第四章 褶皱断裂.

1、第二节 褶皱轴面轴面枢纽枢纽翼部翼部核部核部老老新新新新老老山山按褶曲枢纽的产状可分为：按褶曲枢纽的产状可分为：水平褶曲、倾伏褶曲水平褶曲、倾伏褶曲(a)(a)水平褶曲 (b)(b)倾伏褶曲新新老老构造节理：指由构造运动产生的构造应力形成的节理。构造节理：指由构造运动产生的构造应力形成的节理。具有明显的方向性和规律性，常常成组出现。具有明显的方向性和规律性，常常成组出现。非构造节理：由成岩作用、外动力、重力等非构造因素非构造节理：由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的节理。形成的节理。张节理张节理和和剪节理剪节理n张节理张节理由张应力作用下形成的节理，其方向由张应力作用下形成的节理，其方向

2、垂直于主张应力而平行与主压应力。垂直于主张应力而平行与主压应力。特征：特征：张节理多开口，一般被矿脉充填；张节理多开口，一般被矿脉充填；产状不稳定，延伸不远，常侧列产出；产状不稳定，延伸不远，常侧列产出；节理面粗糙不平，无擦痕；节理面粗糙不平，无擦痕；发育稀疏、分布不均匀；发育稀疏、分布不均匀；常绕过砾石。常绕过砾石。 湖北白垩第三系砂岩中张节理的侧列现象 剪节理剪节理 海岸断崖海岸断崖岩层受力发生断裂，破裂面两侧岩块发生明显岩层受力发生断裂，破裂面两侧岩块发生明显的位移的断裂构造，断层分布广泛，规模有大有小。的位移的断裂构造，断层分布广泛，规模有大有小。美美国国圣圣安安德德烈烈斯斯断断层层圣

3、安德烈斯断层长1050千米，伸入地面以下约16千米。断层大部分是隐蔽的，但在有些地方则留下了明显的断裂痕迹。庐山三叠泉庐山瀑布庐山瀑布地堑地堑地堑裂谷地堑裂谷东非大裂谷东非大裂谷（ 6500km ）中段）中段死海死海贝加尔湖贝加尔湖莱茵河谷莱茵河谷地垒地垒庐山立体图天山天山 天山是一个典型的褶皱断块山。所以天山山脉断层很天山是一个典型的褶皱断块山。所以天山山脉断层很多，许多山岭都由断层作用上升造成，如博格达山就是一多，许多山岭都由断层作用上升造成，如博格达山就是一个典型的地垒，其平均海拔个典型的地垒，其平均海拔4,000米以上。在山脉中间夹着米以上。在山脉中间夹着一连串的断块陷落盆地，著名的如

4、西段伊犁谷地和东段吐一连串的断块陷落盆地，著名的如西段伊犁谷地和东段吐鲁番盆地。吐鲁番盆地的湖面比海平面还低鲁番盆地。吐鲁番盆地的湖面比海平面还低154 米。米。贺兰山贺兰山叠瓦状构造叠瓦状构造 一套产状相近并向一个方向逆冲的若干条逆冲断层，构一套产状相近并向一个方向逆冲的若干条逆冲断层，构成单冲型的逆冲断层，一般表现为叠瓦式。成单冲型的逆冲断层，一般表现为叠瓦式。 A-碎裂岩硅质白云岩 B-断层角砾岩、断层泥、糜棱岩 Z震旦系白云岩 CP石炭二叠系地层(4).擦痕和阶步擦痕和阶步擦痕擦痕断面上平行而断面上平行而密集的沟纹；密集的沟纹；镜面镜面断层面上平滑断层面上平滑而光亮的部分；而光亮的部分

5、；阶步阶步擦痕及镜面末端擦痕及镜面末端常出现的常出现的“坎坎”。断层两侧岩层相对位移时，受摩擦阻力影响出现弯曲。牵引褶皱可指示对盘位移方向。断层崖断层崖 串珠状的湖泊或洼地，泉水的带状分布，常表明有串珠状的湖泊或洼地，泉水的带状分布，常表明有大断带存在。大断带存在。正常延伸的山脊突然错断，正常流径的河流突然产生急转正常延伸的山脊突然错断，正常流径的河流突然产生急转弯。弯。断层两盘相对平移断层两盘相对平移45断层符号识别断层符号识别在地质图上，断层一般用在地质图上，断层一般用粗红线粗红线醒目地醒目地标示出来，断层性质用相应符号表示。标示出来，断层性质用相应符号表示。正断层平移断层逆断层70四、研

