断层牵引现象
如何识别断层
如何识别及描述断层断层:断层与节理同属断裂构造,而断层往往是节理的进一步发育所致. 或者说,当节理发生位移,两壁有所错动时,即称为断层。
断层是野外常见的一种重要地质现象。
野外地质填图时遇到断层,应如何研究呢?首先要确定断层的几何要素,其内容包括下列各点:1、断层面。
所谓断层面,就是两部分岩块沿着滑动方向所产生的破裂面.断层面的空间位置也像地层的层面一样,是由其走向和倾向而确定的.但断层面并非一个平整的面,往往是一个曲面,特别是向地下沿伸的那一部分,产状可以有较大的变化。
此外,断层面不是单独存在的,往往是有好几个平行地排列着,构成所谓断层带,又由于断层带上两壁岩层的位移错动,使岩石发生破碎,因此又称为断层破碎带.其宽度达几米、甚至几十米.一般情况下,断层的规模愈大,断层带的宽度也愈大。
2、断盘。
断层面两侧相对移动的岩块称为断盘。
由于断层面两壁发生相对移动,所以断盘就有上升盘和下降盘之分。
在野外识别时,按其位于断层面之上者称上盘 ;位于断层面之下者称下盘.当断层面垂直时,就无上盘或下盘之分.3、断层线。
断层面与地面相交之线,称断层线.4、位移。
这是断层面两侧岩块相对移动的泛称。
在野外观察断层时,位移的方向是必须当场解决的问题之一。
特别遇到开矿时,一旦遇到矿脉(或矿层)中断, 往往是断层位移所致,需要立即追查.追查的办法是运用两侧岩层的层序关系来判断或抚摸断层面上的擦痕等来确定。
在野外地质填图时,如何注意断层?怎样研究断层?观察什么内容?此类问题必须熟练掌握,现分述如下:先讨论断层的标志及两盘相对位移问题.(1)构造(线)不连续。
各种地质体,诸如地层、矿层、矿脉、侵入体与围岩的接触界线等都有一定的形状和分布方向。
一旦断层发生,它们就会突然中断、错开,即造成构造(线)的不连续现象,这是判断断层现象的直接标志.(2)地层的重复或缺失.这是很重要的断层证据。
虽然褶皱构造也有地层的重复现象,但它是对称性的重复;而断层的地层重复却是单向性的。
断层 地质构造(高教知识)
显生宙 中生代
新生代
年代地层单位与地质年代的单位相对应。 宙(宇)、代(界)、纪(系)、世(统)、期(阶) 岩石地层单位:群、组、段
全面分析
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二、地质年代
全面分析
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复习思考题
1 .什么是相对地质年代?什么是绝对地质年代? 地层的相对地质年代是怎样确定的?
2.地质年代单位和时间地层单位的含义及相互关 系怎样?
3. 尽可能选择相对稳定的“安全岛”,将建筑物 布置在断层的下盘;(例:大亚湾核电站)
4. 采取抗震结构和建筑型式。
全面分析
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第三节、地质图
地质图(geological map):
反映一个地区各种地质条件的图件。
一、地质图的种类:
普通地质图 构造地质图 第四纪地质图 基岩地质图 水文地质图 工程地质图
全面分析
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一、水平构造与倾斜构造
倾斜构造:原来呈水平状态的岩层,经构造变动,成为
与水平面成一定角度的倾斜岩层时,称为倾斜岩层(tilted stratum)或倾斜构造。
单斜构造:岩层倾斜方向和倾角大体一致的单斜岩层。
单斜构造的力学成因
正常层序
倒转层序
全面分析
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一、水平构造与倾斜构造
断裂构造的分类
节理(裂隙)
原生节理 构造节理张剪节节理理 次生节理
断层
正断层 逆断层 平移断层
全面分析
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三、断裂构造
节理 (joint) :
也称裂隙(fissure),是岩层受力断开后,裂面两侧岩层沿断 裂面没有明显的相对位移时的断裂构造。
原生节理:岩石在成岩过程中形成的节理。 次生节理:由卸荷、风化、爆破等作用形成的节理,分别称
浅谈一种常见地质现象—断层
浅谈一种常见地质现象—断层论文提要断层是一种普遍存在的地质现象,对于油气的运移和聚集起重要的控制作用。
它对人类既有利又有害.认识各种断层,研究它的性质、分布规律、活动特点和成因,有助于利用它有利于人类的一面,避开它不利于人类的一面。
断层除了找矿物勘探,水文地质、工程地质、地震有密切关系外,和石油地质也有紧密的联系,它的一方面可以起到聚集油气的作用,另一方面又会破坏已经形成的油气藏。
野外观测是研究断层的主要途径,它包括发现和判别断层存在的标识;确定断层的性质和类型;测量断层的产状要素;查明断层的发育和形成时期;研究断层和矿产的关系等多方面的内容.正文一、断层的定义地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂,并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层。
地壳中的一个裂口或破裂带,而且沿着它相邻的岩体发生了运动。
断层长度变化很大,从几厘米至几百公里不等,两盘之间的位移量也可有这样大的变化。
地壳中岩石的断裂。
地壳的挤压力或张力使断裂两侧的岩块发生相对位移.断层的长度可由几公分到数百公里,沿断裂面(断层面)的位移也可由不到1公分到数百公里。
位移往往分布在由无数单个断层组成的断层带内,断层带可宽数百分尺。
断层分布不均匀,在某些大区域内一个断层也没有;而一些地区则被各样大小的无数断层所切割。
断层有直立的、水平的,或向任何角度倾斜的。
断层面上部的岩块称为上盘;下部的称为下盘。
二、断层存在的标识(一)断层的重复与缺失由于断层作用破坏了地层的正常层序,可以造成地层的重复与缺失.它一般是走向正断层或逆断层造成的(如图1所示).(二)构造的不连续主要表现为岩层、岩脉、矿层、褶曲轴线等在延伸方向上突然中断或错开,这是断层存在的直接标志。
(三)断层面(带)的构造特征1、擦痕:是断层两侧的岩块相对滑动和摩擦留下的痕迹,是断层运动过程中由被压碎的岩石细颗粒在断层面上碾磨划而成的。
