褶皺不學課件

第六章斷層

第一節(jié)斷層的概念及其幾何要素第二節(jié)斷層的分類和組合類型第三節(jié)斷層的成因分析第四節(jié)斷層的標志第五節(jié)斷層的觀察與研究第六節(jié)生長斷層第一節(jié)斷層的概念及其幾何要素

一、基本概念二、為什么要研究斷層三、斷層的幾何要素四、斷層的位移

一、基本概念

節(jié)理斷裂構(gòu)造區(qū)別斷層斷層：

指巖石受力發(fā)生破裂，同時兩側(cè)巖層或巖體順破裂面

發(fā)生明顯位移的斷裂構(gòu)造；發(fā)育規(guī)模位移大小伴生或派生構(gòu)造形成機制（？）二、為什么要研究斷層

斷層發(fā)育廣泛，是地殼中最重要的構(gòu)造；

大斷層常構(gòu)成區(qū)域地質(zhì)格架一方面控制區(qū)域地質(zhì)的結(jié)構(gòu)和演化同時還控制和影響區(qū)域成礦作用；

中小斷層常直接決定某些礦床或礦體的產(chǎn)狀；

活動性斷層直接影響水利、工程建筑，甚至引發(fā)地震；三、斷層的幾何要素

為了對斷層構(gòu)造進行描述、對比和研究，需要從斷層的幾何要素入手；

1.斷層面指將巖塊或巖層斷開并籍以滑動的破裂面；

說明：

（1）斷層本身屬于一種面狀構(gòu)造，其空間方位和形態(tài)由其走向、傾向、傾角確定；（2）斷層面往往不是一個產(chǎn)狀穩(wěn)定的平直面，而是產(chǎn)狀隨走向或傾向發(fā)生變化的曲面；（3）大斷層的斷層面往往不是一個簡單的破裂面，而是具有一定寬度的破碎帶，即斷層（裂）帶；（4）斷層帶往往是由一系列近平行的或相互交織的破裂面（或次級斷層）及其間所夾雜的破碎巖塊、

巖片及各種構(gòu)造巖（斷層巖）組合而成；（5）斷層的規(guī)模越大，斷層帶越寬越復雜，斷層帶的

寬度由不足1m至數(shù)Km；斷層線和斷層帶左側(cè)：地質(zhì)圖；右側(cè)：構(gòu)造圖；3.斷盤指斷層面兩側(cè)沿斷層面發(fā)生位移的巖塊或巖體；

說明：

（1）當斷層面傾斜時（2）斷層面直立時，按照斷盤相對于斷層走向的方位描述，如東/西盤；南/北盤；（3）根據(jù)兩盤的相對升降情況上盤：位于斷層面上側(cè)下盤：位于斷層面下側(cè)上升盤：相對上升下降盤：相對下降四、斷層的位移斷層兩盤的相對運動平直運動：指兩盤相對平直滑移而無轉(zhuǎn)動，兩斷盤上未錯動前的平行直線，運動后仍然平行；旋轉(zhuǎn)運動：指兩盤相對轉(zhuǎn)動滑移（轉(zhuǎn)動軸為斷層面切線或法線），斷盤上未錯動前的平行直線運動后不再平行；平動（平直運動）轉(zhuǎn)動（旋轉(zhuǎn)運動）

常用的斷層位移量

1.滑距

指斷層兩盤實際的位移距離，是根據(jù)錯動前的一點，錯動后分成兩個對應點（相當點）之間的實際距離確定出來的斷層位移；總滑距：指兩相當點之間的真正位移距離；水平滑距：指總滑距在水平面上的投影長度；

走向滑距：指總滑距在斷面走向線上的分量；走向滑距與總滑距之間的銳夾角為擦痕的側(cè)伏角；傾斜滑距：指總滑距在斷層面傾斜線上的分量；總滑距、走向滑距、傾斜滑距在斷層面上構(gòu)成直角三角形；傾向滑距：指傾斜滑距的水平分量；鉛直滑距：指總滑距的鉛直分量，又稱斷層落差；總滑距：ab；水平滑距：am；走向滑距：ac；傾向滑距：cm；傾斜滑距：bc；鉛直滑距：bm；地層斷距：ho；水平地層斷距：hf；鉛直地層斷距：hg；（2）在垂直于斷層走向的剖面上可測得與垂直于巖層走向剖面上相當?shù)母鞣N斷距，即：視地層斷距：h’o’；視鉛直地層斷距：h’g’；視水平地層斷距：h’f’；另外，還有傾斜滑距、傾向滑距、鉛直滑距；（3）在平面上可測得：

水平地層斷距另外，還有：

水平滑距；走向滑距；傾向滑距；一、斷層的分類

斷層的分類依據(jù)地質(zhì)背景運動方式力學機制幾何關(guān)系…………?1.按斷層與有關(guān)構(gòu)造的幾何關(guān)系分類

（1）根據(jù)斷層走向與所切巖層走向的方位關(guān)系走向斷層：斷層走向與巖層走向基本一致；傾向斷層：斷層走向與巖層走向基本直交；斜向斷層：斷層走向與巖層走向斜交；順層斷層：斷層面與巖層層理等原生地質(zhì)界面基本一致；（2）根據(jù)斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線之間的幾何關(guān)系縱斷層：斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向基本一致；橫斷層：斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向基本直交；斜斷層：斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向

斜交；

一些正斷層斷面產(chǎn)狀基本一致，呈板形；而大型正斷層其傾角往往隨深度變緩，即上陡下緩，呈鏟形；

斷層帶內(nèi)巖石破碎相對不太劇烈，角礫巖多帶棱角，且沒有強烈擠壓形成的復雜小褶皺等現(xiàn)象；

根據(jù)斷層與所切巖層的產(chǎn)狀關(guān)系，可把正斷層分為正向正斷層、反向正斷層、屋脊式正斷層、反屋脊式正斷層等；

推覆構(gòu)造指推移距離在10Km（5Km）以上，傾角極其平緩的巨大逆掩斷層，其上盤因從遠處推移而來，稱為外來巖塊，下盤相對未動而稱為原地巖塊；推覆體：是指一種外來巖塊（體），因總體呈平板狀，又稱逆沖巖席；

