构造地质学_戴俊生_断层

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正断层的剖面形态
a-板形;b-铲形
石油地质工作者常据断层面倾向与两盘地层倾 向的关系将正断层分为:正向正断层、反向正断 层、屋脊式正断层,反屋脊式正断层。
正断层的剖面类型 a-正向正断层;b-反向正断层 c-屋脊式正断层;d-反屋脊式正断层
逆断层是指上盘沿断层而相对上升的断层。据断面倾角 的大小常将逆断层分为:冲断层,逆掩断层,辗掩断层。 据两盘运动情况可将逆断层分成仰冲断层和俯仰断层两种。 规模巨大并且上盘沿低角度波伏起伏的断层面远距离推 动的辗掩断层叫做推覆构造。其通常表现为较老岩层被推 覆到较新岩层之上。断层以上的岩块系自白远处推移而来, 称外来岩块或推覆体、辗掩块,断层面以下的岩块称原地 岩块或下伏岩块。由于后来的剥蚀,在外来岩块的包围中 间可以局部的露出原地岩块,可称此原地岩块为构造窗。 若剥蚀强烈,外来岩块仅局部残留孤立于原地岩块之上, 称为之飞来峰。
阶梯状断层的深部延伸
a-相交于主干断层;b-相切于水平滑动面;c-多米诺式;d-自行消失
地堑和地垒:地堑指走向大致平行的两条断层 的共同下降盘。地垒指走向大致平行的两条断层 的共同上升盘。地垒和地堑一般由正断层构成。
胶莱盆地构造剖面图
济阳坳陷剖面示意图
“Y”字形断层由主干断层和与其相交的低级别断 层组合而成,在剖面上呈“Y”字形状,是生长断层 的组合类型。
断层线
a-地质图;b-构造图
相当点:指未断前的一个点在断层移动以后分成 两个相邻的点。 相当层:指同一地层山于断层移动而分别在断层 的两盘出现。
总滑距(总断距):断层两盘相当点沿断层而移动的距离。 走向滑距:总滑距在断层而走向线上的分量。 倾斜滑距(倾斜断距):总滑距在断层而倾斜线上的分布。 水平滑距:总滑距的水平分量。
四、平移断层的形成机制 平移断层可由两种方式形成 : 1、由侧向挤压中不同的岩块在垂直于纵向逆断 层或褶皱枢纽方向上不等程度的推进而形成。其 规模一般不大,常终止于褶皱倒转翼或逆断层上, 其旋向无一定规律。 2、由侧向挤压作用产生的平面X型扭裂面发展而 成的平移断层,一般规模较,大旋向具有一定规 律,其较前一种更为普遍。
海沟外隆上的正断层
裂谷发育过程中正断层发育示意图
三、逆断层的形成机制
1、高角度冲断层的形成机制 侧向挤压作用:在明显由侧向挤压作用所形成的轴面陡 峻的强烈褶皱中,常伴随有大致平行褶皱轴面的冲断层的 发育,其形成与侧压作用有关。但断层面并非由剖面X型 扭裂面进一步发展而成的,是在侧向挤压作用下,高塑性 物质沿垂直于挤压的力向上发生塑性剪切滑动的结果。 差异升降运动:发育于褶皱带前缘与毗邻沉积盆地之间 的冲断层可用差异升降运动来说明其形成机制。这种高角 度的逆断层是沿垂直的剪切作用所产生的倾向上升区一组 扭裂面发育而成的,而垂直的剪切作用无疑是由差异升降 运动所引起的。
构造窗和飞来峰的形成或发育过程 a-原地岩块;b-外来岩块;c-构造窗;d-飞来峰
平移断层是指两盘沿断层面走向发生相对移动 的断层。其断面一般较陡。按两盘相对平移的方 向有左行(或左旋,即逆时针方向旋转与右行(或 右旋,即顺时针方向旋转)两种。
a-右行平移断层;b-左行平移断层
根据断层滑动线侧伏角的分类示意图
第六章
பைடு நூலகம்断层
第一节 断层的几何要素 第二节 断层的分类和组合类型 第三节 断层的成因分析 第四节 断层的标志 第五节 断层的观察与研究 第六节 生长断层
岩层受力发生断裂,沿断裂而发生显著的 位移则称为断层。断层往往是由节理进一步 发展而成的。断层直接影响到油气的运移和 聚集,可形成油气藏,也可破坏油气藏。
旋扭断层:也称帚状断层是多条弧形断层向 一端收敛向另一端撒开的组合形式。
帚状断层的旋向与力学性质 a-主干断层;b-张剪性帚状断层;c-压剪性帚状断层
斜交式断层指一条断层不垂直相交并终止于另一 条断层之上。在具有共生组合关系的斜交式断层中, 限制断层常具有剪切性质,北限制断层可以是正断 层、逆断层,也可以是平移断层。两者之间可以是 派生关系,也可以是共轭关系。
