构造地质学--第三章断裂构造

1、第三章 断断 裂裂 构构 造造 岩石受力作用后发生脆性破裂，称之谓断裂。 破裂面两侧岩层没有发生位移或没有明显位移的称之谓节理。 破裂面两侧岩层有明显位移的称之谓断层。 断裂活动是现今地质活动的主要方式（地震、火山、滑坡、崩塌等）。第一节 节理及其分类节理及其分类 节理为发育普遍的小型断裂构造，按其明显程度不同可分三种： 张开型两壁张开，明显见裂隙，两侧岩石有不明显位移。 闭合型两壁闭合，但可见裂缝，一般无位移。 隐蔽型节理裂缝极细，肉眼不能察觉。 节理的出现往往和褶皱、断层等相伴生。因此分类往往考虑其与褶皱、断层等构造之间的关系。一、几何分类 按其与所在岩层的产状要素关系分：1、 走向节理节

2、理走向与所在岩层的走向平行。2、 倾向节理节理倾向与所在岩层的走向大致垂直，与倾向平行。3、 斜向节理走向介于上述两者之间。4、 顺层节理节理面大致和岩层层面平行。按节理走向与区域褶皱枢纽方向分：1、纵向节理节理走向与枢纽平行。 2、横向节理节理走向与枢纽近垂直。 3、斜向节理走向介于上述两者之间。当褶皱枢纽水平时：纵向节理=走向节理；横向节理=倾向节理（图3-1）二、成因分类 1、原生节理成岩过程中形成的节理（如沉积岩形成过程中的泥裂）。 2、冷凝节理玄武岩、花岗岩等熔融状态之岩浆在冷凝过程中形成的（如石柱林）。 3、风化节理强烈风化作用结果所致（根劈作用苏州天平山，水解作用等）。 4、滑坡

3、节理块体滑动引起，块体上部呈张开型，边部呈剪切型。 5、人工节理生产爆破所致（人工地震、开采等）。三、力学分类： 主要有两种： 1、张节理 2、剪节理张节理特征： 1、产状不稳定，延伸不远； 2、节理面粗糙不平，若在砾岩中则绕砾而过； 3、有时迁就两组剪节理而发育成锯齿状追踪； 4、节理面无擦痕，节理与节理间距较大； 5、节理壁距也较大，常呈楔形； 6、其终端部分常呈树枝状或杏仁状循环；剪节理特征：1、发育较密集（密集程度与岩性等均有关，强硬岩层较弱软岩层的节理间距大）；2、节理面光滑平直，延伸较远，在其延伸方向上常切过砾石和胶结物；3、当有微量位移时，节理面上有擦痕；4、常呈羽状排列。羽列有

4、两种左行和右行；5、剪切作用常发育两组共轭剪节理；6、剪节理两壁一般距离较小；7、剪节理的终端变化；折尾、菱形结环、节理叉第二节 断层及其几何要素断层及其几何要素一、断层要素 （1）断层面是岩块发生位移的面。通常并非平直的面，因为移动发生在比较宽的带内，此带被岩石磨碎物质所充填，或被次级断裂所交切，因而称之为断裂带。断裂规模越大，断裂带越宽。 （2）断盘即被断裂面分割开的岩块。断面直立时，按方位分东、西盘，S、N盘等；断面倾斜时，分上、下盘或上升、下降盘。二、断层位移（1）滑距指断层两盘实际的位移距离。错动前的一点，错动后分成两个对应点之间的实际距离，两个对应点之真位移为总滑距。 走向滑距总滑

5、距在断层面走向上的分量，走向滑距与总滑距之间的锐夹角为擦痕的侧伏角。 倾斜滑距总滑距在断层面倾斜线上的分量 水平滑距总滑距在水平面上的投影长度。（2）断距 指被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距离。不同方位的剖面上，断距不同。 在垂直于被错断岩层走向的剖面上可测得：地层断距断层两盘上对应层之间的垂直距离（ho）；铅直断距断层两盘上对应层之间的铅直距离（hg）；水平断距断层两盘上对应层之间的水平距离（hf）；（hof 中，为岩层倾角） 若已知岩层倾角，再知上述三种断距之一，即可知另两种断距（见图3-7-b）已知水平断距（hf）和岩层倾角，则 地层断距ho = hf *Sin ， 铅直断距hg=

6、 hf /Cos 第三节 断层的分类与组合类型断层的分类与组合类型一、根据断层走向与褶皱轴向或区域构造线之间的几何关系分：1、纵断层断层面与褶皱层面的交线同褶皱轴向一致或断层走向与区域构造线基本一致。2、横断层断层面与褶皱层面的交线同褶皱轴向直交或与区域构造线基本直交。3、斜断层断层面与褶皱层面的交线同褶皱轴向斜交或与区域构造线斜交。二、根据断层走向与所在岩层走向的方位关系分：1、走向断层断层走向与岩层走向基本一致，2、倾角断层断层走向与岩层走向基本直交，与倾向平行3、斜向断层断层走向与岩层走向斜交4、顺层断层断层面与岩层面基本一致三、根据断层两盘相对运动分：1、正断层上盘相对下盘向下滑动。

