第4章 脆性变形(2)-断层概述、分类及各论

貌单元。它是在区域伸展作
用下形成的地堑、地垒、掀
斜式阶梯状断层控制下发育
的构造-地貌型式。属大-特 大型正断层组合型式。
裂谷构造：是指在区域伸展背景下形成的狭长断陷，切割深
发育演化时间长的大－特大型正断层地堑组合型式。它是全球 板块构造的一种类型。
裂谷的一些主要特征： (1) 由一系列正断层为主的 地堑、半地堑组成的复杂地堑 系、断陷谷、断陷盆地等构造地貌。 (2) 内部有一套巨厚磨拉石 建造，常伴有蒸发岩和火山熔 岩、火山碎屑岩沉积。 (3) 两类岩浆岩组合：大陆 溢流玄武岩和双峰式火山岩带。 (4) 浅源地震带，巨大负布 格重力异常和负磁异常带。
（据马杏垣、索书田等，1981）
5. 逆断层形成地质背景

逆断层可以发育在 不同地质构造背景，
但大部分逆冲断层
主要发育在大陆碰
撞挤压造山带和洋
陆碰撞边界。

台中地区叠瓦断层带
低角度逆掩推覆断 层往往与高流体孔 隙压力发育的挤压 带有关。
（三）平移断层
1. 一般特点
平移断层是断层两盘断层面相对沿水平方向滑
30°)水平位移量可达5km以上。断层上盘是远处推移而来称为外 来岩块(体)或逆冲岩席；而断层的下盘相对未动称为原地岩块 (体)。当断层上盘的外来岩块或逆冲岩席遭受强烈侵蚀切割，而 露出下伏原地岩块时，表现为两种常见特征构造形式： 构造窗：一大片外来岩块中露出一小片由断层圈闭的原地岩块； 飞来峰：一大片被强烈剥蚀出来的原地岩块中残留一小片由断层 圈闭的外来岩块；
降，构成阶梯状。
掀斜式阶梯状断层（箕状构造） ：由若干条产状基 本一致的正断层组成，各条断层上盘依次向同一方向呈
整体不均匀翘曲下降，构成掀斜阶梯状。规模大者控制
断陷盆地沉积，地貌上表现为单面山与山谷相间景观。
下盘
上盘
地堑：由两条走向基 本一致相向倾斜的正 断层组成，两条断层 之间为共同下降盘之
组合。地堑也可以由
平移断层
平移断层：断层两盘顺断面走向相对运动，而无上下垂直运 动的断层。 特征：断面平直光滑、近于直立，剪切性质突出。根据断层 两盘相对运动方向不同，又可分为：左行平移断层和右行平 移断层，规模巨大的平移断层则一般称为走滑断层。
斜向滑动断层
命名时也可采用组合命名法
枢纽断层
断层两盘相对发生大的旋转（分为旋转轴位于断层一端或断层中部一点两种情况）