2、破碎带及构造岩:断层破碎带是由于断层两盘岩石的相互挤压、错动中常使断层面附近的岩石被挤压搓碎,形成与断层面平行的破碎带。
断层存在的标志
断层存在的标志:
1、构造线和地质体的不连续,面状或线状地质体,如地层、岩脉、岩体、不整合面、褶皱枢纽等在平面或剖面上的突然断错现象;
2、地层的重复或缺失(单向重复,非对称性重复);
3、地层产状突然改变,由于上盘地层的旋转或断层滑动的牵引,使地层产状变陡;
4、断层面上及附近的变形构造;
断层面上的擦痕和阶步(二者都是断层两盘岩块相对错动时在断层面上因摩擦和碎屑刻划而留下的痕迹,擦痕表现为一组平行细密、相间排列的槽和脊,阶步表现为与擦痕垂直的微小陡坎,可判断断层两盘运动方向),
断层面附近地层的牵引褶皱(断层附近岩层受摩擦力拖曳产生弧形弯曲现象)
平移断层附近发育的羽状节理(平移断层两盘相对水平运动伴生羽状张节理、剪节理及雁列褶皱)构造透镜体(断层两侧岩块的挤压滑动使岩石剪切破碎并研磨)
5、断层岩,断层带中因断层动力学作用被剪切破碎、研磨,有时伴有重结晶(变质)作用而形成的一种岩石,根据其破碎程度、重结晶(变质)作用程度不同划分为,断层角砾岩,碎裂岩,糜棱岩;
6、地貌和水文标志,断层崖和断层三角面,山系错断和水流改向,串珠状湖泊洼地和带状分布的泉水,侵入岩体或矿化带的线状分布。
断层分析六步法
断层分析六步法断层分析六步法断层的形成,从力学角度上讲是应力在煤(岩)体中从开始产生→应力积聚→最后释放的过程。
因此,在应力释放部位(断层面)及其附近的煤岩层中,会保存一些受力、释放的记录——断层的牵引、伴生和派生现象,这些现象可以证实断裂构造变动及其强度,或预示前方是否存在断层及所在的位置,因此分析判断、记录这些现象对分析判断断层意义重大,现以煤矿为例进行说明。
当采掘工作面出现断层构造时我们应充分利用断层自身特点,进行准确判断,为采掘赢得时间。
第一步:层位对比这是分析断层的基本方法,也是最常用的方法,直观性较强,往往能够直接判断断层性质。
当断层落差小于煤层厚度(巷道高度)时,通过直接观察就能轻易的进行判断。
当断层落差大于煤层厚度时,我们可以根据煤层顶底板岩性变化进行判断。
一般情况下,固定层位的岩层具有固定的性质和特点,通过对岩层层位的认知就可以对断层的性质进行分析和判断。
如我矿10煤层顶板岩石颜色一般较浅,为灰色,以细砂岩或粉砂岩为主,中厚层状,离煤层较近的泥岩中往往发育有碎片状叶片化石。
而煤层底板岩层颜色一般较深,为深灰色或灰黑色,以粉砂岩或泥岩为主,薄层状,离煤层较近的泥岩中往往发育有柱状或长条状根茎化石。
通过上述岩层特点就能很轻松得判断断层性质,指导生产。
但是当巷道施工层位在岩层中,且岩层厚度较大,断层断距小于岩层厚度时就不能利用该方法进行判断,这时我们用断层力学现象进行判断。
第二步:牵引分析断层的产生也是一个受力量变到质变的过程,也就是说岩层在外力作用下,经过塑性形变,最后刚性断裂的过程,在这一变化过程中,对周围岩层也会产生一定的影响,特别是剪切破断时,其牵引现象明显,这种牵引在地质学上又称为曳曲,即断块相当运动使断层两盘煤(岩)层发生弯曲现象。
正常情况下曳曲的指向就为相对盘运动方向。
见图一。
图一曳曲第三步:擦痕(阶步)判断擦痕又称“丁”字痕,是擦沟和擦纹的总称。
它是由于断层在形成过程中岩粒摩擦断层面形成的痕迹,一般与断层两盘运动方向平行,“丁”字痕丁头指向为对盘运动的方向,也就是说擦痕的延展方向表示断层的滑动方向。
构造地质学—— 断层
第十章断层§1断层的几何要素和位移一、断层的几何要素◆断层面(ault surface or plane)空间位置,由走倾向、倾角定之◆断层线(fault line)◆断层带(fault zone)◆断盘:上盘(hanging wall),上升盘(upthrow),下盘(foot wall),下降盘(downthrow)二、位移(desplacement)直移运动、旋转运动(一)滑距(slip)以相应点为参照系,两个时应点间的真正位移称为总滑距(net desplacement)(ab)1、滑距(strike slip)(ac)2、倾斜滑距(dip slip)(cb)3、水平滑距(horizontal slip)(am)(二)断距(sepration)两对应层之距离1、垂直被错岩层走向的剖面上测得(1)地层断距(stratigraphic slip)(ho)(2)铅直地层断距(vraticed stratigraphi slip)(hg)(3)水平断距(horizontal slip)(hf)2、垂直于断层走向的剖面上除铅直地层断距相等外,其余均大于前者,故称视断距。
§2断层分类一、断层与有关构造的几何关系分类(一)根据断层与岩层走向的方位关系分:走向断层、倾向断层、斜向断层、顺层断层。
(二)根据断层与褶皱枢纽走向或区域构造线之间关系分:纵断层、横断层、斜断层二、按断层两盘相对运动方向分1、正断层(Normal Fault)2、逆断层(Revers Fault)●原地岩块(系统)(Autochthon)●外来岩块(系统)(Allochthon)●逆冲岩席(片)(Thrust Sheet)●逆冲推覆构造或推覆构造(Nappe)●构造窗(Fenestlla or Window)●飞来峰(Klippe)(pl.)3、平移断层(transcurrent)●左行平移(left faults)●右行平移(right faults)●斜交断层走向滑动的断层,组合命名4、枢纽断层(hinge fault)§3断层各论一、伸展构造类型(extensional structure)正断层、组合型式:(一)地堑和地垒(graben horst)主要由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层组成,两条走向基本一致正断层之间为下降盘,巨型者即为裂谷(rift);地垒与地堑正好相反。
地质构造常识(节理、劈理、断层、褶皱)
【转】地质构造常识(节理、劈理、断层、褶皱)转载自:李传转载于:2010-11-26 12:18 | 分类:百科知识阅读:(1) 评论:(0)一、节理(一)基本概念1、节理:岩石受力作用形成的破裂面或裂纹,称为节理,它是破裂面两侧的岩石没有发生明显位移的一种构造。
节理的产状也可用走向、倾向和倾角进行描述。
2、节理组和节理系:在同一时期,同一成因条件下形成的,彼此相互平行或近于平行的一群节理叫节理组;在同一构造应力作用下,形成有规律组合的节理组,叫节理系。