構(gòu)造窗

當逆沖推覆構(gòu)造發(fā)育地區(qū)遭受強烈侵蝕切割，將部分外來巖塊剝掉而露出下伏原地巖塊，表現(xiàn)為在一片外來巖塊中露出四周以斷層為界的局部原地巖塊，稱為構(gòu)造窗；它常常是較老地層中出現(xiàn)一小片由斷層圈閉的較年輕地層；

飛來峰

在強烈的剝蝕作用下，外來巖塊被大面積剝蝕，僅局部殘留，這種四周被斷層環(huán)繞，孤立于大片被剝露出來的下盤原地巖塊之上的殘留的小片外來巖塊，稱為飛來峰；它常表現(xiàn)為較年輕的地層中殘留一小片由斷層圈閉的較老地層，地貌上常表現(xiàn)為陡立的山峰；（3）平移斷層

指斷層兩盤順斷層面走向相對移動的斷層；

規(guī)模巨大的平移斷層常稱為走向滑動斷層；

特點：

平移斷層面一般陡峻以至直立；

根據(jù)兩盤的相對滑動方向，可分為右行（右旋）平移斷層和左行（左旋）平移斷層；所謂右行（或左行）是指垂直斷層走向觀察斷層時，對盤向右運動（或向左運動）；（2）正、逆、平移斷層的兩盤相對運動都是直線運動，實際上許多斷層常有一定程度的旋轉(zhuǎn)運動；

一種是旋轉(zhuǎn)軸位于斷層的一端，表現(xiàn)為垂直于斷層走向的各個剖面上的位移量不等；

一種是旋轉(zhuǎn)軸不位于斷層的端點，表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)軸兩側(cè)的相對位移的方向不同，如一側(cè)為上盤上升，而另一側(cè)為上盤下降；

兩種旋轉(zhuǎn)均使兩盤中巖層原來一致的產(chǎn)狀不再平行一致，旋轉(zhuǎn)量大的可稱為樞紐斷層；二、斷層的組合類型

同一地區(qū)、同一時期、同一應力場作用下形成的多條斷層（彼此間成因上相聯(lián)系）之間表現(xiàn)為一定的共生組合關(guān)系，即斷層彼此間組合顯示出一定的幾何規(guī)律；（一）常見的斷層平面組合類型

研究手段

實地考察：露頭區(qū)地質(zhì)圖件構(gòu)造圖地質(zhì)圖衛(wèi)星照片（遙感）不同尺度和規(guī)模a—平行式組合b—雁列式組合c—帚狀組合d—環(huán)狀組合e—放射狀組合f—斜交式組合常見的斷層平面組合型式1.平行式斷層組合

由若干條走向近平行的斷層組合而成；特點：

同一組合內(nèi)各條斷層的斷面傾向可以相同，也可以不同；

各條斷層的性質(zhì)相同，可以同為正斷層、逆斷層或走滑斷層，但通常純走滑斷層少見；

各條斷層常具有等規(guī)模性和等間距性；2.雁列式斷層組合

由若干條相同性質(zhì)的走向近平行的斷層在平面上呈雁列式排列組合而成；特點：

各條斷層可以同為正斷層、逆斷層或走滑斷層，但通常純正（或逆）斷層少見；

各條斷層常具有等規(guī)模性和等間距性；

其形成與剪切構(gòu)造應力場有關(guān)；3.帚狀斷層組合

由若干條同向彎曲的走向向一端收斂、向另一端撒開的弧形斷層組合而成；特點：

在帚狀斷層的旁側(cè)常存在高級別的主干斷層，帚狀斷層的形成常是由主干斷層的活動所致（？？）；平面上主干斷層常具有平移性質(zhì)，帚狀斷層常具平移兼正或逆性質(zhì)；

張剪性帚狀斷層：帚狀斷層凹側(cè)盤相對凸側(cè)盤向撒開方向移動；

壓剪性帚狀斷層：帚狀斷層凹側(cè)盤相對凸側(cè)盤向收斂方向移動；a-主干斷層；b-張剪性帚狀斷層；c-壓剪性帚狀斷層

走滑斷層端部應力狀態(tài)4.環(huán)狀和放射狀斷層組合環(huán)狀斷層組合：由若干條同向彎曲的弧形斷層圍繞一個中心呈同心圓狀排列而成；

放射狀斷層組合：由若干條斷層自一個中心

向四周呈輻射狀排列而成；特點：

兩者常是隆起作用下導致平面引張的結(jié)果，為

正斷層的組合類型；

兩者在同一構(gòu)造產(chǎn)出或單獨發(fā)育；5.斜交式斷層組合

指一條斷層不垂直相交并中止于另一條斷層之上；特點：

限制斷層常具有剪切性質(zhì)；

被限制斷層

正斷層逆斷層平移斷層：可由平移斷層派生與限制平移斷層共生或派生；F1—平移斷層F2—逆斷層F3—正斷層U—上升D—下降斜交式斷層a—平行式組合b—雁列式組合c—帚狀組合d—環(huán)狀組合e—放射狀組合f—斜交式組合其它型式（？）常見的斷層平面組合型式（二）常見的斷層剖面組合類型

