理化辩带和强薯烈碎漠裂带4.石断层筑构造状岩断层膝两盘看岩石网在断晃层活豪动中猛被改追造形岂成的棍变形窗岩石地壳何浅部恶－脆捡性断泛层－炉脆性孩断层硬构造迈岩(江碎裂蜂岩)地壳扶深部昼－韧饶性剪任切带翅－糜前棱岩大型仇断层找：正馅断层定－地桐层缺榜失，碎逆断侵层－贷地层夹重复三、束地层韵标志崭（地帖层的朱重复合与缺枕失）四、蔑小型焦岩体隆、矿哑化和嫂热液袋蚀变单成带羡分布五、萄同一侮岩层尿岩相努和厚柳度的援急剧锯变化大型路断层腊：正当断层策－地盗层缺蚂失，严逆断给层－帽地层馒重复一、璃地层垮关系断层望运动歪性质盾的判直别二、乔.标乔志物析的错鸡断：包括怒岩层提、岩租脉、不整泛合面粉、先蹦期断层和羡侵入沟体边弯界等眠。三、窗牵引伟构造牵引捆褶皱托(d箭ra筒g锐fo刊ld龄)：须断层挽两盘贪紧邻察断层惩面的饮岩层路因断公层运云动拖弃曳发笛生弯荣曲形雹成的寺褶皱倚，也交称拖冷曳褶纵皱。反牵看引褶长皱(促re甩ve爪rs渡e咱dr虑ag瓣)：呢铲式阅正断盐层形阀成的掉一种呢牵引补褶皱四、督擦痕垮(s统tr叔ia成e,甲s场cr傍at敏ch柿)断层抓两盘券相对胁运动珠时在争断层额面上拼划下恒的刻车痕。反映孩断层琴两盘后的真析实运智动轨藏迹。钉头来痕：抚由大扯而深够的一掩端和好小而访浅的兵一端哗形成嫌的擦裁痕，耗断层峡对盘酱由深援的一榆端向杜浅的仆一端胸运动五、彻阶步翁(s报te较p)断层萌活动砍中在菠断层愈面形恶成的孝与断层运颤动方柳向垂且直的梅微小袜陡坎软，在陡坎纵处常川发育伪与擦回痕平狼行的错矿物生长埋纤维蚁。正阶教步反阶丝式步正阶剃步与凭反阶但步的锄区别突：1）帖正阶析步陡也坎比矿反阶裁步缓施；2月）正总阶步难有生步长矿末物纤存维；吸反阶蛋步无趟；3酷）反室阶步沟一般芹为鳞赚片状要，可哲剥落顺。张裂惑隙透镜翻体、匪面理非取向褶皱轰的倒折向六、断层道带张逐裂隙萌、透呜镜体疫排列杆和劈烟理的绕取向移、褶分皱的孝倒向由于蜓张裂臣隙平作行于误最大垦主应绵力方册向，梳透镜伸体的此扁平姻面、将劈理债面平贡行或舒近平得行于饿应变嫩椭球傅体的虽XY多面，坝因而需可据仗以下愁准则伴确定架运动阁方式举：张裂孩隙与框断层版面所比交锐饮角指喊示本朱盘的贞运动膊方向习；劈醒理面妻与断押层所骄交锐扬角指蹲示对南盘的既运动衰方向倒。（自冰己判形断左盗图有捉没错题误？暖）构造条岩石忆学(p豆et滑ro滨te末ct罢on禽ic和s)概航述概念：构量造岩(t幅ec葡to雁ni总te棚)或断便层(裂)岩(f穴au伙lt和r如oc肝ks读):即形毯成于妥断裂拒带（密剪切塑带）猎中的峡变形惠岩石妙。有杜关构汤造岩治的研植究已抬有10皮0多年稠的历治史。过去圾认识：构各造岩奶是脆抵性变赞形的壤产物吓，即包破裂谅起主坛导作献用，钳所以锡又称赴为碎君裂岩绸或断朗裂构断造岩或。并倦按碎悬裂程浩度分慨为断泡层角萌砾岩—碎裂稼岩—糜棱哲岩，宿这种滤认识删一直舰持续肥将近茅一个努世纪姜。现代纹认识：上精世纪70年代叶之后鸡，随语着对口地壳戴深层降次的迟变形皮及其磁有关矛岩石脚的深拿入研问究，荣以及塌有关无实验绘研究衬，对斜构造茶岩，进特别砖是糜缸棱岩仅的研册究才督有了牺突破器性进锹展。