断层有规模大小之分，有深浅不同。
断层的基本描述术语
断层面（带）
断层线
断盘（断块）
断层面
断层线
断层的产状要素
断层位移
断层位移


运动形式（平移、旋转）
方向
大小（滑距和断距）
断距：断层两盘岩层对应层之间的相对位移距离。 滑距：断层两盘的对应点之间的实际位移距离。它 是错动前的一点，错动后分成两个对应点之间的实 际距离。
上盘斜向上升
断层各论
（一） 正断层
（二） 逆断层 （三） 平移断层
（一）正断层
1. 一般特点
正断层是断层上盘相对下盘沿断层面向
下滑动的断层。在自然界，正断层产状较陡，
倾角一般＞45°(60°～ 70°为主)。
2. 正断层组合型式
阶梯状断层：由若干条产状基本一致的正断层
组成，各条断层上盘依次向同一方向呈整体均匀下
台中地区叠瓦断层带
3. 逆冲推覆构造
逆冲推覆构造指由逆冲断层及其上盘推覆体或逆 冲岩席组合而成的大型-巨大型构造。这类构造广泛 产于各种造山带和前陆凹陷带，由于对矿产、油气赋 存有着密切的关系，成为近十几年地学理论和应用研 究领域中的一大热点，并取得较大的进展。 逆冲推覆构造与逆冲断层的区别在于：前者规模 大、水平位移(推覆距离)大；后者规模较小，水平断 距有限。由于两者只是规模大小的差异，因此逆冲推 覆构造的组合型式也有与逆冲或逆掩断层类似的组合 型式——如叠瓦式、对冲式、背冲式和楔冲式等。
水平错动
平移断层——断层两盘顺断层面走向相对滑动的断层； 规模巨大的平移断层称为走滑断层。
断层两盘相对运动分类演示
1. 正断层 2. 逆断层 3. 平移断层 4. 正平移断层－平移正断层 5. 逆平移断层－平移逆断层 6. 枢纽断层
正平移断层和平 移正断层属斜向 (滑动)断层－断 层两盘既不顺断 层走向方向也不 顺倾向方向滑动 的断层，位移与 走向和倾向斜交。 因此，总位移在 走向和倾向上有 两个分量。当平 移分量＞下降分 量称为正平移断 层；当水平分量 ＜下降分量称为 平移正断层。
逆冲来源方向（如腹陆） 扩展，并增生在前进逆冲
岩席的后缘。
断展褶皱作用（Fault-propagation folding）：逆冲岩席在逆 冲爬升过程中发生褶皱作用，在逆冲断层的终端或前端形成 褶皱，而且褶皱与断坡形成同时。
4. 重力滑动或滑覆构造
重力滑动或滑覆构造：是指岩层在重力作用或重
力势能的控制影响下，向下滑动形成的构造。
动，而无垂直方向运动的断层，倾角较陡，普遍＞
60°(70°～ 80°为主)。根据断层两盘的相对滑动
方向，可进一步命名为： 左行(左旋、反扭)平移断层：垂直断层走向观察， 对盘向左方滑动； 右行(右旋、顺扭)平移断层：垂直断层走向观察，
对盘向右方滑动；
平移断层的发育可以分为两类：
第四章 脆性变形-断层
断层概论
主要内容
断层基本术语 断层的分类 断层各论
岩石的力学性质
脆性: 岩石在弹性变形 阶段后至断裂前, 没 有或只有极小的塑
性变形(<3－5%)
脆性－韧性: 岩石在断 裂前塑性变形的应 变量为5－8% 韧性: 岩石在断裂前的 塑性变形量超过10%
断层和破裂
Fault and Fracture
东非裂谷
环状断层：是由若干条 弧形、半环状断层围绕 一个中心成同心圆状排 列之组合。 放射状断层：是由若干 条断层自一个中心向外 成辐射状排列之组合。 这种构造组合型式形成 是深部隆拱或隆升作用 导致的平面引张结果， 规模一般不大，以小型 为主。
环状断层
放射状断层
斜列型 (雁列式)断层：
斜列型或雁列式断层构 造是由若干条彼此平行

脆性变形是岩石在弹性变形阶段发生破坏时的性质 和特征。脆性破坏的应力条件，也就是脆性破裂的 强度即临界应力。

断层是地壳岩石沿着破裂面发生明显位移的破裂构 造，它是一种典型脆性变形。
地壳表层岩石一般为脆性变形－断层或断裂带 地壳深部岩石一般为韧性变形－韧性剪切带 两者之间为韧－脆性转换（过渡带）