研究手段

實地考察：露頭區(qū)地質(zhì)圖件地震剖面地質(zhì)剖面不同尺度和規(guī)模1.階梯狀斷層組合

由若干條產(chǎn)狀基本一致的正斷層組合而成，各斷層的上盤依次向同一方向斷落；特點：

各斷層面呈板形或鏟形；各條斷層或者向下延伸不深便自行消失；

或者向下延伸交于主干斷層；

或者相切于某一水平滑動面；

或者呈多米諾式；

各斷層限定的斷塊一般均發(fā)生過旋轉(zhuǎn)；根據(jù)各條斷層的傾向與所夾巖層的傾向一致或相反分為同向和反向階梯狀斷層組合；

該類型斷層組合常發(fā)育在伸展斷陷盆地的邊緣；多米諾式（半地塹或箕狀構(gòu)造）特點：

該組合類型為伸展斷陷盆地的典型構(gòu)造；

地塹常構(gòu)成盆地或其中的坳陷、凹陷等負向構(gòu)造；

地壘則常構(gòu)成隆起、凸起等正向構(gòu)造；

半地塹（箕狀斷陷）

一側(cè)為正斷層控制，向另一側(cè)基底呈單斜，沉積

蓋層呈超覆狀態(tài)；3.”Y”字型斷層組合

由主干斷層和與其對應的上盤低級別斷層組合而成，剖面上呈“Y”字型；特點：

該類型是生長正斷層的典型組合類型，一般在伸展斷陷盆地中發(fā)育；

其產(chǎn)生往往是在伸展和重力作用下，由主干斷層派生出上盤低級別斷層所致；

根據(jù)上盤低級別斷層數(shù)量以及與主干斷層的傾向關(guān)系，進一步分為：

反向“Y”字型（a）

同向“Y”字型（b）

多級“Y”字型（c）4.疊瓦狀斷層組合

由一系列產(chǎn)狀大致相同呈平行排列的逆斷層組合而成，各斷層上盤巖塊依次向上逆沖，剖面上呈瓦片一樣依次疊覆；特點：

該類型是逆斷層的典型組合類型，一般發(fā)育在擠壓型前陸盆地的邊緣；

該組合中各斷面傾角常向下變緩，在深處收斂成一主干斷層；5.花狀構(gòu)造

由于剪切斷裂帶在淺部的向上分叉、撒開而形成的斷層組合，在剖面上形似花朵；特點：

該類型是大型平移斷層（即走滑斷層）在地殼淺部形成的典型組合類型，一般發(fā)育在走滑型盆地的邊緣；

組成花狀構(gòu)造的斷層可為正—平移或逆—平移斷層；據(jù)此將花狀構(gòu)造分為正花狀和負花狀構(gòu)造；

正花狀構(gòu)造：

由走滑斷層產(chǎn)生的壓剪作用所形成，分叉、撒開的斷層多具有逆斷層性質(zhì)，構(gòu)造形態(tài)為背形；

負花狀構(gòu)造：

由走滑斷層產(chǎn)生的張剪作用所形成，分叉、撒開的斷層多具有正斷層性質(zhì)，構(gòu)造形態(tài)為向形；第三節(jié)斷層的成因分析一、地殼中應力狀態(tài)二、地殼中斷層形成的特點三、均勻介質(zhì)中斷層與主應力軸的關(guān)系四、非均勻介質(zhì)中斷層與主應力軸的關(guān)系五、正斷層的成因分析六、逆斷層的成因分析七、平移斷層的成因分析

一、地殼中應力狀態(tài)

地殼內(nèi)應力測量表明，在許多地方一個主應力方向是垂直或近于垂直地表的；

當研究的問題可以忽略地球曲率時，常假定一個主應力是垂直的，從而另外兩個主應力為水平方向；

這樣，在處理地質(zhì)問題時，常用應力符號：

σv——垂直主應力

σHmax——水平最大主應力

σHmin——水平最小主應力

兩種最簡單的地應力場情況

1.沒有構(gòu)造應力時地殼上部應力場

所謂沒有構(gòu)造應力，就是只考慮巖石自重引起的應力場，且假定巖石在水平方向上沒有變形（εx=εy=0）；

垂直主應力：

σv=ρgh

ρ—巖石密度；

巖石微元在受垂直壓應力作用時其彈性響應使水平的側(cè)向有略微擴張的趨勢．稱為泊松(Poisson)效應?？紤]到連續(xù)的巖層互相擠壓在一起．側(cè)向無法擴張，用彈性力學的描述，該條件可表示為：

εx=（σx-μ（σy+σz））/E=0

εy=（σy-μ（σx+σz））/E=0

得到：σH=σx=σy=ρghμ/（1-μ）

μ—泊松比；

由于μ≤0.5，所以σH

≤σv;

μ隨深度增大到0.5，σH=σv（靜巖壓力狀態(tài)）；沒有構(gòu)造應力時地殼上部應力場特征

——σv、σH隨深度的變化特征σvσHσv2.有構(gòu)造應力時地殼上部應力場

假定由于板塊運動，地殼中在X方向存在著均勻（與深度無關(guān)）水平應力場σ’x，則總應力場為：

=+

總應力場自重應力場構(gòu)造應力場σx000σy000σzσ’x00000000ρghμ/（1-μ）

000ρghμ/（1-μ）

000ρghσyσzσxσ’x假設(shè)構(gòu)造應力σ’x=10MPa二、地殼中斷層形成的特點

斷層的兩盤沿斷裂面有明顯位移（剪切滑動），其形成有兩個階段：1.脆性破裂階段

差應力（σ1-σ3

）超過其破裂強度產(chǎn)生破裂，基本符合庫倫破裂準則；

破裂之初，出現(xiàn)微裂隙（一般成羽狀排列，且多為張性），微裂隙逐漸發(fā)展、聯(lián)合，形成一條明顯破裂面；2.剪切滑動階段

差應力（σ1-σ3

）超過其摩擦強度，兩盤開始相對滑動，斷層形成；

基本符合拜爾利（Byerlee）定律，即巖石沿某一滑動面發(fā)生摩擦滑動的條件是：

τ=0.85*σ（σ<200MPa）

τ=50MPa+0.6*σ（σ≥200MPa）

τ——某一滑動面上的剪應力；

σ——某一滑動面上的正應力；

摩擦滑動的兩種形式

（1）穩(wěn)態(tài)滑動滑動平穩(wěn)發(fā)生，沒有突然的應力降，自然界中稱為斷層蠕動；

（2）粘滑（stick-slip）

滑動突然發(fā)生，應力急劇下降，然后鎖住，應力積累到一定程度，又開始滑動，這種運動方式可導致地震；注意：

受地殼內(nèi)實際應力場特點（至少一個主應力為壓應力）的控制，一般認為斷層面是一個剪切破裂面，即斷層的形成往往是剪切破壞；三、均勻介質(zhì)中斷層與主應力軸的關(guān)系