屑认识虏到，糜棱势岩并呢非脆翁性破利裂后循经强启烈研宏磨而茄成的泉产物之，而谁是韧价性变竖形的编产物前。所以衔将构棵造岩得分为己两个府系列败：碎裂半岩系叹列—脆性典系列拜，代先表地幅壳浅散部断劫层带奥的产希物；胸糜棱般岩系纸列—韧性硬系列恒，代壁表地蔬壳深司部剪贱切带霜的产弓物。Si翠bs熟on址(秒19遇77竹)根据寻对构刑造岩伶的新株认识互，提循出了晌新的谁分类该方案恐。该软分类厚法主溉要考颈虑构嗓造岩卖的结膀构：1、固辱结与农未固馒结；2、紊催乱组固构与扁面理我化组球构；3、碎胃斑的秤大小炕与基养质的悟含量孤；4、重府结晶皇程度疼。此广分类抗法在飘我国辽产生币了很燃大影范响，税并得玩到广吸泛应状用。不足拳之处驰：未注尘意以辩晶粒即生长何为主炸的结旁晶作允用；胁未考渣虑构辟造岩彻的变担质程晌度。Si成bs铁on仰(绸19耕77过)构柳造岩讯分类Si顾bs晓on(1戚97柴7)构造宗岩结栽构分誉类方主案构造炮岩的悲分类拣方案帮比较湾多，淹各有叼千秋亭。何推绍勋弃等(逝19窜96生)在距前人识分类惰的基兆础上羡，提姨出了陷又一重方案闻。构造独岩的趴特征断层兰角砾段(s断ha甲tt办er魂ed别r猜oc填ks静)及机断层乱泥(软go羊ug兵e)断层阶角砾辛和断谜层泥涨均是班未固蛾结成悠岩的汤断层瓶产物逐，主役要由盟一些尝晚期博和近奋地表抗的表睛层断径层(1引-4窗k死m)形成队。断层棉角砾载以岩任石碎吼块为靠主(>揪30山%)舌,基质单为同案成分宣的碎注屑，弃若碎轨块定宣向明滴显可尺称为盏透镜汤化带豆；断层健泥是存由断但层破皇碎和遥研磨垦作用班形成援的糊堡状物耍，矿集物颗桃粒小煮，肉劈燕眼难颂以辨纸认，蹦其中作碎块<3午0%，可跌发育尼一组孕剪破矛裂，利并被届方解丑石等副充填仅。其遵形成然过程病常伴乳随压携溶作消用，藏使方植解石涝、长狡石和沟石英泥等矿愚物减担少，趴而泥于质、调碳质滤和粘浮土矿拨物等呆增多鹿。断饰层泥碌可具王定向碧构造凡，成做片理珠化带嘉。断层揪泥(汪go鞠ug抛e)断层奇带中属的断伪层角嘉砾碎裂籍岩系归列(靠ca承ta兴cl超as怪it象e)以脆花性变圈形为表主。逝主要腿特点游：无良定向店或弱挡定向摸；裂酒隙发车育，担被切乒割成旧大小情不等关的碎炕块。有随着怨变形籍的加抱剧，抚碎块向粒度莲变细哭，碎忘块间沙碎基脖增多它。(水磨递石地匹板)；随着浙碎块请减小蕉，碎垮基增惊加，汪可分阁为碎流裂的XX岩、户初碎流裂岩身、碎脏裂岩灰和超鸦碎裂堂岩。断层愚带中竹，从饱边部核到中堪心，最可见惊从碎色裂的XX岩—初碎清裂岩—碎裂腔岩—超碎泳裂岩阅的过象渡。棚碎块告大小拆不一溉，可亦呈棱下角状选、次早圆状催等。脑习惯陡称构跑造角脖砾岩暮或断泉层角菠砾岩构造殿角砾万岩(奏br注ec亩ci奖a)构造愁角砾肢岩(爸br节ec置ci类a)构造尺角砾凤岩(福br把ec盒ci刊a)玻化周岩(宗bu血ch顿it歇e)玻化桂岩最霸早由挨Sh油an睛d(提19泽16沈)提稿出，币用于规描述艺南非尤Pa灯ri滤js谁地区席一种断由冲脆击作嫂用形希成的你呈脉如状的典暗色众的隐稍晶质报岩石嫌。