怎样确定断层的性质Word文件下载.docx

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还有断层里的构造透镜体；

还有的断层有摩擦镜面；

等等……另外，擦痕可以体现是张扭还是压扭。

要考虑断层面产状与断层运动学指示要素的相互关系

举出5个在野外可用于判断断层存在和位移方向的标志，并简单说明如何判断？

断层：

断层与节理同属断裂构造，而断层往往是节理的进一步发育所致。

或者说，当节理发生位移，两壁有所错动时，即称为断层。

断层是野外常见的一种重要地质现象。

地质旅行时遇到断层，应如何研究呢？

首先要确定断层的几何要素，其内容包括下列各点：

①断层面。

所谓断层面，就是两部分岩块沿着滑动方向所产生的破裂面。

断层面的空间位置也像地层的层面一样，是由其走向和倾向而确定的。

但断层面并非一个平整的面，往往是一个曲面，特别是向地下沿伸的那一部分，产状可以有较大的变化。

此外，断层面不是单独存在的，往往是有好几个平行地排列着，构成所谓断层带，又由于断层带上两壁岩层的位移错动，使岩石发生破碎，因此又称为断层破碎带。

其宽度达几米、甚至几十米。

一般情况下，断层的规模愈大，断层带的宽度也愈大。

②断盘。

断层面两侧相对移动的岩块称为断盘。

由于断层面两壁发生相对移动，所以断盘就有上升盘和下降盘之分。

在野外识别时，按其位于断层面之上者称上盘；

位于断层面之下者称下盘。

当断层面垂直时，就无上盘或下盘之分。

③断层线。

断层面与地面相交之线，称断层线。

④位移。

这是断层面两侧岩块相对移动的泛称。

在野外观察断层时，位移的方向是必须当场解决的问题之一。

特别遇到开矿时，一旦遇到矿脉（或矿层）中断，往往是断层位移所致，需要立即追查。

追查的办法是运用两侧岩层的层序关系来判断或抚摸断层面上的擦痕等来确定。

在地质旅行时，如何注意断层？

怎样研究断层？

观察什么内容？

此类问题必须熟练掌握，现分述如下：

先讨论断层的标志及两盘相对位移问题。

①构造（线）不连续。

各种地质体，诸如地层、矿层、矿脉、侵入体与围岩的接触界线等都有一定的形状和分布方向。

一旦断层发生，它们就会突然中断、错开，即造成构造（线）的不连续现象，这是判断断层现象的直接标志。

②地层的重复或缺失。

这是很重要的断层证据。

虽然褶皱构造也有地层的重复现象，但它是对称性的重复；

而断层的地层重复却是单向性的。

至于地层的缺失，凡沉积间断或不整合构造也可造成，但这两类地层缺失都是区域性的，而断层造成的地层缺失则是局部性的。

关键的问题，旅行者应对区域内的地层系统及其分布情况有一个较为全面的了解（可以在旅行准备时查阅地层表、剖面、地层柱状图之类）。

利用地层的重复或缺失不仅是判断断层的重要手段，而且是判断断层两盘相对动向的重要方法，借此还可以确定断层的性质——正断层，还是逆断层？

基本上有六种情况，如图所示。

③断层面（带）上的构造特征。

这是识别断层的直观证据，即在眼前“方寸”之地内所能见到的若干构造现象，最常见的有以下几种：

断层擦痕：

就是断层两侧岩块相互滑动和磨擦时留下的痕迹，由一系列彼此平行而且较为均匀的细密线条组成，或为一系列相间排列的擦脊与擦槽构成。

在坚脆岩石的断层擦痕的表面，往往平滑明亮，发光如镜。

并常覆以炭质、硅质、铁质或碳酸盐质的薄膜。

有时，也在断层的擦面上见到不规则的阶梯状断口，其上覆以纤维状的矿物（如方解石之类）晶体。

断层擦痕对于决定两盘位移方向颇有用处，如用手抚摸时，感到光滑的方向乃是对盘活动位移的方向。

或自粗而细，自深而浅的方向乃示对盘活动位移的方向。

或者利用阶梯状断口，阶梯形陡坡之倾向指示对盘相对滑动的动向。

构造岩：

当断层两壁相对移动之时，岩石发生破碎，在强大的压力下，矿物出现定向排列，并有重结晶作用。

也就是说，由于动力作用而发生变质，形成一系列新的岩石，即称为构造岩。

构造岩的种类很多，如构造角砾石（角砾形状不规则，大小不一）。

碎裂岩（破碎的程度比前者更高，主要是原岩中的矿物颗粒的破碎，常见于逆断层或平移断层的断裂带中）。

糜棱岩（破碎极细，用显微镜观察）。

更进一步的破碎即片理化岩（具有片状构造的构造岩）。