1.安德森（Anderson）模式提出的依據(jù)：

a，因地面與空氣間無剪應力作用，從而認為在地殼表層一定深度范圍內(nèi)，有一個主應力軸趨于垂直地面；

b，庫倫破裂準則，且假定內(nèi)摩擦角30o；

c，各向同性力學性質(zhì)；

斷層形成的三種應力狀態(tài)（1）形成正斷層的應力狀態(tài)

σ1直立，σ2和σ3水平；

σ2與斷層走向一致；

斷層傾角近60o；

在這種應力狀態(tài)下，根據(jù)應力摩爾圓，σ1增大

或σ3減小，都可以導致形成正斷層；

水平拉伸、地塊上隆是形成正斷層的有利條件；正斷層作用的應力狀態(tài)摩爾圓（2）形成逆斷層的應力狀態(tài)

σ3直立，σ1和σ2水平；

σ2與斷層走向一致；

斷層傾角近30o；

在這種應力狀態(tài)下，根據(jù)應力摩爾圓，σ1增大

或σ3減小，都可以導致形成逆斷層；

水平擠壓是形成逆斷層的有利條件；逆斷層作用的應力狀態(tài)摩爾圓（3）形成平移斷層的應力狀態(tài)

σ2直立，σ1和σ3水平；

σ1、σ3都與斷層走向水平斜交；

斷層傾角近90o；

1

安德森（Anderson）模式的適用條件

a，地質(zhì)體為均質(zhì)，無先存軟弱面；b，受力均勻，可以用點應力狀態(tài)代表地質(zhì)體整體應力狀態(tài)；

c，主應力軸水平或直立；該模式主要適用于解釋地表或近地表斷層；2.哈弗奈（Hafner）模式

雖然Anderson模式常作為地質(zhì)學家分析斷層作用應力狀態(tài)的基本依據(jù)，但自然界情況十分復雜；

哈弗奈分析了地球內(nèi)部可能存在的各種邊界條件所引起的應力系統(tǒng)，假定一個標準應力狀態(tài)并附加以類似實際構(gòu)造狀況的邊界條件，提出了三種附加應力狀態(tài)，并推算出相應邊界應力場下勢斷層的可能產(chǎn)狀和性質(zhì)；

哈弗奈（Hafner）模式有助于查明一定邊界條件應力系統(tǒng)下的潛在斷層；

局限性在于很難選擇有地質(zhì)意義的邊界條件；四、非均勻介質(zhì)中斷層與主應力軸的關(guān)系

Anderson和Hafner兩種模式前提條件都是均勻介質(zhì)；但地殼淺層常是非均質(zhì)的，表現(xiàn)為有先存軟弱面存在，或介質(zhì)力學性質(zhì)的各向異性；

這種情況下，只要某方向弱面上的剪應力達到

該弱面的抗剪強度，斷層就可以順其發(fā)生；

斷層面（先存弱面）與σ1夾角可大可

小，也不一定平行σ2；各向異性巖石中的斷層作用

P—軟弱面；AB—剪切破壞的

莫爾包絡(luò)線；CD—軟弱面破裂包絡(luò)線；R、Q—分別代表與σ1夾角為30o

和45o面上的應力；σ1增大注意：

巖層面、不整合面、老斷層等皆為巖體中的弱面，在新的構(gòu)造應力作用下它們并不一定處在最易發(fā)生破裂的方位，但它們?nèi)钥赡芤子诨顒?；此時需要區(qū)別新生斷層與弱面導致斷層或老斷層的復活；