(二)节理分类1、按节理的成因分类节理按成因可分为原生节理、构造节理和表生节理。
(1)原生节理:指岩石形成过程形成的节理,如玄武岩的柱状节理(2)构造节理:是岩石受地壳构造应力作用产生的,这类节理具有明显的方向性和规律性,发育深度较大,对地下水的活动和工程建设的影响也较大。
构造节理与褶皱、断层及区域性地质构造有着非常密切的联系,它们常常相互伴生,是工程地质调查工作中的重点对象(相对于节理、表生节理)。
(3)表生节理:又称风化节理、非构造节理,是岩石受外动力地质作用(风、水、生物等)产生的,如由风化作用产生的风化裂隙等,这类节理限在空间分布上常局限于地表浅部岩石中,对地下水的活动及工程建设有较大的影响。
2、按力学性质进行分类(1)张节理:在垂直于主张应力方向上发生张裂而形成的节理,叫张节理。
张节理大多发育在脆性岩石中,尤其在褶皱转折端等张拉应力集中的部位最发育,它主要有以下特征:裂口是张开的,剖面呈上宽下窄的楔形,常被后期物质或岩脉填充;节理面粗糙不平,一般无滑动擦痕和磨擦镜面;产状不稳定,沿其走向和倾向都延伸不远即行尖灭;在砾岩或砂岩中发育的张节理常常绕过砾石、结核或粗砂粒,其张裂面明显凹凸不平或弯曲;张节理追踪X型剪节理发育呈锯齿状。
(2)剪节理:岩石受剪应力作用发生剪切破裂而形成的节理,叫剪节理,它一般在与最大主应力呈45°夹角的平面上产生,且共轭出现,呈X状交叉,构成X型剪节理。
工程地质课后练习答案
工程地质及水文地质(课后作业)第一章:地球的基础知识2.什么是矿物?什么是岩石?答:矿物是地壳中及地球内层的化学元素在各种地质作用下形成的具有一定形态、化学成分和物理性质的单质元素或化合物,它是构成地壳岩石的物质基础。
岩石是在各种不同地质作用下产生的,由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。
4.地质年代和地层年代如何划分?答:地质年代的单位是宙、代、纪、世、期;相对应的地层年代是宇、界、系、统、阶。
6.什么事侵入接触?什么是沉积接触?如何确定火成岩及变质岩的形成时代?答:侵入接触:第2章:岩石2.简述矿物和岩石的关系?答:矿物是岩石的重要组成部分,岩石是在不同的地质作用下产生的,由一种或多种矿物有规律地组合而成的矿物集合体。
矿物是构成地壳岩石的物质基础。
4.沉积岩是怎样形成的?它的组成物质和结构、构造特征有哪些?答:沉积岩是地表或近地表的岩石遭受风华破坏、搬运作用、沉积作用、及固结成岩这几个阶段形成的。
组成物质主要有:各种岩石碎屑、造岩矿物和溶解物质。
结构:碎屑结构、泥质结构、结晶状结构、生物结构。
构造特征:层理构造(水平层理、斜交层理、交错层理),层面构造(波痕、雨痕、泥痕、结核、化石)6.沉积岩区别于岩浆岩和变质岩的重要特征有哪些?答:首先是形成的条件和因素不同,岩浆岩是岩浆活动的产物,变质岩是受地壳运动和岩浆活动等造成物理、化学条件变化导致原来岩石成分、结构等变化形成的岩石,而沉积岩是又沉积作用形成。
其次从结构上可以区分,沉积岩有明显的层理和层面构造,在沉积岩中能够找到古生物的印记。
8.简述岩石三大类的主要地质特征。
答:(1)火成岩:火成岩力学强度较高,可作为各种建筑物良好地基及天然建筑材料,但易风化,形成风化层带影响岩石工程性能。
(2)沉积岩:沉积岩按成分分为碎屑岩、黏土岩、化学岩及化学生物岩。
1.碎屑岩,工程地质性质一般较好,但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。
2.黏土岩,抗压强度和抗剪强度低,亲水后易软化和泥化。
断层的类型及特征
断层的类型及特征标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]断层的类型及特征压性断层1.断裂面往往呈舒缓波状,沿走向方向尤其明显2.断裂面上常有较多的擦痕、阶步、磨光面。
并出现动力变质的新生片状物(如云母、滑石、绿泥石)及被压扁或拉长的柱状矿物、片状矿物、砾石、鲕粒、石英、方解石晶片和晶块等,并沿断裂面及两侧作近于平行断裂面走向排列3.断层中的构造岩,以角砾岩、糜棱岩、断层泥为主,有时还可见到构造透镜体4.断裂面两侧岩石由于受强烈挤压而破碎、牵引、冲断,从而产生一些伴生构造,如羽状裂隙、劈理,“入”字型分之构造(包括断层和褶曲),小旋卷构造等5.断裂面常成群出现,彼此平行,沿走向延伸较远,在剖面上常构成迭瓦式6.逆断层(包括冲断层、逆掩断层辗掩断层)属压性断层张性断层1,断裂面粗糙不平,形状不规则。
擦痕较少,很少出现大批擦痕,断层倾角一般较陡2,当张性断裂发生在砾岩中时,断裂面常绕砾石而过,无切割或压扁现象3,断裂面两侧岩层产状无明显变化4,构造岩以角砾岩为主,糜棱岩、断层泥较少见。
角砾岩大小悬殊,无显着定向排列5,张性断裂常成群分布,形成张性断裂带。
在平面上彼此平行,在剖面上常组成地垒,阶梯等构造。
凡追踪“×”形断裂的张性断裂,均成锯齿状,称“之”字形断裂6,正断层属张性断裂扭性断层1.断裂面常较光滑、平整,有时呈镜面出现,常有大量水平或近于水平的划痕阶步。
断层产状平稳,断层线平直2.断裂面上有时有新生的硅质、方解石、绿泥石等动力变质矿物,但不如压性结构面常见3.构造岩常被碾磨很细,有角砾岩与糜棱岩,并具有片理化的窄带。
构造岩常成斜列分布与扭性断裂带中4.断裂面两侧,岩石由于受强烈的扭动而常伴生一些羽状裂隙、劈理,“入”字形及小旋卷构造5.扭性断裂常成群出现,两组平行,且呈“×”形(常将岩石切成菱形),有时成雁行式排列6.平移断层属扭性断层压扭性断层1.即具有压性特征,有具有扭性特征。
地质断层简介
【平移断层】也称走向滑动断层,即两盘沿断层面走向发生相对错动的断层。
按两盘相对位移的方向可分为左行平移断层和右行平移断层。
前者两盘显示左旋,即逆时针方向旋转;后者两盘显示右旋,即顺时针方向旋转。
平移断层的同义词有平推断层、挫断层,部分同义词有横推断层、撕裂断层。
【走向滑动断层】平移断层的同义词。
平行于断层走向发生相对位移的断层。
图示新西兰阿尔卑斯走向滑动断层,沿断层形成一系列陡倾伏褶皱。
【横冲断层】大规模的走向滑动断层,其中的断层面倾角很陡。
【斜向滑动断层】两盘相对错动的方向介于断层走向和倾向之间的断层。
【倾向滑动断层】平行于断层面倾向发生相对位移的断层。
【撕裂断层】一种倾角很陡的甚至是直立的平移断层。
