斷層的性質(zhì)與特征

1、斷層性質(zhì)與特征、問(wèn)題的提出生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)常遇到一些問(wèn)題與斷層的性質(zhì)有關(guān)。如：水文地質(zhì)中斷層的導(dǎo)水性，斷層與礦井突水淹井的關(guān)系；瓦斯地質(zhì)中斷層的開(kāi)放性，斷層與瓦斯賦存、瓦斯涌出尺煤與瓦斯突出的關(guān)系尊。顯然，斷層的性質(zhì)具有致關(guān)重要的作用，是分析問(wèn)題的根底，沒(méi)有對(duì)斷層性質(zhì)的準(zhǔn)確判斷，必然導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。正斷層是地臺(tái)區(qū)一種最常見(jiàn)的構(gòu)造類(lèi)型。一般認(rèn)為正斷層為張性斷層，并具有張性斷層的一般特征。如斷層面比擬粗糙、斷層角礫多棱角狀、次棱角狀、排列雜亂無(wú)章、沒(méi)有強(qiáng)烈積壓形成的復(fù)雜小褶皺等現(xiàn)象。但大長(zhǎng)的實(shí)際觀測(cè)說(shuō)明，正斷層并非主要是張性，而是剪性，并具有剪性斷層的一般特征。二、正斷層性質(zhì)從理論上來(lái)說(shuō)，正斷層既可

2、以是剪應(yīng)力作用下形成的剪破裂，也可以是張應(yīng)力作用下形成的張?jiān)伊?。在?gòu)造應(yīng)力作用下，巖石的破裂方式主要決定于以下三個(gè)因素：(1) 卷石的抗剪強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度。由于巖石的抗張強(qiáng)度僅為抗剪強(qiáng)度的1/3,因此，在自然條件下，巖石更容易發(fā)生張破裂；(2) 卷石變形的地質(zhì)環(huán)境。斷層一般形成在地下圍壓很大的環(huán)境條件下，圍壓的作用不利于張性破裂的形成，而對(duì)剪破裂的發(fā)育比擬有利。(3) 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)性質(zhì)。巖石在張應(yīng)力作用下，超過(guò)其抗張強(qiáng)度形成張性破裂；在壓應(yīng)力作用下那么形成剪性破裂?？捎眉羟性伊涯枅A圖解來(lái)說(shuō)明(路)。從實(shí)際來(lái)看，斷層一般形成在地下圍壓很大的條件下，在壓應(yīng)力作用下，主要形成剪性破裂，只有在張應(yīng)力作用

3、下才形成張性破裂。因此，盡管巖石的抗張強(qiáng)度遠(yuǎn)小于抗剪強(qiáng)度，但由于受環(huán)境圍壓條件的作用，巖石中更多形成的是剪切破裂，而不是張破裂。女口，巖石中的節(jié)理主要為剪節(jié)理，張節(jié)理比擬少見(jiàn)。節(jié)理的性質(zhì)尚且如此，由張節(jié)理迸一步發(fā)育所形成的典型張性斷層更為少見(jiàn)。三、正斷層特征斷層的特征一般包括斷層面特征、構(gòu)造巖特征、斷層兩盤(pán)伴生構(gòu)造特征及斷層的組臺(tái)特征等四個(gè)方面。斷層的特征決定于斷層的性質(zhì)。比擬明顯反映斷層性質(zhì)的特征是斷層面特征、構(gòu)造吉特征和斷層兩盤(pán)伴生構(gòu)造特征。張性正斷層的特征如各種教科書(shū)描述和人們通常所認(rèn)識(shí)的那樣，此不贅述。下面著重論述剪性正斷層的一般特征。根據(jù)E. M. Anderson (1951)應(yīng)力

4、狀態(tài)分析，剪性正斷 層與逆斷層、平移斷層的形成機(jī)制實(shí)質(zhì)上 是一樣的，均屬于辭紛巖U豹隹正斷層剪破裂，因此，應(yīng)當(dāng)具有類(lèi)似的壓剪性構(gòu)造特征(珀)。但戈一實(shí)際研究說(shuō)明，斷層特征的差異也是比擬明顯的：(1) 剪性正斷層的壓剪性構(gòu)造特征是弱，平移斷層較 強(qiáng)，逆 斷層最強(qiáng)。形象理解，由剪性正斷層一 移斷層一 F斷層，其構(gòu)造 特征表現(xiàn)為“張剪性 剪性 壓剪性 的遞變序列。(2) 構(gòu)造巖分帶性的差異。剪性正斷層分帶性曇明顯，其次是平移斷層，逆斷層是弱。野外觀測(cè)說(shuō)明，如臬斷層帶內(nèi)各種構(gòu)造巖均較發(fā)育的話，緊靠斷層面的是斷層泥，然后，離開(kāi)斷層面依次是碎粉書(shū)、碎粒巖、斷層角礫巖 (0 DoJ(?0四、影響剪性正斷層特