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岩层倾向一致的断层。
斜向断层：断层走向与岩层走向斜交的断层。
顺层断层：断层面与岩层层面等原生界面基本一致
的断层。
断层走向与褶皱轴向关系的分类
纵断层：断层走向与褶皱轴向一致或与区域构造线方向基 本一致的断层。 横断层：断层走向与褶皱轴向直交或与区域构造线方向 近 于直交的断层。 斜断层：断层走向与褶皱轴向斜交或与区域构造线方向斜 交的断层。
2. 逆断层组合型式
叠瓦 (叠冲)式逆冲断层：由若干条产状基本一致的逆
冲断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向逆冲上
升，平面上构成叠瓦状。
叠瓦(叠冲)式逆冲 断层：叠瓦状构造 常表现为上陡下缓， 各条断层向下常汇 集成一条主断层。 对冲式逆冲断层： 由两条或多条倾向 相背相对逆冲的断 层组成，其间有一 共同下(降)盘。小 型的对冲式断层常 与背斜伴生，而大 型对冲式断层常控 制前陆凹陷和断陷 盆地边界。
的正断层呈斜向错列之
组合。单条断层与斜列 式断层带(串连线)走向呈 30°-45°斜交。 这种断裂构造组合型
式是区域扭动(剪切)作用
之结果，规模中等，常 常控制中-小型断陷盆地。
3. 正断层形成地质背景
正断层可以产生于各种不同的地质环境中，在构 造强烈挤压的变形构造带，正断层通常不发育，也不 占主导地位，一般作为挤压构造的伴生或派生构造。 正断层通常在构造伸展或拉张地区(如板块或地块 内部、地台、地台活化区)，正断层及其组合形式占 主导地位。
一组走向基本一致的 相向倾斜的阶梯状断 层组成。
地堑
地垒：由两条走向基 本一致反向倾斜的正 断层组成，两条断层 之间为共同上升盘之
组合。地垒可以由一
组走向基本一致反向 倾斜的阶梯状断层组 成。地垒组合与地堑 组合正好相反。
地垒
盆-岭构造(也称盆-山构造)：
盆岭构造一词源自美国西部 科迪勒拉山系盆岭区，指由 不对称的纵列单面山、山岭 及其间的盆地组成的构造-地
propagation)：新产生的逆 冲断层发育在已经存在的 老的逆冲断层之下或下盘， 而各逆冲岩席依次向逆冲
前进的方向（如前陆盆地）
扩展，并增生在前进逆冲 岩席的前锋。
后展式或上叠式(Overstep
propagation)：每一新产生
的逆冲断层发育在已经存 在的老逆冲断层的上盘或
之上，各逆冲岩席依次向
（二）逆断层
1. 一般特点
逆断层是断层上盘相对下盘沿断层面向上滑动
的断层。逆断层是自然界中最常见的构造型式，规
模从小型到大－特大型普遍发育。根据断层倾角大 小，一般划分为高角度逆断层(＞45°)和低角度逆 断层(＜45°)。
一种特殊的断层－圆柱状断层
逆冲推覆断层是低角度逆断层中的一种，断层倾角很小(＜
断层两盘相对运动关系的分类
正断层
逆断层
平移断层
正断层
正断层：指断层上盘相对下降，下盘相对上升的断层。 特征：断面产状较陡，倾角多在450以上。大型正断层往往 上陡下缓，断面总体形态呈铲状、犁状或勺状。
逆断层
逆断层：指断层上盘相对上升，下盘相对下降的断层。根据断面倾角大小， 又可分为如下几种类型： 高角度逆断层：断面倾角在45o以上。 低角度逆断层：断面倾角小于45o。 逆冲断层：位移量较大的低角度逆断层，倾角在30o左右。 逆冲推覆构造：具一定规模，位移量很大的一系列低角度逆冲断层（原地系 统有构造窗，外来系统有推覆体、飞来峰）组成的构造系统。
断层的断距
断层的滑距
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断层的分类
断层的几何学分类
断层的运动学分类
断层的几何分类
根据断层与有关构造几何关系的分类
断层走向与岩层走向的关系 断层走向与褶皱轴向的关系
断层走向与岩层走向关系的分类
走向断层：断层走向与岩层走向基本一致的断层。
倾向断层：断层走向与岩层走向直交的断层。即与
断层两盘相对运动分类演示
1. 正断层 2. 逆断层 3. 平移断层 4. 正平移断层－平移正断层 5. 逆平移断层－平移逆断层 6. 枢纽断层
下盘下降
上盘上升
逆断层——断层上盘相对下盘向上滑动的断层。 逆掩断层——指断层倾角＜45°的逆断层。
断层两盘相对运动分类演示
1. 正断层 2. 逆断层 3. 平移断层 4. 正平移断层－平移正断层 5. 逆平移断层－平移逆断层 6. 枢纽断层
构造样式：滑动岩片、滑动褶皱和滑动岩块 形成条件：
（1）合适的坡度和接纳滑动系统的盆地； （如河南嵩山、鄂东大冶地区） （2）滑动系岩层有足够厚度和重量； （3）应有润滑层和一定孔隙压力；
重力滑动或滑覆构造的结构要素
1-原地下伏系统 2-润滑层 3-滑面 4-滑动系统 5-前缘滑覆推挤逆冲带
双重逆冲构造：由顶板逆冲断层与底板逆冲断层以及夹于其 中的一套叠瓦式逆冲断层和断层夹块(片)组合而成的构造。其特 点是：双重逆冲构造中的各次级叠瓦状逆冲断层向上逆冲相互趋 近连接共同构成顶板逆冲断层；各次级叠瓦状逆冲断层向下也相 互趋近连接共同构成底板逆冲断层；由次级逆冲断层围限的岩块 称为断夹块（Horse）。如果叠瓦状逆冲断层向上没有连接成顶 板逆冲断层，这种叠瓦状逆冲断层称为叠瓦扇。
反冲断层（Back thrust）： 在逆冲断层系中出现的与总体 逆冲方向相反的逆冲断层。反冲断层主要出现在逆冲断层系的 前锋部位和断坡后侧，它是由逆冲滑动中受断坡或锋缘前侧受 阻抗而发生反冲作用形成的。
逆冲推覆构造扩展的两种基本形式 （1）前展式或背驮式；（2）后展式或上叠式
前展式或背驮式(Piggyback
上盘斜向下降
断层两盘相对运动分类演示
1. 正断层 2. 逆断层 3. 平移断层 4. 正平移断层－平移正断层 5. 逆平移断层－平移逆断层 6. 枢纽断层
逆平移断层和平 移逆断层也属斜 向(滑动)断层： 断层两盘既不顺 断层走向方向也 不顺倾向方向滑 动的断层，位移 与走向和倾向斜 交。因此，总位 移在走向和倾向 上有两个分量。 当平移分量＞上 升分量称为逆平 移断层；当水平 分量＜上升分量 称为平移逆断层。