这种断层只发生在(而且仅限制在)低角度逆掩断层的辗掩岩席或滑体上,其走向与逆掩断层相垂直。
位移是水平的,是由于辗掩岩席(或滑体)在逆冲过程中的差动运动造成的,它同一般的平移断层不同之处,在于它只发生在逆掩断层的上盘。
以往曾误译为捩断层或横错断层。
【挫断层】平移断层的同义词。
又称平挫断层。
断层面大体上近于直立的横移断层。
【侧移断层】沿断层发生有走向断距的断层。
【左行平移断层】当观察者面对断层时,远离一侧的断盘向左错动的平移断层,即断层两盘作逆时针相对错动的平移断层。
【右行平移断层】观察者面对断层时,远离一侧的断盘向右错动的平移断层,即断层两盘作顺时针相对错动的平移断层。
【正平移断层】断层两盘以平移运动为主,兼有上盘相对下降特点的断层。
【平移正断层】断层两盘以上盘相对下降为主,兼有水平位移的断层。
【逆平移断层】断层两盘以水平运动为主,兼有上盘相对上升的断层。
【平移逆断层】断层两盘以上盘上升为主,兼有水平位移的断层。
【同向断层】与大型正断层伴生的次级断层,其倾向与主断层相同。
"断层面倾向与岩层倾向相同的阶梯状正断层组。
【反向断层】又称对偶断层。
为大型正断层的伴生断层,它们的倾向与主断层相反。
"断层面倾向与岩层倾向相反的阶梯状正断层,又称抬斜断块。
地质学基础 17断裂构造
断距——相当层之间的距离。
铅直地层断距(落差) :断层两盘相当层层面间的铅直距离。
(二)断层分类
1.根据断层走向与褶皱轴向关系
纵断层:断层走向∥褶皱轴向 横断层:断层走向⊥褶皱轴向 斜断层:断层走向∠褶皱轴向
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
(四)断层的观察和研究
1.断层的识别(或标志)
(1)地貌标志
断层崖和断层三角面, 水系突然改向, 山脊错断, 湖泊洼地和泉水的带状分布
断层三角面
秦皇岛
(2)地质界线或构造线不连续(错开)
断层引起地质界线不连续
构造线不连续(错开)
(3)地层的重复与缺失
在上盘钻井剖面中,正断层造成地层缺失,逆断层造成地层重复。
牵引褶皱及其指示的两盘位移方向
(6)地球物理学标志
地震剖面:反射波同相轴错断,反射同相轴数目突增减或消失,反射
波同相轴突变、反射凌乱或出现空白区,出现异常波等。
2、断层面产状的确定
野外:直接测定; 室内:用间接方法求取——地质图、钻井资料、物探资料等
3、断层两盘运动方向的确定
2.根据断层两盘的相对运动的方向分类 (1)正断层:上盘相对下降,下盘相对上升。
A:断层面一般较陡,以600一700为最常见。剖面形态呈板 形或铲形;
剖面形态:a-板形;b-铲形
B:在剖面图上,表现为地层缺失,钻井进尺缩减
C:在构造图上,标准层的构造等高线在断层附近出现空白带。 等高线数值低的一侧为上盘(下降盘),等高线数值高的一侧 为下盘(上升盘)。
二、断层
断裂两侧岩块沿破裂面有明显位移的断裂构造。
(一)断层的几何要素
地震讲义地震解释基本方法断层
图3-10 逆断层挤压褶皱地质模型与地震响应
地震讲义地震解释基本方法断层
图3-10 逆断层挤压褶皱地质模型与地震剖面
地震讲义地震解释基本方法断层
4.断层面影响
(1).断层面对反射波能量的屏蔽作用 由于岩层错断,断面两侧岩石波阻抗往往是不同的,有时 甚至差别很大,使断层面可能成为良好反射界面,使断层面以 下界面反射能量大大削弱。屏蔽常造成断层面下出现空白区。 (2).断层面对射线的畸变作用
第二节断层解释
一、断层在地震剖面上的一般标志
1.反射波发生错断 2.反射波同相轴数目突然增加、减少或消失 3.反射同相轴形状突变、反射零乱并出现空
白反射。 4.反射波同相轴发生分叉、合并、扭曲和强
相位转换等,一般是小断层的反映。
地震讲义地震解释基本方法断层
图3-3 波组和波系错断
地震讲义地震解释基本方法断层
第二节 断层解释
断层是一种普遍存在的地质现象,对于油 气的运移和聚集起重要的控制作用,因此,对断 层的解释是地震解释的重要内容.实际对比中由 于断层附近地层产状的变化,形成不同类型的断 层,在断层附近地震反射波错断特征变的十分复 杂,因而,做好断层解释是时间剖面构造解释的 关健,
地震讲义地震解释基本方法断层
2.倾斜地层中的断层 (1) 正向断层和反向断层:上下盘地层倾向与 断面倾向一致称为正向断层;上下盘地层倾向与断 面倾向相反称为反向断层。在水平选加剖面上,正 向断层的两盘反射和断面波都向下倾方向偏移;反 向断层的两盘反射向断面波相反方向偏移。
地震讲义地震解释基本方法断层
图3-7 水平地层中断层模型与反射同相轴形态 a. 直立断层b.正断层c. 逆断层
图3-11断面对射线的畸变作用图
断层在地震剖面上的反映及解释
断层在地震剖面上的反映及解释论文提要断层是一种普遍存在的较复杂的地质现象,我国华北、苏北、江汉、南海北部湾盆地等地区断层都相当发育,断层对于油气的运移聚集起着很重要的控制作用,与油气形成、分布、富集有十分密切的关系,因此正确解释断层就成为地震资料解释中一个十分重要的问题。
下面我同大家一起来探讨一下这个问题。
正文断层在时间剖面上的主要特征:1.反射波同相轴错断,由于断层规模不同可表现为反射标准层错断和波阻系的错断,在断层两侧波阻关系稳定,波阻特征稳定,这一般是小型断层的反映,其特点是是断距不大,延伸较短,破碎带较窄。
2.反射同相轴数目突然增减或消失,波阻间隔突然变化,在断层的下降盘地层变厚,而上升盘地层变薄甚至缺失,这种情况往往是基底大断层裂的反映,其特点是断距大,延伸破碎带宽,这种断层对地层厚度起着控制作用,一般是划分区域构造单元的分界线。
3.反射波同相轴形状突变,反射零乱或出现空白带,这是由于断层错动引起的两侧地层产状突变,或是断层面的屏蔽作用和对射线的畸变造成的。
4.标准反射波同相轴发生分叉、合并、扭曲、强相位转换等现象,一般这是小断层的反映,但应注意这类变化有时可能是由于地表条件变化或地层岩性变化以及波的干涉等引起,区别他们要综合考虑上下波阻关系进行分析,对于地表条件引起的同相轴扭曲常表现为对不同深度的同相轴都是一样的影响。
5.异常波的出现这是识别断层的主要标志,在时间剖面上反射层中断处往往伴随出现一些异常波如绕射波,断面反射波它们一方面使记录复杂化另一方面成为确定断层的重要依据一、断层模型的剖面特征(一)水平地层中的断层图一所示是水平地层中直立断层、倾斜正断层、倾斜逆断层的断层模型和叠加剖面上的反射同相轴形态,从图中可以看出地震反射剖面特征与实际模型基本一致,断层棱点处出现绕射波。