在巨大的地質(zhì)體中，當有很多弱面表現(xiàn)為透入性分布（即規(guī)模不大，各方向隨機分布）時，從整個巖體尺度看，非均勻體

可視作均勻體；此時主體大斷裂與主應力的方位關(guān)系

仍符合Anderson和Hafner模式；分析斷層形成作用，必須結(jié)合具體地質(zhì)條件具體分析；五、正斷層的成因分析

1.區(qū)域水平拉伸作用

板塊的分離邊緣

板塊的背離作用導致大規(guī)模的區(qū)域性水平拉伸應力條件；伸展盆地的邊緣

水平拉伸使σ3水平，沉積荷載使σ1鉛直；2.局部拉伸作用背斜構(gòu)造頂部

背斜外彎層誘導與樞紐垂直的順層張應力，同時在鉛直方向上由于巖體重力造成直立壓應力，可產(chǎn)生：

縱向地塹（長軸背斜）；

橫向正斷層（短軸背斜）；

環(huán)狀或放射狀正斷層（穹?。?；4.重力滑動

足夠的重力勢能和必要的滑動面會導致重力滑動，形成正斷層；

常在淺?；虼箨懫碌奈垂探Y(jié)沉積物中發(fā)育；六、逆斷層的成因分析（一）高角度逆斷層的成因1.造山帶中與褶皺同時發(fā)育的高角度逆斷層

發(fā)育在造山帶中一系列軸面陡傾的緊閉同斜褶皺的倒轉(zhuǎn)翼；

傾向與褶皺軸面傾向一致，傾角為高角度；

成因為在水平擠壓作用下，造山帶物質(zhì)垂向差異塑性流動所致；

（二）低角度逆斷層的成因

其形成符合Anderson模式；1.早于褶皺形成的剪開逆斷層

逆斷層發(fā)育之前無明顯褶皺現(xiàn)象，是在水平地層背景上發(fā)展起來的；

斷層的某些段常順巖層面滑動，進一步擠壓導致無根褶皺的形成；2.與褶皺同時發(fā)育的破裂逆斷層

水平擠壓作用下，脆性巖層形成

開闊褶皺，同時很快出現(xiàn)破裂，進而發(fā)育成破裂逆斷層；

其形成過程中，不伴有褶皺翼部巖層減薄現(xiàn)象；3.由褶皺進一步發(fā)展而成的延伸逆斷層

在水平擠壓力向一側(cè)減弱時，褶皺發(fā)生倒轉(zhuǎn)，倒轉(zhuǎn)翼被拉薄斷開，形成逆斷層；

常見于造山帶邊緣強烈不對稱褶皺發(fā)育地帶；七、平移斷層的成因分析

1.平移斷層的形成方式

走向垂直于逆斷層或褶皺樞紐的平移斷層不均勻側(cè)向擠壓導致平行于擠壓方向發(fā)育平移斷層，規(guī)模一般不大；

一般的平移斷層

側(cè)向水平擠壓時，σ2直立，順“X”剪裂面

發(fā)育共軛的兩組，一般斜交褶皺樞紐；

早期縱向逆斷層或正斷層轉(zhuǎn)化為平移斷層規(guī)模巨大，活動歷史長；

（2）派生構(gòu)造派生張節(jié)理

與主斷面的銳夾角指向本盤運動方向；派生拖褶皺

褶皺軸與主斷層面

銳夾角指向?qū)ΡP運動方向；

派生剪節(jié)理（兩組）

S1與主斷層旋向相同，其方位穩(wěn)定，與主斷面銳夾角（一般不超過20o）指向本盤運動方向；

S2與主斷層旋向相反，與主斷層面呈大角度相交，且隨主斷層剪切運動的發(fā)育而不斷變化；

注意：

派生構(gòu)造越靠近主斷層發(fā)育越好，但不會越過主斷層；

問題：

正斷層和逆斷層活動過程中是否也有類似的派生構(gòu)造發(fā)育？3.平移斷層的收斂和分散作用

在平移斷層帶中，由于斷層走向的局部彎轉(zhuǎn)，斷層的一盤會出現(xiàn)平面上突出的透鏡狀巖塊；

在斷層平移活動過程中，在透鏡狀巖塊的一端會引起擠壓、重疊（或拉開與陷落），形成褶皺或逆斷層（？）（或正斷層或伸展斷陷盆地）；平移斷層收斂和分散作用示意圖4.平移斷層的垂向運動（1）平移斷層兩端的升降運動

同一條平移斷層其剪切運動通常是不均勻的，以剪切運動量最大的地段為剪切中心，沿斷層走向向兩端剪切量均減小；

任一斷盤上，沿端盤運動方向，剪切中心的前方巖塊處于擠壓狀態(tài)，地面隆起；后方巖塊處于拉伸狀態(tài)，地面下降；

走滑斷層端部應力狀態(tài)（2）斜列式平移斷層引起的升降運動

斜列式的兩條同旋向（反旋向存在否？）

平移斷層沿斷層走向有一段重疊區(qū)；左列（或右列）：指順斷層走向觀察，各次級斷層依次

向左（或右）錯列；

斷層旋向與排列相同（左旋左列或右旋右列）時，重疊區(qū)處于拉伸狀態(tài)，發(fā)育與平移斷層垂直的正斷層或斷陷盆地（拉分盆地）；右旋右列左旋左列

斷層旋向與排列相反（左旋右列或右旋左列）時，重疊區(qū)處于擠壓狀態(tài)，發(fā)育褶皺或逆斷層，地面隆起；左旋右列右旋左列（3）不同旋向平移斷層相交所產(chǎn)生的升降運動

兩條走向不同、旋向相反的平移斷層相互截交，在平面上形成楔形巖塊；

楔形巖塊會隨其兩側(cè)斷層的剪切滑動而發(fā)生升降運動問題：旋向相同的兩條平移斷層相交？updown注意：

要區(qū)分相互交叉的兩條平移斷層是共生關(guān)系（共軛），還是派生關(guān)系？第四節(jié)斷層的標志一、地質(zhì)界線方面的標志二、地層方面的標志三、斷層面上的標志四、斷裂帶內(nèi)的標志五、斷裂伴生或派生構(gòu)造六、地貌標志七、地球物理標志

斷層活動的效應

巖石

地層或地質(zhì)體

構(gòu)造單元

伴生或派生構(gòu)造（包括斷裂面構(gòu)造）地貌

地球物理其它（？）：巖相、巖漿活動、變質(zhì)作用等；變形變位的物質(zhì)基礎(chǔ)；同時也可能是構(gòu)造活動的新生物質(zhì)一、地質(zhì)界線方面的標志單一線狀或面狀地質(zhì)體（地層，礦層，巖脈，侵入體與圍巖接觸面，片理、面理等）一般順其走向（對于面狀構(gòu)造則向各個方向）延伸；

平面或剖面上，線狀或面狀地質(zhì)體突然中斷、錯開（可同時伴有產(chǎn)狀的突變），即表現(xiàn)為不連續(xù)，則表明有斷層存在；

斷層引起的地質(zhì)界線的不連續(xù)現(xiàn)象注意：觀察同一條斷層在不同面上的表現(xiàn)，哪一個方位面上確定斷層的性質(zhì)最有效？二、地層方面的標志