5、征因素分析剪性正斷層特征總體上介于張性正斷層與剪性逆斷層、平移斷層之間，其根本原因是空間應(yīng)力狀態(tài)作用的差異造成的。(1) 應(yīng)力的性質(zhì)決定剪性正斷層具有同逆斷層、平移斷層類(lèi)似的構(gòu)造特點(diǎn)，即剪性。(2) 構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)(6、也、巧)的空間 作用狀態(tài)不同，決定了剪性正斷層與逆斷層、平移斷層的構(gòu)造特征又有一定的差異，而與張性正斷層有一定的相似性(圖2)。剪性正斷層：“主動(dòng)力6垂直向上，推動(dòng)斷層下盤(pán)一一 “主動(dòng)盤(pán)沿高角度斷裂面向上運(yùn)動(dòng)，斷層兩盤(pán)相互作用力較弱，壓剪性構(gòu)造特征不突出?；?、低角度斷層、高混高壓地質(zhì)環(huán)境條件下，其壓剪性特征比擬明顯，反之，張性特征明顯，在實(shí)際應(yīng)用中要具體分析。五、結(jié)論摘要 理論和

6、實(shí)際研究說(shuō)明，正斷層有剪性和張性?xún)煞N力學(xué)性質(zhì)，并以剪性為主。剪 性正斷層 的構(gòu)造特征總體上為剪性，但表現(xiàn)出一定的張性特點(diǎn)；張性正斷層具有典型的張性 構(gòu)造特征。剪性 正斷層的構(gòu)造巖具有空間分帶性。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的空間作用狀態(tài)是影響斷層特 征的決定性因素。關(guān)鍵詞：正斷層力學(xué)性質(zhì)構(gòu)造待征參考文獻(xiàn)斷層的類(lèi)型尺特征壓性斷層1.斷裂面往往呈舒緩波狀，沿走向方向尤其明顯(1)正斷層包括剪性正斷層和張性正斷層，自然界中以剪性正斷層為主。剪性正斷層的構(gòu)造特征總體上為剪性，但表現(xiàn)出一定的張性特點(diǎn)；張性正斷層具 張性構(gòu)造特征。剪性正斷層的構(gòu)造巖具有空間分帶性。有典型的(3)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的空間作用狀態(tài)是影響斷層特征的決定性

7、因素，其次是巖石力學(xué)性質(zhì)、 結(jié)構(gòu)、斷層產(chǎn)狀、斷層形成的地質(zhì)環(huán)境條件等。巖體勢(shì)性正斷層相互作平移斷層同逆斷 層、平 移斷圖2斷層形成的應(yīng)力狀態(tài)圖 無(wú)剪性正斷層的特征還受其它因素的影響，并表現(xiàn)出一定的變化。如巖石力學(xué)性質(zhì)、巻體結(jié)構(gòu).斷層面產(chǎn)狀、斷層形成的地質(zhì)環(huán)境條件等，顯然韌性巖石、薄層脆韌性巖層斷型的壓剪張性正斷層逆斷兄逆斷層：“主動(dòng)力6水平，推動(dòng)斷層上盤(pán) 一一 “主動(dòng)盤(pán)沿低角度斷裂面向上運(yùn)動(dòng)， 層兩盤(pán)相互作用力強(qiáng)烈，因此，表現(xiàn)出典 性構(gòu)造特征。平移斷層：斷層兩盤(pán)作水平方向運(yùn)動(dòng)， 用力介于剪性正斷層和逆斷層之間。張性正斷層：“主動(dòng)力中水平，在重力 作用 下斷層上盤(pán)一一“主動(dòng)盤(pán)沿高角度斷裂面向下運(yùn)

8、動(dòng)，斷層兩盤(pán)相互作用力很弱，因此，呈現(xiàn)出賓型的張性構(gòu)造特征。2. 斷裂面上常有較多的擦痕、 階步、曆光面。 并出現(xiàn)動(dòng)力變質(zhì)的新生片狀物 如云母、 滑石、 綠泥石及被壓扁或拉長(zhǎng)的柱狀礦物、片狀礦物、礫石、師粒、石英、方解石晶片和 晶塊等，并沿 斷裂面及兩側(cè)作近于平行斷裂面走向排列3. 斷層中的構(gòu)造巖，以角礫巖、糜棱巖、斷層泥為主，有時(shí)還可見(jiàn)到構(gòu)造透鏡體4. 斷裂面兩側(cè)卷石由于受強(qiáng)烈擠壓而破碎、牽引、沖斷，從而產(chǎn)生一些佯生構(gòu)造，如 羽狀裂 隙、劈理，“入宇型分之構(gòu)造包括斷層和褶曲，小旋卷構(gòu)造等5. 斷裂面常成群出現(xiàn)，彼此平行，沿走向延伸較遠(yuǎn)，在剖面上常構(gòu)成迭瓦式6. 逆斷層包括沖斷層、逆掩斷層操掩