工程地质学第四章节理-断层
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。
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。〈断层两盘相对平移〉
断层符号识别 在地质图上,断层一般用粗红线醒目地 标示出来,断层性质用相应符号表示。
70°
45°
正断层
逆断层
平移断层
四、研究断层在工程上的意义
6)统计节理的密度、间距、数量,确定节理发育程度(持续性)和节理的主
导方向。
节理壁的粗糙程度调查
3、调查资料的整理和统计
节理统计常采用的节理玫瑰花图。玫瑰花图有走向玫瑰花图和 倾向玫瑰花图。 ①节理走向玫瑰花图 在一半圆上分画0 º~90 º 度和270 º~ 360 º (0 º)的方位。 把所测得的节理走向按每5 º 或10 º 分组,并统计每一组内节理数和 平均走向。按各组平均走向,各圆心沿半径以一定长度代表每一组 节理的个数 ,然后用折线相连。 ②节理倾向玫瑰花图 把所测得的节理走向按5 º 或10 º 间隔进行分组,统计每一组节 理平均倾向和个数。在注有方位角的圆周图上,以节理个数为半径, 按各组平均倾向定出各组的点,用折线连接各点既得节理倾向玫瑰 图。
3) 节理比较发育,组系及其相互关系比较明确。
4) 观测点应选在构造的重要部位,并且在不同构造层、不同岩系和不同岩 性岩层中都应布点。
2、节理调查的内容
1)测量节理产状。 2)观察节理面张开程度和充填情况。 3)描述节理壁的粗糙程度。 4)观察节理充水情况。 5)确定节理成因。
节理持续性是指节理裂隙的延伸程度。 持续性越好对工程影响越大。 一般:<1m 及1-3m,差;3-10m, 中等;10-30m 及>30m,好及很好。
④
断层的性质与特征
断层性质与特点一、问题的提出临盆实践中,经常碰到一些问题与断层的性质有关.如:水文地质中止层的导水性,断层与矿井突水淹井的关系;瓦斯地质中止层的凋谢性,断层与瓦斯赋存.瓦斯涌出及煤与瓦斯凸起的关系等.显然,断层的性质具有致关重要的感化,是剖析问题的基本,没有对断层性质的精确断定,必定导致错误的结论.正断层是地台区一种最罕有的构造类型.一般以为正断层为张性断层,并具有张性断层的一般特点.如断层面比较光滑.断层角砾多棱角状.次棱角状.分列混乱无章.没有强烈积存形成的庞杂小褶皱等现象.但大量的现实不雅测标明,正断层并不是主如果张性,而是剪性,并具有剪性断层的一般特点.二.正断层性质从理论上来说,正断层既可所以剪应力感化下形成的剪决裂,也可所以张应力感化下形成的张决裂.在构造应力感化下,岩石的决裂方法重要决议于以下三个身分:(1)岩石的抗剪强度和抗张强度.因为岩石的抗张强度仅为抗剪强度的1/3,是以,在天然前提下,岩石更轻易产生张决裂;(2)岩石变形的地质情况.断层一般形成在地下围压很大的情况前提下,围压的感化晦气于张性决裂的形成,而对剪决裂的发育比较有利.(3)构造应力场性质.岩石在张应力感化下,超出其抗张强度形成张性决裂;在压应力感化下则形成剪性决裂.可用剪切决裂摩尔圆图解来解释(略).从现实来看,断层一般形成在地下围压很大的前提下,在压应力感化下,重要形成剪性决裂,只有在张应力感化下才形成张性决裂.是以,尽管岩石的抗张强度远小于抗剪强度,但因为受情况围压前提的感化,岩石中更多形成的是剪切决裂,而不是张决裂.如,岩石中的节理重要为剪节理,张节理比较少见.节理的性质尚且如斯,由张节理进一步发育所形成的典范张性断层更为少见.三.正断层特点断层的特点一般包含断层面特点.构造岩特点.断层两盘伴生构造特点及断层的组合特点等四个方面.断层的特点决议于断层的性质.比较明显反应断层性质的特点是断层面特点.构造岩特点和断层两盘伴生构造特点.张性正断层的特点如各类教科书描写和人们平日所熟悉的那样,此不赘述.下面侧重阐述剪性正断层的一般特点.依据 E. M. Anderson(1951)应力状况剖析,剪性正断层与逆断层.平移断层的形成机制本质上是一样的,均属于剪决裂,是以,应该具有类似的压剪性构造特点(略).但现实研讨标明,断层特点的不同也是比较明显的:(1)剪性正断层的压剪性构造特点最弱,平移断层较强,逆断层最强.形象懂得,由剪性正断层——平移断层——逆断层,其构造特点表示为“张剪性——剪性——压剪性”的递变序列.(2)构造岩分带性的差别.剪性正断层分带性最明显,其次是平移断层,逆断层最弱.野外不雅测标明,如武断层带内各类构造岩均较发育的话,紧靠断层面的是断层泥,然后,分开断层面依次是碎粉岩.碎粒岩.断层角砾岩(图1). 图 1 构造岩分带示意图四.影响剪性正断层特点身分剖析剪性正断层特点总体上介于张性正断层与剪性逆断层.平移断层之间,其根起源基本因是空间应力状况感化的不同造成的.(1)应力的性质决议剪性正断层具有同逆断层.平移断层类似的构造特色,即剪性.(2)构造应力场(σ1.σ2.σ3)的空间感化状况不合,决议了剪性正断层与逆断层.平移断层的构造特点又有必定的不同,而与张性正断层有必定的类似性(图2).剪性正断层:“自动力σ1”垂直向上,推进断层下盘——“自动盘”沿高角度断裂面向上活动,断层两盘互相感化力较弱,压剪性构造特点不凸起.逆断层:“自动力σ1”程度,推进断层上盘——“自动盘”沿低角度断裂面向上活动,断层两盘互相感化力强烈,是以,表示出典范的压剪性构造特点.平移断层:断层两盘作程度偏向活动,互相感化力介于剪性正断层和逆断层之间.张性正断层:“自动力σ3”程度,在重力感化下断层上盘——“自动盘”沿高角度断裂面向下活动,断层两盘互相感化力很弱,是以,呈现出典范的张性构造特点.图 2 断层形成的应力状况图解同逆断层.平移断层.张性正断层一样,剪性正断层的特点还受其它身分的影响,并表示出必定的变更.如岩石力学性质.岩体构造.断层面产状.断层形成的地质情况前提等,显然韧性岩石.薄层脆韧性岩层互层.低角度断层.高温高压地质情况前提下,其压剪性特点比较明显,反之,张性特点明显,在现实运用中要具体剖析.五.结论(1)正断层包含剪性正断层和张性正断层,天然界中以剪性正断层为主.(2)剪性正断层的构造特点总体上为剪性,但表示出必定的张性特色;张性正断层具有典范的张性构造特点.剪性正断层的构造岩具有空间分带性.(3)构造应力场的空间感化状况是影响断层特点的决议性身分,其次是岩石力学性质.岩体构造.断层产状.断层形成的地质情况前提等.