枢纽断层(旋转断层):两盘沿断层而发生旋转, 即岩块围绕一根与断面垂直的枢纽线发生转动。 旋转方式有两种;其一,枢纽轴位于断层的一 端;其二,枢纽轴位于断层的中点。
两种旋转的枢纽断层
二、断层的成因分类
剪切作用可以视为直接形成断层的力学成因。但从断层受力 状态及其表现特征考虑,可分为三种基本类型。 张性断层:倾角很陡或近于直立的正断层是直接由张应力拉 断的,断层面与张应力垂直,属于张性断层。某些倾角较缓的 正断层不是直接由张应力产生,而是由扭裂面发展为张性断层 的,在剖面上看应为张扭性断层,在平面上正断层与张应力垂 直,应为张性断层。 剪性断层:平移断层是最主要的剪性断层。 压性断层:逆断层是最主要的压性断层。压应力并不能直接 导致断裂,逆断层是由剪裂面发展来的,剪裂面既经发生,在 水平侧压力连续作用下,它就发展为压性断层。断层面走向与 压应力方向垂直。 一般情况下,正断层属于张性断层,平移断层属于剪性断层, 逆断层属于压性断层。
地层断距:断层两盘相当层层而之间的垂直距离。 铅直地层断距:断层两盘相当层层面之间的铅直 距离。 水平断距:断层两盘相当层层面之间的水平距离。
实习十四 分析断层地区地质图 并求断层产状及断距
1、断层表现特征 2、断层性质 3、地层断距 4、断层形成时代 5、断层综合描述
垂直地层走向剖面图
在地质图上求断距
作业 完成实习十四的作业
思考题 1、什么叫断层、断层面、断层线、断盘? 2、什么是相当点、相当层? 3、断距和滑距各有哪些类型?各指什么?
第二节 断层的分类和组合类型
一、主要内容 断层的形态分类;断层的成因分类;断层的组合 类型。 二、基本要求 1、掌握各类断层的特征。 2、掌握推覆构造、构造窗、飞来峰,左旋、右 旋的概念。 3、明确张性断层,剪性断层和压性断层与应力 方向的关系。 4、掌握断层的组合类型及其特征。
作业 完成实习十五的作业
思考题 1、按形态、力学成因和组合关系,断层可分为 哪些类型?各有何特征? 2、什么叫推覆构造、构造窗,飞来峰? 3、怎样判断平移断层的左旋和右旋? 4、什么是枢纽断层? 5、一般情况下,断层的力学性质与位移性质有 何对应关系?
第八节 断层的成因分析
一、主要内容 安德生提出的地壳中可能存在的三种应力分布 情况;正断层的形成机制,逆断层的形成机制, 平移断层的形成机制。 二、基本要求 1、牢固掌握安德生的三种应力分布情况。 2、明确正断层,逆断层和平移断层的形成机制。
二、正断层的形成机制
1、局部性拉伸作用 侧向或垂向挤压下形成背斜,在外弯层诱导出与背斜枢 纽垂直的顺层张应力,垂向上由于岩层的自重或背斜上拱 力造成主应力。造成正断层形成的应力状态,从而发育两 组相向倾斜的正断层及其组合地堑。断层面所在亦可以是 早期形成的纵张节理,后被共轭扭裂面所利用。
美国海员山背斜顶部的正断层和小型地堑
三、断层的组合类型 同一时期在统一应力场下形成的断层,以一定的组合形 式在空间上出现有规律的排列,从而形成不同类型的断 层组合。 1、平面组合类型 同心环状与放射状断层:常出现于穹窿,盐丘和短轴 背斜的顶部,绝大部分为正断层,可能山隆起上升引起 地表水平引张作用所形成
a-平行式断层;b-雁列式断层;c-帚状断层;d-环状断层;e-放射状断层;f-斜交式断层
当背斜发生倾伏时,则沿枢纽方向引起局部拉伸,在垂直 方向上同样存在着主压应力,因此形成垂直于背斜枢纽方向 的横张断层。其开始的破裂面可以是一对共轭扭裂面,造成 两组反向正断层。也可以由横向张裂面进一步发展而成,此 时断面倾角与枢纽的倾伏角互成余角,但倾向相反。
背斜中的横断层
2、区域性构造应力作用 侧向拉伸形成的沉积盆地,其边缘自然造成了 正断层要求的应力状态,经常见于盆地边缘的同 沉积断层就是这种应力状态形成的正断层。 差异升降运动也可在升与降过渡的挠曲地段产 生正断层,其产状乃向下降一侧陡倾。这种断层 的产生可能同地壳向上隆起形成的垂向挤压及相 应侧向拉伸的应力状态有关。
“Y”字型断层 a-反向“Y”字型;b-同向“Y”字型;c-多级“Y”字型