6、究断层在工程上的意义四、研究断层在工程上的意义1断层可增大岩石的透水性和含水性；断层的交叉断层可增大岩石的透水性和含水性；断层的交叉处常是地下水出露的地段；处常是地下水出露的地段；2断层可以降低岩石的坚固性和稳定性，造成隧道断层可以降低岩石的坚固性和稳定性，造成隧道工程、矿井工程或坝基等塌陷的危险。工程、矿井工程或坝基等塌陷的危险。 3. 桥梁基础应尽量避开断层修建。隧道与铁路也应桥梁基础应尽量避开断层修建。隧道与铁路也应尽量避开，否则尽量垂直穿越。尽量避开，否则尽量垂直穿越。 第五节 活断层一、活断层概念一、活断层概念l1、定义：目前正在活动、定义：目前正在活动、近期近期曾有过活动的断层。曾

7、有过活动的断层。l2、时间上限：各国规定不一。我国规定为：、时间上限：各国规定不一。我国规定为：l一般工程一般工程-全新世以来（距今全新世以来（距今1万年）；万年）；l水利工程、核能工程水利工程、核能工程-晚更新世以来（距今晚更新世以来（距今1015万万年）。年）。-断层的地表错动及其附近伴生的地面变形往往会直接损害跨断层修建或建于其邻近的建筑物。-活断层多伴有地震，而强烈地震会使活断层附近较大范围内的建筑物受到损害。世界著名的活断层：世界著名的活断层：圣安德烈斯圣安德烈斯（美国）安纳托利亚安纳托利亚（土耳其）博格多博格多（蒙古）郯庐郯庐（中国）均长达数百至数千公里，且均发生过均长达数百至数千

8、公里，且均发生过8级以上强震。级以上强震。二、活断层研究意义二、活断层研究意义围岩强度差异围岩强度差异？1、活断层的活动方式、活断层的活动方式间歇突发间歇突发断层两盘突然错动（突发大震），运动有周断层两盘突然错动（突发大震），运动有周期性。围岩强度高，锁固能力强，积累弹性应变能量级期性。围岩强度高，锁固能力强，积累弹性应变能量级大。对应粘滑型断层；大。对应粘滑型断层；连续缓慢连续缓慢断层两盘缓慢持续滑动，围岩强度较低，不断层两盘缓慢持续滑动，围岩强度较低，不能积累高的弹性应变能。对应蠕滑型断层。能积累高的弹性应变能。对应蠕滑型断层。一条活断层的不同段上，可能反应不同的活动方式。一条活断层的不同

9、段上，可能反应不同的活动方式。二、活断层的特性二、活断层的特性2、断层参数定量研究、断层参数定量研究(1)长度长度：以地表断裂带长度表征。以地表断裂带长度表征。大于大于7.5级浅源地震常伴有地表断裂，小于级浅源地震常伴有地表断裂，小于5.5级则少见。级则少见。震级愈大、震源深度愈浅、地表断裂带愈长。震级愈大、震源深度愈浅、地表断裂带愈长。(2)断距：以断层最大位移量表征。断距：以断层最大位移量表征。震级越大、震源越浅、位移量越大。震级越大、震源越浅、位移量越大。最大位移量与错断长度成正比关系。最大位移量与错断长度成正比关系。分支、次级断裂的断距随其与主断裂的距离增加而减小。分支、次级断裂的断距