摘要理论和现实研讨标明,正断层有剪性和张性两种力学性质,并以剪性为主.剪性正断层的构造特点总体上为剪性,但表示出必定的张性特色;张性正断层具有典范的张性构造特点.剪性正断层的构造岩具有空间分带性.构造应力场的空间感化状况是影响断层特点的决议性身分.症结词:正断层力学性质构造特点参考文献断层的类型及特点压性断层1.断裂面往往呈舒缓波状,沿走向偏向尤其明显2.断裂面上常有较多的擦痕.阶步.磨光面.并消失动力演变的新生片状物(如云母.滑石.绿泥石)及被压扁或拉长的柱状矿物.片状矿物.砾石.鲕粒.石英.方解石晶片和晶块等,并沿断裂面及两侧作近于平行断裂面走向分列3.断层中的构造岩,以角砾岩.糜棱岩.断层泥为主,有时还可见到构造透镜体4.断裂面两侧岩石因为受强烈挤压而破裂.牵引.冲断,从而产生一些伴生构造,如羽状裂隙.劈理,“入”字型分之构造(包含断层和褶曲),小旋卷构造等5.断裂面常成群消失,彼此平行,沿走向延长较远,在剖面上常构成迭瓦式6.逆断层(包含冲断层.逆掩断层辗掩断层)属压性断层张性断层1, 断裂面光滑不服,外形不规矩.擦痕较少,很少消失大批擦痕,断层倾角一般较陡2, 当张性断裂产生在砾岩中时,断裂面常绕砾石而过,无切割或压扁现象3, 断裂面两侧岩层产状无明显变更4, 构造岩以角砾岩为主,糜棱岩.断层泥较少见.角砾岩大小悬殊,无明显定向分列5,张性断裂常成群散布,形成张性断裂带.在平面上彼此平行,在剖面上常构成地垒,阶梯等构造.凡追踪“×”形断裂的张性断裂,均成锯齿状,称“之”字形断裂6, 正断层属张性断裂扭性断层1.断裂面常较滑腻.平整,有时呈镜面消失,常有大量程度或近于程度的划痕阶步.断层产状安稳,断层线平直2.断裂面上有时有新生的硅质.方解石.绿泥石等动力演变矿物,但不如压性构造面罕有3.构造岩常被碾磨很细,有角砾岩与糜棱岩,并具有片理化的窄带.构造岩常成斜列散布与扭性断裂带中4.断裂面两侧,岩石因为受强烈的扭动而常伴生一些羽状裂隙.劈理,“入”字形及小旋卷构造5.扭性断裂常成群消失,两组平行,且呈“×”形(常将岩石切成菱形),有时成雁行式分列6.平移断层属扭性断层压扭性断层1.即具有压性特点,有具有扭性特点.上述的压性.扭性断裂的特点均可借鉴2.断裂面上常可见到显示上盘斜冲的擦痕.阶步.两盘岩石可能产生一些伴生构造,如牵引.羽状裂隙.劈理.“入”字形分支及旋卷构造.这些伴生构造的轴面.断裂面与主断裂面的交线和旋轴,既不与主断裂面走向线平行,也不与其偏向线平行,而是介于两者之间,这是压扭性断裂的一个特色3.压扭性断裂常成群消失,成雁行式.平情势分列4.平移逆断层.逆平移断层均属于压扭性断层节理的分类及特点张节理1.力学成因:由张应力产生,节理面与张应力偏向垂直.火成岩由冷凝收产生的原生节理2.节理面特点:裂口微张开或较大张开,节理面光滑,面上无划痕,产状不稳固,沿走向和偏向延长不大,在砾岩或粗粒碎屑岩中,常绕过砾石.结核或碎屑颗粒,张开而不割断砾石等颗粒,在剖面上常呈楔形,上宽下窄,常被粘土.岩矿脉充填3.节理的组合特点:常成群消失,并分列成雁行式.平情势,在褶曲轴部常形成与褶曲轴平行的二次纵张节理,当与断层伴生时,常构成边幕式和羽状张节理剪切节理1.力学成因:由剪应力产生,常沿两个最大剪切面产生两组共轭剪节理,平日它们所夹锐角的等分线即为主压应力感化偏向,但也有钝角等分线为主压应力偏向的2.节理面特点:裂口平日闭合,节理面滑腻平直,上常有划痕,产状稳固,沿走向和偏向较稳固的延长很远,常割断砾石和粗颗粒,一条裂缝往往由很多小的成雁行分列的次一级的切面构成,这些小剪切面彼此接近,几乎首位连接3.节理的组合特点:统一力学成因的两组剪节理,常构成共轭剪节理.由断层的挤压错动引起的两组共轭节理,一组与断层面平行(一般不发育),一组与断层面斜交,岩层受挤压产生褶皱,常陪同产生纵向与斜向的“×”剪节理。
地震解释2断层解释多媒体
(七)
断 层 识 别 解 释
一 、 水 平 叠 加 剖 面 解 释
4 . 断层的地震剖面识别 --中型断层
① 无论是正断层还是逆断层,反射同相轴或波 组均明显错断。
逆断层时,同反射层同相轴在断层附近相互叠 掩;正断层时,同反射层同相轴在断层附近一般无 叠掩现象。 ② 断层附近反射波形改变、能量减弱,可见绕 射波和断面波。 ③ 存在一定宽度的断裂带。断裂带资料信噪比 降低,反射波波形、能量有不同程度变化,断裂带 影响区以外反射波恢复正常。
1.与断层有关的基本概念-- 断层描述要素 断层延伸长度:断面与某地层面相交的交线称 为断层线,其长度即为断层断至该层的延伸长度; 纵向穿层情况:反映断层在地层中向上或向下 断开及消失层位状况; 断距:指断层沿断层面相对位移的距离(亦称 为总距离),它由水平断距和铅直断距构成。
水平断距--指断层上下盘断点间的水平位移量;
(七)
断 层 识 别 解 释
一 、 水 平 叠 加 剖 面 解 释
4 . 断层的地震剖面识别 --小断层 ① 在无薄层叠加干涉和其他反射组系干扰情况下 小断层一般表现为同相轴扭曲、小错动或反射能量减 弱,高分辨率剖面提高了剖面纵横向分辨率,上述小 断层特征更清楚,是识别小断层的重要资料。 当同相轴分叉合并或强弱相位转换时,应根据近 邻层反射特征和相邻剖面表现特征进行综合分析判断 是否小断层。 ② 发生小断层的部位存在局部地层产状变化。 ③ 为逆断层时纵向穿层较少,但在其上下近邻相 位应有类似地震响应。
1.与断层有关的基本概念--断层的主要分类
按断层面倾角大小、断层两盘的相对关系分为: 正断层:上盘相对下降、下盘相对上升的断层; 平推断层(走滑断层):两盘相对位移主要沿水平方向 进行,垂直断距不明显; 逆断层:上盘相对上升、下盘相对下降的断层。可近一 步分为:
断裂构造之断层
3.构造岩标志 3.构造岩标志
由于断层两盘的相对错动,导致 由于断层两盘的相对错动, 断层面附近的岩石破碎、碾压变形, 断层面附近的岩石破碎、碾压变形, 甚至发生重结晶作用和矿物的定向 排列,产生新矿物, 排列,产生新矿物,形成与原岩明 显不同的新岩石,即构造岩( 显不同的新岩石,即构造岩(构造 角砾岩、压碎岩、糜棱岩、构造片 角砾岩、压碎岩、糜棱岩、 )。构造岩的存在是断层的直接 岩)。构造岩的存在是断层的直接 标志, 标志,碎裂变质岩的延伸方向就是 断层的延伸方向。 断层的延伸方向。
断盘的命名
上盘 NW盘 盘 NE盘 盘
SW盘 盘 下盘
SE盘 盘
二、断层的位移