叠瓦状断层,也称叠瓦状构造,是由上盘在剖 面上向同一方向依次逆冲而形成的。是逆断层的 组合形式,常发育于地壳强烈活动的地区。
花状构造也称棕榈树状构造,是走滑断层的浅层表现型式, 分为正花构造和负花构造。正花构造是在压剪性应力场情况 下形成的,其主要特征是扭动带内断片向上散开,向深处收 敛变窄变陡,主断层及分支断层多具逆滑距,撒开的断层间 具地垒断片,地层表现为背形。负花构造是在张剪性应力场 条件下产生,断层向上分枝并构成向形构造,主断层及分支 断层多具正滑距,撒开的断层间具地堑断片。
一、安德生模式
安德生认为:地壳中的三个主应力会有 一个趋于垂直地表,据此提出了三种可能 的应力分布情况: 1、最大主应力是铅直 的—产生正断层。 2、最大主应力与中间 主应力是水平的—产生 逆断层。 3、最大主应力与最小 主应力是水平的—产生 平移断层。
a-正断层;b-逆断层;c-平移断层
断层的形成机制主要是指断层形成和发展的力学过程。 断层两盘沿断层面发生相对滑动实质上是剪切滑动,因此 任何断层面均毫不例外地是一个剪切滑动面,可以认为剪 切作用是形成断层直接的力学原因。但断层的剪切作用并 不意味着断层面一定得由剪裂面直接发展而成。
第一节 断层的几何要素
一、主要内容 断层面,断层线及断盘,断层的位移。 二、基本要求 1、牢固掌握断层面、断层线及断盘的概念。 2、明确相当点和相当层的概念。 3、掌握各种断距与各种滑距的概念。
断层面:岩石发生断裂时,两部分岩块之间滑 动的破裂面。 断层线:断层面与地面的交线。 断盘:断层而两侧相对滑动的岩块
斜交式断层 F1-平移断层;F2-逆断层;F3-正断层;U-上升;D-下降
2、剖面组合类型
断层剖面组合类型 a-阶梯状;b-地堑;c-地垒;d-”Y”字型;e-叠瓦状;f-花状
阶梯状断层:由若干条产状大致相同的正断层 平行排列,在剖面上各个断层的上盘呈阶梯状向 同一方向按顺序依次下降。阶梯状断层常伴随出 现下盘的边缘翘起形成掀斜断块。
萨拉伊尔山梁与同斜褶皱同时发育的高角度逆断层
堪培拉区与花岗岩侵入有关的高角度逆断层
上下剪切作用导致的高角度逆断层
松树沟剪开断层和无根褶皱
2、低角度逆掩断层的形成机制 低角度逆掩断层是在较为强烈的水平挤压作用下沿倾角小于 450的扭裂面进一步发展而成的。是沿剖面X型扭裂面发育而成 的。有三种情况: 由褶皱进一步发展而成的延伸逆断层:由于水平挤压作用 产生褶皱在其进一步发展过程中一翼必将发生倒转,形成倒 转褶皱。倒转翼在持续的变形过程中沿剖面X型扭裂面中的一 组被拉薄,最后被剪断,形成延伸逆断层。 逆断层与褶皱的关系 与褶皱同时发育的破裂逆断层: 脆性岩层在水平挤压作用下可以形 成开阔褶皱,同时也很快破裂,形 成一系列剖面X型扭裂面,并进一 步发展成破裂逆断层。 早于褶皱形成的剪开逆断层:剪 开逆断层形成前,地层并无明显褶 皱现象,但它的形成仍旧同强烈水 平挤压作用有关。剪开逆断层出现 以后,地层连同断层面可以再一同 褶皱。 a-剪开逆断层;b-延伸逆断层;c-破裂逆断层
负花状构造
正花状构造
实习十五 利用钻井资料编制带断层的构造图
1、初步估计断层的大致位置和方向 2、作断层面构造等高线图 3、分别作出两盘标准层等高线图 4、找出同一高程的断层面等高线与标准层等高线的交点, 将这些交点按高程顺序用圆滑曲线连接,即为断层线。 5、擦去断层面等高线,完成图件。
带断层的构造图 a-正断层;b-逆断层
一、断层的形态分类
根据断层产状和岩层产状关系的断层分类示意图 a-走向断层;b-倾向断层;c-斜向断层;d-顺层断层
据断层走向与区域构造线方向的关系,断层 可分为:纵断层、横断层、斜断层。
地质图(a)和(b)构造图中的断层 F1-纵断层;F2-横断层;F3-斜断层
断层的形态分类 据断层两盘相对位移的方向,断层分为:正断 层,逆断层、平移断层。 正断层是指上 盘沿断层面相对 下降的断层。其 断层面一般较陡, 变化于450一900 之间,以600一 700为最常见。
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