一套順序排列的地層，由于走向斷層的影響常在平面和剖面上造成兩盤地層的

缺失和重復；

地層缺失和重復的規(guī)律與斷層性質(zhì)、斷層面產(chǎn)狀、地層產(chǎn)狀有關(guān)；

正斷層（1）斷層傾向與地層傾向相反

平面重復，剖面缺失；（2）斷層傾向與地層傾向相同

a，斷層傾角＞地層傾角

平面缺失，剖面缺失；

b，斷層傾角<地層傾角

平面重復，剖面重復；

逆斷層（1）斷層傾向與地層傾向相反

平面缺失，剖面重復；（2）斷層傾向與地層傾向相同

a，斷層傾角＞地層傾角

平面重復，剖面重復；

b，斷層傾角<地層傾角

平面缺失，剖面缺失；三、斷層面上的標志

1.擦痕

指斷層兩盤相對錯動在斷層面上留下的摩擦痕跡，通常是被磨碎的巖屑、礫、砂、粉砂等在斷層面上刻劃出的細紋；

利用擦痕判斷斷層錯動方向

有時表現(xiàn)為一端粗而深，一端細而淺，由粗而深向細而淺指示對盤運動方向；

用手順擦痕方向撫摸，感覺光滑的方向指示

對盤運動方向；2.纖維狀晶體（滑抹晶體）形成過程和生長特點

當斷層兩盤相對錯動時，垂直錯動方向會出現(xiàn)一些斷口，斷口上會有一些空隙，淋濾到小空隙中的溶液所含的

SiO2和CaCO3析出結(jié)晶成石英或方解石晶體；由于小空隙會隨著斷層位移的增大而不斷增大，從而

晶體沿著空隙增大的方向不斷增長，形成纖維狀晶體；

纖維狀晶體的延伸方向指示斷層兩盤相對錯動方向；3.階步與反階步（1）階步

指發(fā)育在斷層面上或纖維狀晶體中的一種小陡坎，其高度一般不超過數(shù)mm，延伸方向大致與擦痕或纖維狀晶體的延伸方向垂直；

特點：

它是一組橫向拉斷面或者是纖維狀晶體的頂面，是背著斷層兩盤相對錯動方向而被保留下來的；

小陡坎面向?qū)ΡP的運動方向；（2）反階步

形態(tài)類似于階步，但小陡坎的根部有切入巖石的小裂縫；無生長礦物纖維，一般為鱗片狀，可剝落；成因上是由于斷層兩盤錯動時，斷層面受到剪切力作用，使兩側(cè)產(chǎn)生羽狀剪裂面切入巖石或形成楔形張節(jié)理；

小陡坎面向本盤相對運動方向；正階步反階步注意：

斷層面上擦痕、纖維狀晶體、階步等彼此間關(guān)系密切；有些擦痕本身就是十分細微的滑抹晶體；有些階步就是纖維狀晶體中的小陡坎，它可能是纖維狀晶體的頂面，也可能是纖維狀晶體被橫向張裂隙拉斷所致；四、斷層帶內(nèi)的標志

1.斷層破碎帶

指斷層兩盤相對錯動，互相擠壓，使附近的巖石破裂而形成的與斷層面大致平行的破碎帶，簡稱斷裂帶；

特點：

破碎帶寬度數(shù)cm—數(shù)Km；

破碎帶內(nèi)充填有破碎巖塊或構(gòu)造巖；

構(gòu)造透鏡體指在壓性和剪性斷層的破碎帶中呈透鏡狀的巖石碎塊；其長軸和中間軸組成的平面常與斷層面之間的銳夾角指示同側(cè)盤的相對運動方向；2.斷層構(gòu)造巖

指斷層兩盤巖石在斷層活動中被改造（被搓碎、研磨、甚至重結(jié)晶、再定向、固結(jié)）形成的巖石；根據(jù)研磨破碎程度、重結(jié)晶及定向性，可分為：

斷層角礫巖碎裂巖糜棱巖片理化巖淺部脆性斷層構(gòu)造巖深部韌性剪切帶構(gòu)造巖動力變質(zhì)增強（1）斷層角礫巖由仍保持原巖特點的巖石碎塊組成，膠結(jié)物為磨碎的巖屑、巖粉或壓溶物質(zhì)、外源物質(zhì)等；

張性斷裂帶中，角礫巖棱角明顯、形狀不規(guī)則、大小不一，雜亂無定向；

壓性和剪性斷裂帶中，角礫為透鏡狀、橢圓狀，且常定向排列，有時呈雁列式；

各種成因角礫巖

底礫巖

層間礫巖火山角礫巖

同生角礫巖巖溶角礫巖

斷層角礫巖其它（？）區(qū)分標志：

角礫成分與圍巖的同源關(guān)系；是否順層產(chǎn)出；是否有摩擦搓碎現(xiàn)象；（2）碎裂巖指斷層兩盤研磨的更細（2-0.05mm）的構(gòu)造巖，主要由原巖的巖粉、細?；虻V物碎粒組成；

鏡下特征：原巖中石英波狀消光；

斜長石雙晶彎曲；

云母片彎曲斷折；巖石呈壓碎結(jié)構(gòu)；

碎斑巖碎裂巖中殘留有較大礦物顆粒，呈碎斑結(jié)構(gòu)；

碎粒巖巖石碎裂均勻，無較大礦物顆粒殘留散布；

假熔巖其中的物質(zhì)因強烈摩擦而熔化，形成貌似黑色玻璃質(zhì)的脈狀巖石，有時也呈角礫狀；（3）糜棱巖

在強應變帶內(nèi)產(chǎn)出巖石致密堅實，粒度變小，其中的礦物顆粒輪廓肉眼有時難以辨認；塑性流變現(xiàn)象明顯，新生面理和線理強烈發(fā)育；常由花崗質(zhì)巖石和砂巖類巖石形成，具條帶狀和紋層狀構(gòu)造，其中的礦物通常發(fā)生動態(tài)重結(jié)晶細化；

鏡下特征

a,

巖石通常由殘斑和基質(zhì)兩部分組成；殘斑是未被徹底細化的礦物殘余（常為石英、長石等強硬礦物），呈眼球狀，并常被壓扁、拉長；基質(zhì)多為動態(tài)重結(jié)晶細化的礦物顆粒；

b,

可見到礦物的強烈塑性變形和定向排列；

c,

礦物晶體的結(jié)晶學方位定向分布；殘斑質(zhì)江西定南眼球狀構(gòu)造糜棱巖顯微照片原巖為砂巖，眼球狀顆粒為石英，被更細的動態(tài)重結(jié)晶顆粒包圍

成因是巖石韌性變形的產(chǎn)物，即在壓扭應力的作用，使巖石發(fā)生研磨粉碎，同時強烈的塑性變形使細小的碎粒處在塑性流變狀態(tài)下而呈定向排列；

根據(jù)基質(zhì)含量進一步分為：

糜棱巖化XX巖：基質(zhì)含量<10%；

初糜棱巖：10%<基質(zhì)含量<50%；

糜棱巖：50%<基質(zhì)含量<90%；

超糜棱巖：基質(zhì)含量>90%；（4）片理化巖強調(diào)被研磨的巖石、巖粉呈定向排列，可以是被拉長、壓扁或定向重結(jié)晶所致；

構(gòu)造片麻巖巖石顆粒粗大，成似眼球狀結(jié)構(gòu)；

千糜巖巖石極細重結(jié)晶，流動構(gòu)造明顯，具有

絲絹光澤；

構(gòu)造片巖：重結(jié)晶顯著，外貌似片巖；（5）斷層泥指未固結(jié)的斷層巖，其中巖石在研磨過程中成為泥狀，單個顆粒一般不易分辨，較大碎粒含量有限；