(一)滑距 断层面上某一相当点(化石、 断层面上某一相当点(化石、结 核等), ),被错开后的直线距离称滑 核等),被错开后的直线距离称滑 总滑距)。 )。滑距在断层走向上 距(总滑距)。滑距在断层走向上 的投影为走向滑距, 的投影为走向滑距,在倾向上的投 影为倾向滑距。 影为倾向滑距。 (二)断距 断距是指断盘两侧对应层之间的 距离。 距离。在不同的剖面上断距具有不 同的分量。 同的分量。
5.根据标志体的错开 5.根据标志体的错开
(二)断层的识别标志
1.地貌标志 1.地貌标志 (1)断层崖 断层两盘的相对运动, (1)断层崖 断层两盘的相对运动,常使断层的 上升盘形成陡崖,这种陡崖称之为断层崖。 上升盘形成陡崖,这种陡崖称之为断层崖。 (2)断层三角面 断层崖受到水流的侵蚀切割, (2)断层三角面 断层崖受到水流的侵蚀切割, 形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖即 断层三角面。 断层三角面。 (3)错断的山脊和水系 (3)错断的山脊和水系 山脊和水系沿某一方 向错断常常是断层存在的标志 。 (4)湖泊 湖泊、 (4)湖泊、泉水的带状分布 (5)不同地貌单元的线状分布山区与平原、 不同地貌单元的线状分布山区与平原 (5)不同地貌单元的线状分布山区与平原、高 山与低山等的线状接触带暗示断层的存在。 山与低山等的线状接触带暗示断层的存在。
道路养护与管理专业《地质构造——断裂构造-断层》
〔二〕断层断层指岩体受构造应力作用断裂后,两侧岩体发生了显著位移的断裂构造。
它包含了断裂和位移两种含义。
断层规模有大有小,大的可到达上千公里,小的几米,相对位移从几厘米到几十公里。
断层不仅对岩体的稳定性和渗透性、地震活动和区域稳定有重大的影响,而且是地下水运动的良好通道和会聚的场所。
在规模较大的断层附近或断层发育地区,常赋存有丰富的地下水资源。
1.断层要素断层由以下几个局部组成,如图2-17所示。
ab-总断距;e-断层破碎带图2-17断层要素图断层面是指两侧岩块发生相对位移的断裂面。
断层面可以是平面、曲面,也可以是波状起伏面,其上常有擦痕。
断层破碎带有时断层两侧的岩石不是沿着一个简单的面运动,而是沿着一个由许多密集的破裂面组成的错动带进行的,这个错动带称为断层破碎带,断层破碎带中常形成糜棱岩、断层角砾岩、断层泥等。
断层线是指断层面〔带〕与地面的交线。
断层线的方向表示断层的延伸方向,它的形状取决于断层面的形状和地面起伏情况。
断盘是指断层面两侧的岩块。
假设断层面是倾斜的,位于断层面上侧的岩块叫上盘;位于断层面下侧的岩块,称下盘。
假设断层面是直立的,可用方位来表示,东盘、西盘、南盘、北盘。
断距是指两盘沿断层面相对错开的距离,称为总断距。
总断距在水平方向的分量为水平断距,铅〔垂〕直分量为铅〔垂〕直断距。
2.断层的类型〔如图2-18〕(1) 根据两盘相对位移划分根据断层两盘相对位移分为正断层、逆断层和平移断层,如图2-16所示。
正断层上盘沿断层面相对下降、下盘相对上升的断层。
正断层一般是岩体由于受到水平张力作用使岩层产生断裂,进而在重力作用下产生错动而成。
这种断层一般规模不大,断层面倾角较陡,常大于45°。
逆断层上盘沿断层面相对上升,下盘相对下降的断层。
逆断层一般是岩体受到水平挤压作用的结果,所以也称为压性断层。
逆断层规模一般较大,断层面呈舒缓波状,断层线方向常与岩层走向或褶皱轴方向一致,与压应力方向垂直。
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(5)串珠状湖泊洼地这种洼地往往是大断层存在的标志。
(6)泉水的带状分布断水呈带状分布往往也是断层存在的标志。如沿猫耳洞断层分布的一系列下降泉(落水洞)
(7)水系特点断层的存在常常影响水系的发育,引起河流的急剧转向,甚至错短河谷。
2.构造标志
(一)断层是识别
1.地貌标志
(1)断层崖由于断层两盘的相对滑动,常常促使断层的上升盘形成陡崖,这种陡崖通常称为断层崖。如王乔洞断层西盘栖霞组灰岩形成约10米高的断层崖。
(2)断层三角面断层崖受到与崖面垂直方向的水流侵蚀切割,乃形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖,即断层三角面。
(3)错断的山脊错断的山脊也往往是断层两盘相对平移等运动的结果。
图7断层引起的构造不连续现象
F1走向断层;F2倾向断层;F3斜向断层
(2)构造强化现象断层活动引起的构造强化,包括有岩层产状的急变、多变和变陡;节理化、劈理化甚至片理化窄带的突然出现;小褶皱剧增以及挤压破碎和各种擦痕等现象。如果我们在野外发现这些现象,就要进行认真的观察,探究引起这些现象的可能原因。
(二)断层面产状的测定
在观测和研究断层时,应尽可能测定断层面产状。
断层面有时显露于地表,可以直接测定,有时没有出露,只能间接测定。如果断层面比较平直、地形切割强烈而且断层线出露良好,可以根据断层线的“V”字形来判定断层面的产状。
隐伏断层的产状,主要根据钻孔资料,用三点法予以测定。
断层伴生和派生的小构造也有助于判定断层产状,断层伴生的剪节理带和劈理带一般与断层面近一致。断层派生的同斜紧闭揉褶带,片理化构造岩的面理,以及定向排列的构造透镜体带等,常与断层面成小角度相交,这些小构造变形愈强烈、愈压紧,与断层面也愈接近。需要指出,这些小构造的产状常常是易变而急变的,应大量测量并进行统计分析以确定代表性的产状,然后加以利用。
图11牵引构造及其两盘相对运动方向
图12断层面上的阶步
左图-由摩擦形成的正阶步;右图-由羽裂剪裂形成的反阶步
5.根据断层角砾岩成分
如果断层切断并挫碎某一标志性岩层或矿层,根据该层角砾岩在断层带中的分布可以推断两盘相对运动方向。图13指示上盘上升。
图13断层带中标志层角砾的分布
6.根据构造透镜体的排列
在露头区,野外观测是断层研究的基础和主要方式。断层研究的主要内容有:断层的识别、产状的确定、断层两盘相对运动的确定以及断层形成时代和活动演化进程的确定,进而探讨断层的组合、形成机制及其产出的地质背景和物理环境。
二、断层的确定与分析
断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方面反映出来,即形成了所谓的断层标志,这些标志是识别断层的主要依据。
图10断层及其派生构造示意图
F-主断层; 诱导应力场主压应力轴; 诱导应力场主张应力轴;