9、斷層屬壓性斷層 張性斷層1, 斷裂面粗糙不平，形狀不規(guī)那么。擦痕較少，很少出現(xiàn)大批擦痕，斷層傾角一般較陡2, 當(dāng)張性斷裂發(fā)生在礫巖中時(shí)，斷裂面常繞礫石而過(guò)，無(wú)切割或壓扁現(xiàn)象3, 斷裂面兩側(cè)巖層產(chǎn)狀無(wú)明顯變化4, 構(gòu)造巖以角礫巖為主，糜棱巖、斷層泥較少見(jiàn)。角礫巖大小懸殊，無(wú)顯首定向排列5, 張性斷裂常成群分布，形成張性斷裂帶。在平面上彼此平行，在剖面上常組成地壘 , 階梯尊 構(gòu)造。凡追蹤“ X形斷裂的張性斷裂，均成鋸齒狀，稱(chēng)“之宇形斷裂6, 正斷層屬?gòu)埿詳嗔?扭性斷層1. 斷裂面常較光滑、平整，有時(shí)呈鏡面出現(xiàn)，常有大長(zhǎng)水平或近于水平的劃痕階步。斷層產(chǎn)狀平穩(wěn)，斷層線平直2. 斷裂面上有時(shí)有新生的硅

10、質(zhì)、方解石、綠泥石等動(dòng)力變質(zhì)礦物，但不如壓性結(jié)構(gòu)面常見(jiàn)3. 構(gòu)造巖常被碾磨很細(xì)，有角礫巖與糜棱胃，并具有片理化的窄帶。構(gòu)造巖常成斜列分布與扭性斷裂帶中4. 斷裂面兩側(cè)，巖石由于受強(qiáng)烈的扭動(dòng)而常伴生一些羽狀裂隙、劈理，“入宇形及小旋卷構(gòu)造5. 扭性斷裂常成群出現(xiàn)，兩組平行，且呈“ X形常將巖石切成菱形，有時(shí)成雁行式排列6. 平移斷層屬扭性斷層壓扭性斷層1. 即具有壓性特征，有具有扭性特征。上述的壓性、扭性斷裂的待征均可借鑒2. 斷裂面上?？梢?jiàn)到顯示上盤(pán)斜沖的掠痕、 階步。兩盤(pán)巖石可能發(fā)生一些伴生構(gòu)造， 如牽引、羽狀裂隙、劈理、“入宇形分支及旋卷構(gòu)造。這些伴生構(gòu)造的軸面、斷裂面與主斷裂面的交線和旋

11、軸，既不與主斷裂面走向線平行，也不與其傾向線平行，而是介于兩者之間，這是壓扭性斷裂的一個(gè)特點(diǎn)3. 壓扭性斷裂常成群出現(xiàn)，成雁行式、平形式排列4. 平移逆斷層、逆平移斷層均屬于壓扭性斷層節(jié)理的分類(lèi)及特征張節(jié)理1. 力學(xué)成因：由張應(yīng)力產(chǎn)生，節(jié)理面與張應(yīng)力方向垂直?；鸪蓭r由冷凝收產(chǎn)生的原生節(jié)理2. 節(jié)理面特征：裂口微張開(kāi)或較大張開(kāi)，節(jié)理面粗糙，面上無(wú)劃痕，產(chǎn)狀不穩(wěn)定，沿走向和傾向逵伸不大， 在礫巖或粗粒碎屑巖中， 常繞過(guò)礫石、 結(jié)核或碎屑顆粒， 張開(kāi)而不切 斷礫石等顆粒， 在剖面上常呈楔形，上寬下窄，常被粘土、巖礦脈充埴3. 節(jié)理的組臺(tái)特征：常成群出現(xiàn)，并排列成雁行式、平形式，在褶曲軸部常形成與褶 曲軸平 行的二次縱張節(jié)理，當(dāng)與斷層伴生時(shí)，常組成邊慕式和羽狀張節(jié)理剪切節(jié)理1. 力學(xué)成因：由剪應(yīng)力產(chǎn)生，常沿兩個(gè)是大剪切面產(chǎn)生兩組共覘剪節(jié)理，通常它們所夾銳角的平分線即為主壓應(yīng)力作用方向，但也有鈍角平分線為主壓應(yīng)力方向的2. 節(jié)理面特征：裂口通常閉臺(tái)，節(jié)理面光滑平直，上常有劃痕，產(chǎn)狀穩(wěn)定，沿走向和傾向較穩(wěn)定的延伸很遠(yuǎn)， 常切斷