此外，还有牵引构造：

是断层带中的一种伴生构造，它是由于断层两壁发生位移时使地层造成弧形的弯曲现象，可以指示断层的位移方向，如图所示。

与断层带有关的，还有一种断层的伴生构造，主要是断层旁侧的节理及拖曳褶皱。

这些节理常与断层斜交，其锐角所指的方向指示本盘滑动的动向。

其他标志，主要是指地貌或水文上的一些特征，不过，此种地质现象只能说明有断层存在，不易说明其两盘的运动方向，诸如三角面山，河流的突然改向，山脊的突然中断，众多的温泉或泉水的定向分布，小型的火成岩体的入侵及其伴生的变质作用、矿化现象及矿脉的定向分布等等均示断层的存在，特别是从较大的地貌现象所反映的断层特征，有时在航空照片甚至卫星照片上都能看到。

认识断层的证据、判断断层的存在以后，就可以进一步将断层进行分类，这也是野外观察断层时必须解决的问题。

一般最常用的断层分类法，是根据两盘岩块相对移动的性质而定，分为三种：

正断层、逆断层和平移断层。

如果断层面的倾角小于30°

，则又称为逆掩断层。

若规模很大的逆断层（推移数千米以至数十千米者），又称为推覆体。

这是“地槽区”常见的一种构造现象，如阿尔卑斯地区是世界上最闻名的推覆体所在地。

不过，野外所见到的断层，往往并非单个出现，而是以组合的形态出现居多，比如有下列各类最为普通。

①阶梯断层。

此类组合由一系列正断层构成，多见于地壳块断运动上升地块的边缘，地貌上的表现，是山脊与山谷的相间排列（图4.24）。

②地堑与地垒。

两条大致平行的断层，其间有一共同的下降盘，称为地堑；

其中如有一共同的上升盘，则为地垒。

一般形成地堑与地垒的断层多为正断层，也有逆断层，或为正、逆断层的结合。

许多由新生代地层组成的盆地，多被地堑构造所控制，例如我国的汾河、渭河地堑盆地。

当然，也有视野所能及的小型地堑与地垒构造。

后者在地质旅行路线上亦有机会相遇。

③叠瓦状构造。

由若干条平行排列的逆断层构成，其上盘在剖面上构成一个接一个的叠瓦状（或称覆瓦状）构造，我国四川龙门山地区有此种构造存在。

除三者比较常见外，在某些特殊场合还能见到以下几种类型：

环型断层及放射状断层，多见于火山活动区的火山锥附近或穹隆构造的周围，也见于侵入体的周围。

近年来，不少地质学家认为天体撞击地球以后的陨击坑周围亦有此种断裂构造，有人认为太湖四周也能见到，故太湖也可能属天体撞击形成的。

旋扭断层，多见于较大的断裂之旁，是一种规模小的弧形断层，好似主断层派生出来。

还有一种在地质旅行时不易见到而在研究板块构造时大范围内认识的转换断层，特别在研究海底地质构造时十分重要，此处不再详述了。

关于断层的野外观察，还有一类特大的断层，属于地壳上的深断裂带，也应注意。

就目前所知的这些著名的深断裂带，如西太平洋海沟构成的“深断裂带”，北起千岛群岛，向南经日本、琉球、我国的台湾至菲律宾，长达7000千米以上。

又如东非大裂谷，南自莫桑比克向北经坦桑尼亚至乌干达以北，长达6000千米。

我国东部郯城（山东）至庐江（安徽）的大断裂，呈东北方向延伸，长达2400千米。

还有一条，自浙江丽水至广东海丰的大断裂，长度亦可达500千米以上。

这样巨大而延伸遥远的深而大的断裂，能否在短距离的地质旅行中也能有所认识呢？

可以。

因为如此巨大的断裂，并非一时发育起来的，而是经过长时间的发展才形成的。

因此，在巨大断裂的两侧的沉积岩层的特征就明显地反映出差异性。

它们的沉积建造，几乎从元古代到古生代这样长的地质历程中都不相同，其他如火成岩活动、成矿作用等也都反映出明显的差异性。

所以，当我们在地质旅行穿越剖面时，特别要注意在近距离内，有如上述断层的两侧沉积建造等方面的差异性。

在地质旅行时，除了认识和判断断层的存在、类型、性质等外，还要进一步查清断层发生（或形成）的时间。

其方法是根据地层的年代。

总的来说，凡被断层切断的地层，这些断层的发生年代应在被切断的最新地层之后，在未被切割的最老地层之前。

例如某断层切穿三叠纪地层，而未断及侏罗纪地层，则此断层形成的时间应在三叠纪末较妥。

断层年代的确定，对于研究区域地质发展史、成矿作用的时期等都十分重要。

而年代问题的确定，主要是在野外解决。

如何判断褶皱和断层的形成时代?