特點斷層泥成分和原巖成分不盡相同，表明斷層泥的細?；心プ饔猛?，還有壓溶作用，一些難溶組分殘存下來作為斷層泥的主要成分；主要由粘土礦物（如伊利石、高嶺石和蒙脫石）組成；一般平行于斷層面呈不同顏色的條帶；五、斷層伴生或派生構(gòu)造

1.牽引構(gòu)造

指斷層一盤或兩盤緊鄰斷層面的巖層常發(fā)生的弧形彎曲現(xiàn)象；

特點：

牽引褶皺的樞紐平行于斷層面的走向；

弧形彎曲凸出的方向指示本盤運動方向；

成因上一般認為是斷層兩盤相對錯動對巖層拖曳的結(jié)果；有些情況下也可能是先撓曲后斷層或者屬于斷層的派生構(gòu)造；2.逆牽引構(gòu)造

在生長正斷層上盤常發(fā)育逆牽引褶皺，其彎曲凸出方向與本盤運動方向相反；3.派生構(gòu)造

斷層兩盤相對錯動派生出次級應力場，形成斷層的派生構(gòu)造（節(jié)理、劈理、小褶皺等）；注意：

正斷層（或逆斷層）的派生褶皺與平移斷層的派生褶皺的軸面方位的不同以及如何利用軸面方位判斷主斷層的兩盤運動方向？六、地貌標志

由于構(gòu)造破碎，斷層帶常表現(xiàn)為介質(zhì)相對疏松、多孔隙等特點，導致其抗風化能力減弱，從而在地貌上顯示出一定的特點；1.斷層崖

由于斷層兩盤的相對滑動和差異剝蝕，常使斷層面裸露地表，形成陡崖，即斷層崖；特點：

斷層崖不一定就是斷層面，而常常是斷層面被剝蝕后退而形成的陡坡；

斷層崖一側(cè)可以為斷層的下盤、上盤，上升盤，下降盤；

地形上表現(xiàn)為斷層崖的斷層常時代較新或老斷層的近期復活；但不排除是由較老斷層造成的地形倒置現(xiàn)象（主要由兩盤巖性不同導致的差異風化形成）；O1y?3f2.斷層三角面

在山區(qū)，斷層崖受到與崖面方向垂直水流的侵蝕切割，形成沿斷層走向分布的一系列三角形陡崖，稱為斷層三角面；4.平原與山嶺的接觸帶

這樣的接觸帶往往是一條較大斷裂；5.串珠狀湖泊洼地

6.帶狀分布的泉水

七、地球物理標志

重力場；磁場；電場；地震；測井；1.布格重力異常特征

a，等值線同形扭曲部位；b，封閉異常等值線突然變寬、變窄的部位；c，異常軸線明顯錯動的部位；d，兩側(cè)異常特征明顯不同的分界線；e，線性重力高與重力低的過渡地帶

——重力梯級帶

f，串珠狀異常的兩側(cè)或軸部所在位置；2.磁異常圖特征垂直錯動時

上盤異常強度大，范圍小；

下盤異常強度小，范圍大而平穩(wěn)；水平錯動時

異常等值線扭曲；異常軸向明顯變化；

斷層帶對應磁異常突變帶沂沭斷裂磁異常圖3.電場特征大地電磁測深（MT）4.地震時間剖面上的斷層標志

a，反射波同相軸錯段；

斷層兩側(cè)波組特征清楚，關(guān)系穩(wěn)定；一般為中小斷層（斷距不大、破碎帶較窄）的反應；

b，反射波同相軸數(shù)目突然增減或消失，波組間隔突然變化；

常是基底大斷裂（斷距大、破碎帶寬，且控制地層沉積厚度）的反應；c，反射波同相軸形狀突變，反射凌亂或出現(xiàn)空白帶；

常由于斷層錯動引起的兩側(cè)地層產(chǎn)狀突變，或斷層面的

屏蔽作用或?qū)ι渚€的畸變所導致；d，標準反射波同相軸發(fā)生分叉、合并、扭曲、強相位轉(zhuǎn)化等現(xiàn)象，一般為小斷層的反映；e，異常波（如斷面反射波、繞射波等）的出現(xiàn)；

常出現(xiàn)于反射層中斷處；

判斷斷層是否存在常遵循的原則

由宏觀到微觀

遙感；

地貌：盆嶺邊界；河流、水系特征；串珠狀湖泊；帶狀泉水；錯段的山脊；斷層崖；斷層三角面等；

巖漿、礦化標志：小型巖體、礦化、熱液蝕變成帶狀分布；

構(gòu)造強化帶：產(chǎn)狀突變帶、節(jié)理、劈理帶；擦痕、階步、透鏡體等；

構(gòu)造巖；地質(zhì)界線不連續(xù)；巖相、厚度的突變；由地表到地下由地質(zhì)到地球物理第五節(jié)斷層的觀察與研究一、研究什么？二、斷層面產(chǎn)狀的測定三、斷層兩盤相對運動方向的確定四、斷層活動時代的確定一、研究什么？

首先確定斷層的存在斷層的幾何學研究

斷層產(chǎn)狀？

斷層兩側(cè)巖層的配置？

斷層兩側(cè)構(gòu)造單元的配置？

斷層帶、斷層面特征？

斷層伴生或派生構(gòu)造？

斷層的運動學研究

斷層兩盤相對運動方向？

斷層的性質(zhì)？

斷層的位移？

斷層的形成時代及持續(xù)時間？

斷層的活動歷史（不同時代斷層活動的方式、方向和大?。?？

斷層的動力學研究

斷層產(chǎn)生的地質(zhì)背景？

斷層產(chǎn)生的物理背景？

斷層的組合規(guī)律及與其他構(gòu)造的關(guān)系？

斷層的形成機制？其它專題研究？二、斷層面產(chǎn)狀的測定？

露頭區(qū)