10、随其与主断裂的距离增加而减小。(3)错动速率：某一时段两盘相对位移速度的平均值。一般错动速率：某一时段两盘相对位移速度的平均值。一般大于大于1mm/a即为较强活断层。即为较强活断层。特点：特点：时空分布不均。时空分布不均。同一断层上不同部位亦不同同一断层上不同部位亦不同；不同时段其值不同，往往临震加速，震后减缓。不同时段其值不同，往往临震加速，震后减缓。据精密仪器测量地面形变、第四纪沉积物位移量获得。据精密仪器测量地面形变、第四纪沉积物位移量获得。(4)错动周期：两次断层突然错动的时间间隔。错动周期：两次断层突然错动的时间间隔。取决于地壳应变速率和锁固段强度。地壳平均位移量小，则周期长；锁取决

11、于地壳应变速率和锁固段强度。地壳平均位移量小，则周期长；锁固段岩体强度弱，周期短。固段岩体强度弱，周期短。断层错动周期为：断层错动周期为： R=D/S 有蠕滑时：有蠕滑时： R=D/(S-C) D：一次地震位移量；：一次地震位移量；S：年平均位移量；：年平均位移量；C：平均蠕滑位移量。：平均蠕滑位移量。安德烈斯断裂按蠕滑速率可分安德烈斯断裂按蠕滑速率可分九段：其中九段：其中A段速率段速率5mm/a，无，无震；震；B、C段无蠕滑，分别发生段无蠕滑，分别发生M8.3大震，断距大震，断距6.4m和和M8.25大震，断距大震，断距10m。宁夏贺兰山东麓活断层，错开第四纪中更新世至全新世所有洪积物，断距

12、50米，形成断崖。三、活断层的鉴别标志三、活断层的鉴别标志1、地质、地貌、水文地质特征：、地质、地貌、水文地质特征：地质：最新地质：最新地表错开；未胶结的断层破碎带；地裂缝。地表错开；未胶结的断层破碎带；地裂缝。水文：脉状含水层（带）；泉水线状分布、植被发育；温泉呈水文：脉状含水层（带）；泉水线状分布、植被发育；温泉呈线状（串珠状）分布；微量元素含量显著增加。线状（串珠状）分布；微量元素含量显著增加。a-发生于晚更新世晚期发生于晚更新世晚期b-发生于晚更新世早期发生于晚更新世早期活断层错断地层的年龄判据活断层错断地层的年龄判据u地貌地貌：地貌突变及沉积物厚度变化显著；地貌突变及沉积物厚度变化显

13、著；河流、河谷方向突变（同步拐）；河流、河谷方向突变（同步拐）；山脊、山谷、阶山脊、山谷、阶 地、洪积扇被错开；地、洪积扇被错开；崩滑现象呈线状分布；崩滑现象呈线状分布；2、历史地震及地表错断、历史地震及地表错断历史地震、地表错断证实活断层存在历史地震、地表错断证实活断层存在；（宁夏石嘴山明代长；（宁夏石嘴山明代长城（距今约城（距今约400年）两处被错段。）年）两处被错段。）近期地震记录有震中、震级、断裂长度、断距等资料，是断近期地震记录有震中、震级、断裂长度、断距等资料，是断层活动的证据；层活动的证据；用考古方法可判定断陷盆地下降速率。（山西山阴县，金代用考古方法可判定断陷盆地下降速率。（山

14、西山阴县，金代文物被埋，可推算汾渭地堑北段下降速率约文物被埋，可推算汾渭地堑北段下降速率约2.2mm/a。）。）3、地形变测量：、地形变测量：地形变测量（精密水准、三角）可判定无震蠕滑断层（和突发地形变测量（精密水准、三角）可判定无震蠕滑断层（和突发地震断层地震断层)的活动性。的活动性。1、总原则：避开、总原则：避开-尤其重大工程和永久性建筑必须避尤其重大工程和永久性建筑必须避开。开。2、无法避开时、无法避开时线形工程：跨越活断层应尽量使其高角度相交，避开线形工程：跨越活断层应尽量使其高角度相交，避开主断层；主断层；水利工程：选相对稳定地段水利工程：选相对稳定地段安全岛；将重要建筑物安全岛；将重要建筑物置于下盘，距主断数公里以上。置于下盘，距主断数公里以上。3、结构措施：、结构措施：如水利工程，如水利工程，活断层上不宜用混凝土重活断层上不宜用混凝土重力坝、拱坝（刚性结