7、2、逆断层上盘相对下盘向上滑动，通常将断面倾角45的称逆掩断层。 3、平移断层断层两盘沿断面走向相对移动。 兼于上述之间的有： 平移逆断层，平移正断层， 正平移断层，逆平移断层.，通常以后者为主。 平移断层侧伏角10 平移正（逆）断层侧伏角45-80 正（逆）平移断层侧伏角10-45 正（逆）断层侧伏角80-90四、断层的组合 1、阶梯状断层由若干条产状大致相同的正断层平行排列组合； 2、地堑两条以上走向平行，倾向相向正断层所组成； 3、地垒两条以上走向平行，倾向相背正断层所组成； 4、环状断层一系列弧形或半环状断层呈同心环状分布；5 、放射状断层即辐射状断层，指平面上呈辐射状排列的多条断层组

8、合形式； 6、斜列型指多条断层呈斜列分布的断层组合形式； 7、叠瓦状构造一系列平行排列的逆断层组合，其下部往往收敛成一主干大断层，各断层上盘岩块依次逆冲，在剖面上似瓦片状叠伏； 叠瓦状构造剖面 叠瓦状构造中各逆断层发育时间有先后，后发育的逆断层总是沿着构造运动方向。 若掩覆于先发育的逆断层的下盘，则称之为前列式或背驮式； 若掩覆于先发育的逆断层的上盘，则称之为后列式或叠掩式。 前列式叠瓦状构造后发育的逆断层掩覆于先发育的逆断层的下盘； 后列式叠瓦状构造后发育的逆断层掩覆于先发育的逆断层的上盘； 前列式叠瓦状构造后列式叠瓦状构造： 双重构造叠瓦构造的顶板和底板均存在着更大冲断层的一种逆断层构造组

9、合形式。第四节 断层的标志及观察研究断层的标志及观察研究一、断层的识别（一）地貌标志 1、断层崖 2、断层三角面 3、山脊错断 4、横节山岭走向的平原与山岭的接触带图3-31、32 5、串珠状湖泊洼地 6、泉水的带状分布 7、水系急剧转向，河谷被切（二）构造标志 1、构造线和地质体不连续； 2、地层的重复或缺失；（ 六种情况）3、地层产状突然改变；4、擦痕和阶步、反阶步； 5、牵引构造断层滑动时其附近岩层受阻产生拖曳而发生弯曲，弯曲突出方向示本盘相对动向 6、反牵引构造这类正断层倾角向下变缓，若此时岩层塑性小，则生成反向断层； 7、构造透镜体断层带中发育的呈一定方向排列、规模不等的透镜状岩块；

10、8、断层岩 断裂带中因断层动力作用被搓碎，研磨而形成的岩石，有时有重结晶现象，具明显定向性。 断层角砾岩角砾结构，略有磨圆的断层磨砾岩； 碎裂岩碾搓，研磨得更细的断层岩，显微镜下可见其颗粒细小； 构造片岩断层带内岩石显著重结晶，并具片状构造的断层岩。（三）地球物理标志 不同岩石的密度、磁化率、电阻率、重力、波导率等都不尽相同，因此，利用上述地球物理资料，可认识判断断层的存在与否及其变化。二、断层效应 即断层发生后，地层位移在平面、剖面上的各种表现。三、断层活动时代的确定 断层形成于切割的所有地层中最新地层之后； 若上覆有新地层，则在其之前形成； 若无上覆地层，则据岩体穿插等关系，结合同位素年龄

11、测定来确定时代。第五节 区域性大型断裂区域性大型断裂 区域性断裂规模巨大，延伸也远，下可及硅镁层，甚至达岩石圈，亦称深大断裂长期继承性发展，空间延伸极长，切割较深。一、区域性断裂特点 1、常以一条以上主干断裂和若干次级 断裂组成，具一定宽度，形成断裂带；2、深断裂活动改变地下深部的温压状态，促使岩浆活动。酸性、中酸性岩浆活动带，断裂切割较浅；基性、超基性岩浆活动带切割较深； 3、深断裂带是地球物理异常带； 4、深断裂带是现代火山和地震带，从受其控制的地震之源的深度和分布上，可推断断裂的深度和产状（如太平洋西岸日本海东北） 5、深断裂两侧岩相和厚度不同。近年来，随着对深大断裂的研究的深入，发现很

12、多深大断裂在地表部分表现倾角较陡，而向深部则趋平缓，形成层圈式折离滑动，总体呈上陡下缓的犁式。二、根据深大断裂特征、性质，有如下几种：1、裂谷 裂谷一词是格雷戈里(J.W.Gregory)1894年研究东非裂谷时提出，裂谷属区域性大型地堑系，依裂谷发育区域构造部位分： 大洋裂谷大西洋中脊裂谷 大陆裂谷东非裂谷 陆间裂谷红海亚丁湾、莱茵裂谷、 汾渭裂谷、贝加尔裂谷裂谷特征： 由一系列正断层为主的地堑、半地堑组成的复杂的地堑系，通常位于区域性隆起的轴部 裂谷中常常沉积一套粗碎屑岩，火山熔岩等 裂谷带是地震带和火山带 裂谷带表现为重力异常和磁异常2、生长断层（同沉积断层）主要发育于盆地边缘，盆地不断沉降，且同时接受沉积；特征：1、规模较大之正断层；2、下降盘地层厚度大于上升盘，两者之比为生长指数；3、上盘常呈反牵引构造； 4、发育历史较长； 3、走向滑动断层 平行于断裂带走向发生相对滑动的大型平移断层： 主要特征： 1、直线延伸，断面直立，有次级断裂发育； 2、常派生雁行断层或褶皱； 3、两侧地层被错断； 4、断裂