規(guī)模小，出露好時，直接測量；

當斷面平直、地層切割強烈時，可用“V”字形判斷；

對于規(guī)模很大的斷層，其產(chǎn)狀常借助于伴生或派生構(gòu)造來判斷；剪節(jié)理帶、劈理帶、派生的片理化構(gòu)造巖的面理、定向排列的構(gòu)造透鏡體、同斜緊閉揉褶帶等；

覆蓋區(qū)

鉆孔資料，三點法；

兩條或多條互不平行的地震剖面；多條互不平行的聯(lián)井剖面；

…………..?三、斷層兩盤相對運動方向的確定？（一）平面上（地表或地質(zhì)圖）常用的判斷依據(jù)

1.根據(jù)兩盤地層的新老關(guān)系（縱斷層）

一般情況下上升盤出露老地層；

當?shù)貙拥罐D(zhuǎn)或斷層傾向與地層傾向一致且斷層傾角小于巖層傾角時，上升盤出露新地層（或者說老地層出露盤為下降盤）；2.根據(jù)褶皺核部的寬窄變化（橫斷層）

背斜：上升盤核部變寬，下降盤核部變窄；

向斜：上升盤核部變窄，下降盤核部變寬；橫斷層造成褶皺核部的寬窄變化a-背斜；b-向斜3.根據(jù)地層的重復和缺失（縱斷層）前提條件：已知斷層產(chǎn)狀和地層產(chǎn)狀；4.根據(jù)平移斷層收斂、分散作用和升降運動（二）剖面上常用的判斷依據(jù)

1.根據(jù)擦痕、纖維狀晶體、階步和反階步；

2.根據(jù)構(gòu)造透鏡體；

單個構(gòu)造透鏡體最大切面與斷層面的夾角關(guān)系；

多個構(gòu)造透鏡體的雁行式排列；

3.根據(jù)牽引構(gòu)造和逆牽引構(gòu)造；4.根據(jù)派生構(gòu)造力學性質(zhì)及其與主斷層的交角關(guān)系

務必注意判斷派生構(gòu)造的力學性質(zhì)，因為不同力學性質(zhì)的派生構(gòu)造，其與主斷層的交角關(guān)系不同張裂隙透鏡體、面理取向褶皺的倒向5.根據(jù)生長正斷層兩盤的厚度

下降盤：地層厚度大；四、斷層活動時代的確定？

常用的方法：

1.根據(jù)斷層與區(qū)域性不整合面的關(guān)系

一次構(gòu)造運動形成的斷層，切穿一套較老的地層并終止于某一個不整合面上；

其活動時代：在這套較老地層中的最新地層之后，在其上覆的一套較新地層中的最老地層之前；即同不整合面所代表的構(gòu)造運動時間一致；

2.根據(jù)斷層與侵入巖體的關(guān)系

斷層切割巖體、巖脈或礦體，說明斷層形成在巖體、礦體發(fā)育之后；

有巖體、巖脈或礦脈充填在斷層中，說明斷層的時代早于巖體、巖脈的形成時代；

巖體的年齡可利用同位素定年方便測定；3.根據(jù)斷層的相互切割關(guān)系或切割地層的時代4.根據(jù)斷層兩側(cè)地層的巖相、厚度對比關(guān)系

適用于長期活動的規(guī)模較大的控制盆山發(fā)育的斷層；

斷層下降盤一側(cè)，地層沉積連續(xù)完整，厚度大；

斷層上升盤一側(cè)，地層剖面不完整，厚度??；5.根據(jù)地貌學和第四紀沉積學方面的標志

適用于判定現(xiàn)代活動斷層的發(fā)育時代；6.其它方法？第六節(jié)生長斷層一、生長斷層的基本概念二、生長斷層的基本特征三、生長斷層的成因四、生長斷層的基本研究方法一、生長斷層的基本概念

指在沉積過程中長期發(fā)育，逐漸生長起來的斷層，又稱同生斷層、同沉積斷層；說明：

生長斷層是長期活動的斷層，強調(diào)邊活動、邊沉積；反過來，長期活動的斷層

并非就是生長斷層；

力學性質(zhì)上看，生長斷層主要是正斷層（？？）；

大部分生長斷層的上升盤和下降盤都下降接受沉積，但上升盤沉降速度明顯低于下降盤；

生長斷層發(fā)育過程中，沉積物主要以牽引負荷方式搬運（不是懸浮狀態(tài)搬運），從而生長斷層主要發(fā)育在較粗的碎屑巖系中；

世界范圍看，該類斷層主要發(fā)育在被動大陸邊緣（海相陸架邊緣）；在我國主要發(fā)育在伸展斷陷盆地中；問題：力學性質(zhì)上看，生長斷層是否可以為逆斷層？二、生長斷層的基本特征（一）剖面主要特征

1.下降盤地層明顯增厚

這是識別生長斷層最基本的標志；兩盤厚度差越大，表明斷層活動越強烈；

2.下降盤砂層的層數(shù)增多，單層厚度增大3.落差隨深度增加而增大

由于生長斷層長期發(fā)育，上部年輕地層沉積時發(fā)生的斷層落差必然疊加到下部較老地層的落差上；

斷層上的任何一個標準層的落差應等于該標準層以上全部地層的上下盤厚度差；注意：

生長斷層落差向深部的增大不是無限的，到一定程度反而逐漸減小，以致消失；

其消失的形式：可以是斷層向深部逐漸變緩，垂直落差轉(zhuǎn)化為水平位移，最終斷層成為順基底面滑動的斷層；或者斷層能量向深部被塑性變形吸收；4.斷層面上陡下緩呈鏟形原因可能與壓實作用有關(guān)，壓實作用導致先存斷層的傾角減??；隨深部加大，壓實作用增強，從而斷層面表現(xiàn)為鏟形；5.掀斜斷塊