一访般颜沙色较热深，复常呈呈黑色前或黑灭绿色芒，外鹅貌很川像玄究武玻猾璃，砍故又胖称假略玄武急玻璃糊(p轮se耕ud缓ot蛙ac伤hy副li痒te折)忍，也阳有人拆称构蛙造熔抗岩。构造希熔岩摊是岩坟石在施高应妹变速欧率(疤由地疾震或里冲击私作用汤)下皱，沿电断层猜面快度速滑绑动所概形成尸的一腥种特缴殊的扰构造绩岩。假玄侦武玻歼璃(剑云蒙叙山核蛙杂岩治拆离榆断层蹲)假玄辉武玻埋璃(邮黑色女条带侧部分鸣)玻化苦岩的没成因1、熔融搏观：岩监石在杠高应重变速愈率下戚发生双变形冒、局花部高振温熔耐融又灿迅速春冷凝欣而形必成；2、爆裂渠观：在牲高应禾变速怠率下零岩石苹发生僵“爆纪裂”餐，形鼓成密跟集的壶裂隙辱，将扒岩石臂切割唉成粉惩末状否，尔确后再源由粉挎末凝草聚而丸成；3、综合东观：S户pr扯ay衔(1男99领5)痕进行允了花冒岗岩肿的快默速滑叫动导浪致熔晌融的贞实验锅研究裕，表膨明玻胜化岩覆的形琴成过珍成是艇上述假两种够观点彻的综竭合，盟而不半是孤雅立的畜过成障。玻化尼岩形令成过与成(食Sp将ra胖y,斤1妈99赵5)较：初始来破裂埋发生造时，昼岩石惊先形两成粗叶大碎杨块，业而没葵有熔霉融现伴象；信随后冬，磨盒碎作挪用使辉碎块宣逐渐阵变细户，引圾起碎起块表赢面能扶(积师)急重剧增扭加(东可达惧30典00块多倍尝)，跪当磨弄碎作亩用达旗到临终界应递变速勒率时呼，由盒破裂哨和弹贝性应慰变产慎生的捡热量帅超过棵系统农散发滑的热荣量，妻熔融姑作用厉开始齐发生课。因档此认单为，注磨碎估是熔亡融作与用的咬前提悠，二绑者是炭玻化肢岩形补成过惩成的厦不同己阶段光。玻化猎岩的糕产出：玻饥化岩西是地兵震滑誓动的踩产物批，可皆分布形于整市个地凉震带哑中，坟可形尾成于藏地壳弯浅部数(<鹿12粉km凤)的追弹－鲁脆性袋变形么机制絮下，第也可照形成粱于较替深部母位(衔12贸-1伸8k江m)阻的塑果性变腐形环召境下统，即普在韧停性剪疑切带肢的糜恳棱岩踏中也目可出间现玻组化岩瓣。如乐苏格倡兰西己北的拥莫因椅断层殿(S财ib斧so刑n,泡19孙80田)、纳桐柏辅大别仙地区欣的韧臣性剪抄切带日中均壤发现脑玻化获岩和椅糜棱负岩共筒生，茂但不盐同深城度玻仓化岩忆的结博构不春同。(S舱wa摇ns暗on膀,1赔99乱2)糜棱音岩系惰列糜棱钩岩(伟my势lo裁ni焦te衰)最泊早是排La椒pw掠or族th淋(愤18钟85胶)描摸述莫劳因断带层中信的岩醋石时锯首先宁提出女来的尝。当支时认赞为，久糜棱更岩是榆一种达细粒稻的具犯有强继烈页合理化残的岩悼石，焦是在被脆性纸破碎辅和研版磨作川用下章形成先的，被不伴份有组糠分的弹重结填晶作用用。Ch角ri子st卵ie氏(1锤96搬0)侦发现辉莫因月断层塌的糜侧棱岩嘱普遍款发育涛重结漂晶现妥象，去但认站为是剥后构得造重采结晶掠所致冷，没挂有打惹破是超脆性袍变形将的认油识。19希81滚年美睬国国管际会岁议，峰普遍巴认为乡丰糜棱赞岩有冠三个今基本贪特征唯：粒项度减籍小(敏细粒辅化)悠；出跨现在史较窄旨的带史内；仰具有取增强待的页兼理和嗽线理弦。现代涝研究艇认为浓，上佩述三杏个特辉征只蜡适用跨于结奔晶岩卖及花层岗岩剖，对寺于隐脊晶质凤碳酸丘盐岩吵来说杏，韧晨性剪析切变汤形不练仅没朱有使胡之粒嗓度减五小，所