D-压性分支构造线;T-张性分支构造线;S1S2-扭性分支构造线
3.根据牵引构造
根据断层两侧地层牵引弯曲情况,可以判断两盘的相对运动方向,即弧形突出方向指示本盘的相对运动方向(图11)。
4.根据擦痕和阶步
用手顺擦痕方向摸之,光滑方向指向对盘的运动方向。阶步以陡坡的倾向指示对盘运动方向;反阶步则以陡坎倾向指示本盘运动方向(图12)。
构造透镜体在断层带中常斜列式排列,右列式排列的构造透镜体标志着断层的左旋错动,反之左列式排列的构造透镜体则标志着断层的右旋错动。图9指示断层上盘上升。
(四)断层活动时间的确定
断层一般是在一定构造运动中形成的。对于这些基本上于一次构造运动中形成的断层,可以利用断层与同期变形的地层和褶皱等的相互关系来确定其形成时期。如果一条断层切断一套较老的地层,而被另一套较新的地层以角度不整合所覆盖,可以确定这条断定形成于角度不整合下伏地层中最新地层形成以后和上覆地层中最老地层形成时代之前,即在下伏地层强烈变形时期。
图8南京小九华山断层带中的构造透镜体(据黄钟瑾)
图9秦皇岛湖水峪断层中的构造透镜体
(3)断层构造岩是断层带上的岩石在断层作用中被搓碎、研碎,甚至重结晶、再定向又固结的岩石。根据断层构造岩研磨破碎程度以及重结晶和定向性,可分为以下几类。
A、断层角砾岩是由仍保持原岩特点的岩石碎块组成,角砾胶结物为磨碎的岩屑、岩粉以岩石压溶物质和外源物质分为张裂角砾岩和压碎角砾岩两种,前者发育在张性断层重,后者发育在压性断层中。
构造透镜体是断层作用引起构造强化的一种表现。断层带内或断层面两侧岩石碎裂成大小不一的透镜状角砾块体,长径大小一般为数十厘米至二、三米。构造透镜体有时单个出现,有时数个或更多个透镜体成组产出。构造透镜体一般是挤压作用产生的两组共轭剪节理把岩石切割成菱形块体,菱块楞角又被磨去形成的。包含透镜体长轴(A)和中轴(B)的AB平面,或与断层面平行,或与断层面成小角度相交或成雁列。如果形成雁列,则构造透镜体的AB面与断层的锐夹角指示对盘运动方向(图8、9)。
D、片理化岩在断层两盘相对错动和构造应力作用下,磨研的岩石和岩粉呈定向排列、拉长和压扁,有时还发生定向重结晶作用,从而形成片理化岩石。如果重结晶显著,构造岩外貌似片岩则称构造片岩。如果岩石颗粒粗大成似眼球状结构,则称构造片麻岩。如果岩石极细重结晶和流动构造明显并具丝绢光泽,则称千糜岩。
从角砾岩→碎裂岩→糜棱岩以至玻化岩和片理化岩,在一定程度上可以看作是一个动力变质强化系列,这个系列的完整程度,既决定于断层错动强度的持续时间,还决定于断层错动时的温压状态和岩石性质,此外还有构造作用力和应力状态的影响。
(三)断层两盘相对运动方向的确定
1.根据两盘地层的新老关系
对于走向断层或纵断层,上升盘一般出露老岩层,或老岩层出露盘为上升盘。但是如果地层倒转,或断层倾角小于岩层倾角,则老岩层出露盘是下降盘。如果两盘种地层变形复杂,为一套强烈压紧的褶皱,那么就不能简单地根据两盘直接接触的地层新老而判定相对运动。如果横断层切过褶皱,对背斜来说,上升盘核部变宽,下降盘核部变窄,对于向斜,情况刚好相反。
3.地层标志——地层的重复和缺失
一套顺序排列的地层,由于走向断层的影响,常常造成两盘地层的缺失和重复(表1)
表1走向断层造成的地层重复与缺失
断层性质
断层倾向与地层倾向的关系
二者倾向相反
二者倾向相同
断层倾角大于岩层倾角
断层倾角小于岩层倾角
4.岩浆活动和矿化作用
大断层尤其是切割很深的大断裂常常是岩浆和热液运移的通道和储聚场所,因此如果岩体、矿化带或硅化等热液蚀变带沿一条线断续分布,常常指示有大断层或断裂的存在。一些放射状或环状岩墙也指示放射状断裂或环状断裂的存在。
(1)构造线不连续任何线状或面状地质体,如地层、矿层、岩脉、侵入体与围岩的接触面、片理或相带等均顺其产状延伸。如果这些线状或面状地质体在平面上或剖面上突然中断、错开,不再连续,说明有断层存在。图7是断层造成的构造线不连续现象的图示。走向断层F1、倾向数层F2和斜向断层F3分别切断地层或早期断层,或在平面上或在剖面上,或者既在平面上又在剖面上,两者均显示出构造线的中断。为了确定断层的存在的测定错开的距离在野外应尽可能查明错断的对应部分。
B、碎裂岩是断层两盘研磨得更细的构造岩,组成碎裂岩的是原岩的岩粉或细粒,或是组成原岩的矿物碎粒。
C、糜棱岩是断层带岩石由于断层强烈研磨成粉状微粒和重结晶微粒组成的构造岩。糜棱岩坚实致密,肉眼观察似硅质岩,有时显示条纹构造。如果岩石研磨极细,组成矿物多成隐晶质,即所谓超糜棱岩。如果岩石在强烈研磨和错动过程中局部熔融,而后又迅速冷却,会形成外貌似黑色玻璃质岩石,称玻化岩。
2.根据断层两侧派生构造
由断层两盘相对运动引起的派生分支构造有张性、扭性和压性之分。
压性分支构造(图10D)与主干断层所夹锐角指向对盘相对运动方向。张性分支构造(图10T)与主干断层所夹锐角指示本盘组与主干断层呈小锐角相交,小锐角指示本盘相对运动方向;另一组则与主干断层呈大锐角相交,大锐角指示对盘相对运动方向。
如果断层被岩墙岩脉充填,而且岩墙岩脉有错断迹象,则岩体侵入于断层形成或活动时期。利用放射性同位素法可以测定岩体时代,从而确定出断层的形成时代或活动时代。如果断层被岩体切断,断层活动显然先于岩体,如果断层切断岩体,则断层活动晚于岩体。
如果断层与被其切断的褶皱成有规律的几何关系,十分可能是在同一次构造运动中形成的。查明这次构造作用的时期,也就确定刻断层形成时期。
5.岩相和厚度的急变
如果一地区的沉积相和厚度沿一条线发生急剧变化,可能是断层活动的结果。断层引起岩相和厚度的急变有两种情况,一种情况是控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层的活动,引起沉积环境顺断层的明显变化,岩相和厚度因而发生显著差异。另一种情况是,断层的远距离推移,使相隔甚远的岩相带直接接触。
查明和确定断层是研究断层的基础和前提。在地质调查种,应注意观察、发现和收集指示断层存在的各种标志和迹象,结合其他地质条件和背景,加以综合分析,以做出确切而又适当的结论。
此外,由重力作用引起的重力滑动断层,可以沉积时期、成岩时期、构造运动时期或其以后的任一时期发生。这类断层的形成时期可以根据卷入断层的最新地层和未被切断的上覆最老地层来确定。
总之,断层一般形成于某一构造运动时期,也可以与某一沉积盆地的沉积作用同时活动。而重力滑动断层可以在地质发展的任一阶段形成和发育。所以对断层形成和发育时期,应对具体问题进行具体分析。