断层力学性质分类

断层是在一定的地应力作用下产生的，而地壳内岩石所受的力不外是张应力、压应力和扭（剪切）应力，但更多的时候是张应力兼扭应力和压应力兼扭应力。

因此，可以把断层分为张性、压性、扭性、张性兼扭性（张扭）、压性兼扭性（压扭）等五种（最后两种也可以是扭张或扭压）。

　　根据李四光的地质力学理论，把在野外经常见到的岩层褶皱、节理、断层等地质构造现象，都叫作构造形迹。

任何构造形迹在空间上的方位都可以用平面或曲面来表示，这些面称为结构面。

有些结构面，如褶曲轴面实际并不存在，是一种标志性结构面；

另有些结构面，如破裂形成的不连续界面，如断层面、节理面等，是实际存在的，是一种分划性结构面。

结构面与地表的交线叫构造线。

　　1.张性断层断层面一般较粗糙；

断层带较宽或宽窄变化悬殊，其中常填充构造角砾岩，如尚未完全胶结，常形成地下水的通道；

沿着断层裂缝常有岩脉、矿脉填充。

正断层多属于张性断层。

　　2.压性断层断层面的产状沿走向、倾向常有较大变化，呈波状起伏；

断层带中破碎物质常有挤压现象，出现片理、拉长、透镜体等现象；

断层两侧岩石常形成挤压破碎带，为地下水运移和储集提供了有利条件，而断层带本身由于挤压密实，反倒形成隔水层；

断层两盘或一盘岩层常直立、或呈倒转褶皱、牵引褶皱；

断层带内常产生一些应变矿物（受压受热重结晶）如云母、滑石、绿泥石、绿帘石等，并多定向排列。

逆断层多属于压性断层。

　　3.扭性断层断层面产状较稳定；

断层面平直光滑，犹如刀切，有时甚至出现光滑的镜面；

断层面上常出现大量擦痕、擦沟等；

断裂面可以切穿岩层中的坚硬砾石和矿物；

断裂带中的破碎岩石常辗压成细粉，出现糜棱岩，有时也出现一些应变矿物如绿泥石、绿帘石等。

平推断层多属于扭性断层。

　　对于扭性断层相对扭动方向，常用左行、右行或反扭、顺扭等术语来表示。

判别的方法是：

们站在断裂的一端，面对断层，如左边一盘向自己方向移动就叫左行或叫反扭（反时针）；

如右边一盘向自己方向移动就叫右行或叫顺扭（顺时针）。

　　4.张扭性断层自然界纯张纯压的断层，事实上并不多见，而是多少带一些扭动。

如某些上盘沿着断层面斜向往下滑动的正断层，即带有张扭性质。

如果走向断距大于倾向断距，那就向真正的扭断层过渡了。

这种断层具有张性和扭性断层的特点，断层面上常显示上盘斜向滑动的擦痕，断裂有时呈雁行状排列。

　　5.压扭性断层上盘沿着断层面斜向往上推动的逆断层，带有压扭性质。

如果走向断距大于倾向断距，便向着扭断层过渡。

这种断层具有压性和扭性断层的特点，断层面小范围内显示光滑平直，大范围内常呈舒缓波状；

断层面上斜冲擦痕和小陡坎（阶步）发育；

其它特点多与压性断层相似或相同。

断层面（带）上的构造特征。

这是识别断层的直观证据，即在眼前“方寸”阶梯状断口，其上覆以纤维状的矿物（如方解石之类）

晶体第五节大型走滑构造与盆地成因

　　大陆动力学机制中走滑作用起到极为重要的作用，既调节造山带的斜压运动或差异压缩，也调节同造山期伸展作用；

既可以作为造山作用过程的机制，又成为盆地形成的机制（刘和甫等，1999）。

走滑作用形成的走滑构造包括走滑断层系和与之伴生的走滑盆地群。

一、走滑断层

　　走滑断层是"

一种大多数运动与断层走向平行的断层"

（Bates和Jackson，1987；

Sylvester,1994），基本特征是平直的断线、陡立的断面及较窄的断层带，分左行和右行。

　　走滑断层具有普遍性，在地球表面线性构造中居70%以上。

由于位移巨大，小范围平面图往往难以表示，研究时难以做大区域对比，并且它局部常呈现正断层或逆断层外貌。

走滑断层是地球上大规模水平运动的直接证据。

它是一个区域性构造，其运动可导致一系列次级构造的产生，特别是它属于旋转应变，对早期存在的构造起了重大的错移及转向的改造作用（徐嘉炜，1995）。

走滑断层研究对阐明大陆油气分布、矿床的成因及地震灾害研究等均具有直接的实际意义。

　　最早有关走滑断层的科学记录是1888年的新西兰地震，走滑断层作用在地震时呈现为地表明显水平错开而为地质学家们所直接感知。

本世纪30-40年代，西方形成走滑断层的若干基本概念，如Sonder（1938）的全球剪切断层网络，Kennedy从苏格兰大谷断层提出平移断层的基本定义，Sonder和VeningMeinez（1947）将区域走滑断层作用作为地壳的主要运动之一。

在50年代，Hill，Wellman，Allen，Burtman等分别在北美、中亚阿富汗、西太平洋地区发现及研究了许多巨大的平移断层。

美国的Moody与Hill基于圣安德烈斯断层系的研究，提出了平移断层构造学的基本原则，并讨论了世界平移断层网。

60年代以来，Crowell（1962）对北美圣安德烈斯大断层作了重要研究，Wilson（1965）确定了大洋中的转换断层，解释了大洋扩张的机制，Wilcox等（1973）进行平移构造的实验研究，Woodcock（1986）讨论了全球走滑断层的成因分类。

　　　　　　Sylvester长期从事圣安德烈斯断层的研究工作，1984年汇编出版了《平移断层构造》一书，1989年完成"

走滑断层"

一文，详细总结了近50年来全球走滑断层研究的进展和问题。

与之同时，Tapponnier等（1986）研究亚洲碰撞走滑断层网，Sengor（1990）研究地中海区走滑断层（徐嘉炜，1995）。

　　在我国，李四光从30年代以来开展了一系列有关旋扭构造的研究，实质上是世界走滑构造研究的重要部分。

张文佑的X型剪切破裂及黄汲清的剪切型深断裂将平移断层提到重要高度。

从60年代以来，我国一些著名的平移断层被查明与研究，如东部著名的郯庐断裂带（徐嘉炜，1980，1987，1993，张用夏，1975，1984，邓乃恭，1984，郭振一，1993，陈丕斯，1993，朱志文，1993）阿尔金断层带（张治兆，1985；

蔡学林，1990；

戈澄谟等，1992，杨浠等，1994；

葛肖虹等，1995，1998），红河-哀牢山断层（朱戍男，1982，钟大赉，1986，1990，1992，1996）。

走滑盆地研究有富火山岩的宁芜盆地（姜波学，1989）、活动的海原盆地（邓起东等，1985）、含油气的百色盆地（陈焕疆等，1988；

徐嘉炜，1995）。

刘和甫（1986）、陈焕疆（1990）、王燮培等（1989）研究含油气盆地中的花状构造，指出其石油地质意义。

刘和甫等（1999）提出了走滑构造作用是大陆走滑造山带与走滑盆地形成的重要机制。

1．走滑断层的分类

　　Sylvester（1989）在前人有关走滑断层分类研究的基础上提出走滑断层可用于任何级别的平行于断层走向运动的断层，将转换断层保留专指板块边界的走滑断层，而把横推断层复活，作为各种不切断岩石圈的走滑断层的总称（表4-5-1）。

2．形成机制及其组合

　　在走滑断层附近常出现雁列褶皱或断层，可以认为是同一剪切变形的结果。

从理论上讲，走滑断层形成机制有纯剪切模式或简单剪切模式，但实际上纯剪切所产生的共轭破裂仅在位移不大的情况下发育。

因为在几何学上不可能是两组共轭断层同时起作

表4-5-1走向滑动断层的分类（据Sylvester，1989）

Table4-5-1ClassificationofStrike-slipfaults（fromSylvester,1989）

见Woodcock（1986，p.20）包括古代与现代的补充实例，及其形态与运动学特征

图4-5-1走向N36°

W的垂直断层走滑构造模式平面几何关系图

（据Sylvester，1989）

Fig.4-5-1GeometricalrelationsforstrikeslipfaultsinN36°

Wdirection（Sylvester，1989）

（a）纯剪切的Coulomb-Anderson模式；

（b）右行简单剪切的Reidel模式。

双平行线表示拉线（T）断裂方向，波浪线表示褶皱轴方向，P：

P裂隙，R和R′分别是同向与