3.3 断裂构造
断裂构造的控矿作用培训讲义
断裂构造的控矿作用培训讲义1. 引言断裂构造是地质学中一个非常重要的概念，它对地球上矿产资源的形成和分布起着重要的控制作用。
本文档将介绍断裂构造的基本概念、分类、控矿作用以及相关应用案例等内容。
通过学习本讲义，您将能够更全面地理解断裂构造在矿产资源勘探中的作用。
2. 断裂构造的定义和分类2.1 定义断裂构造是指地壳中因应力产生破裂而形成的断裂面，通常伴随着断裂带和断层等特征。
断裂构造广泛存在于地球各个地质时期，是地球表层动力学作用的重要表现。
2.2 分类根据不同的断裂带产生机制和特征，断裂构造可以分为以下几类：伸破裂时形成，断裂面上的上盘相对下盘向下滑动。
•逆断裂：当地壳在水平应力作用下发生压缩破裂时形成，断裂面上的上盘相对下盘向上滑动。
•走滑断裂：当地壳在水平应力作用下发生剪切破裂时形成，断裂面上的上盘相对下盘以水平方向滑动。
稍有斜向位移的破裂时形成，断裂面上的上盘相对下盘以斜向滑动。
3. 断裂构造的控矿作用断裂构造对矿产资源的控制主要表现在以下几个方面：3.1 矿床形成断裂构造可以引起地壳的破裂和位移，为矿质物质的运移和聚集提供了通道和空间条件。
许多金属矿床和非金属矿床的形成与断裂带有着密切的关系。
例如，热液型矿床的形成常常与活动断裂带有关，断裂带旁边的岩石通常受到热液的交代和蚀变，进而形成矿床。
3.2 矿床分布断裂构造在矿床的分布中起着重要的控制作用。
相同类型的矿床往往集中分布在断裂带附近，这是因为断裂带为矿质物质提供了流体运移和聚集的通道。
研究断裂带的分布和特征可以为矿产资源勘探提供重要的指导。
3.3 地下水运动断裂构造对地下水的运动也有一定的影响。
当地壳发生断裂时，断裂带通常成为地下水的preferential pathway，加速了地下水的流动速度，增加了水化学物质的侵蚀和交代作用，进而影响周围地质体的性质和矿床的形成。
3.4 地震活动断裂构造是地震活动的重要表现形式。
当地壳应力积累到一定程度时，断裂构造会发生破裂，释放应力能量，导致地震的发生。
断裂构造的概念
断裂构造的概念断裂构造（Fracture Tectonics）是指地球表面上由于内部地壳和岩石发生应力作用而导致的断裂现象和构造变形。
这些断裂构造包括断层、裂缝和岩石块体的位移等形式，它们在地质过程中起到了重要的作用。
一、断裂构造的形成与类型断裂构造的形成主要是由于地壳板块在构造过程中发生的应力作用，而导致岩石或地壳发生断裂形变。
这种应力作用一般分为三种类型：拉应力（tensional stress）、压应力（compressional stress）和剪应力（shear stress）。
拉应力是指板块之间产生相对拉伸作用的应力，导致板块或岩石发生伸展和拉伸。
拉应力会导致岩石断裂，形成步错断层（normal fault）和走滑断层（oblique fault）等。
压应力是指板块之间产生相对挤压作用的应力，导致板块或岩石发生压缩和挤压。
压应力会导致岩石沿着脆性断层面发生滑动，形成逆冲断层（reverse fault）和推覆构造（thrust structure）等。
剪应力是指板块之间产生相对剪切作用的应力，导致板块或岩石发生滑动和切割。
剪应力会导致断层面上的岩石发生剪切滑动，形成走滑断层（strike-slip fault）等。
根据断裂面的倾向和走向，断裂构造可以分为不同类型，包括北、南断裂（north-south fault）、东、西断裂（east-westfault）、NW-SE断裂（NW-SE fault）和NE-SW断裂（NE-SW fault）等。
这些断裂构造在地壳运动和构造演化中起到了重要的作用。
二、断裂构造与地震活动断裂构造与地震活动之间存在着密切的关系。
地壳板块在构造进行过程中，由于内部应力的积累和释放，会导致地震的发生。
当板块之间的断裂面达到一定的破裂破坏程度时，就会引发地震现象。
地震是地壳内部物质在应力作用下释放的能量所造成的地球表面运动。
它是地球自身内能的释放，也是构造变动、震源活动过程以及板块运动和地壳形变的直接表现。
名词解释断裂构造
《断裂构造》一、断裂构造的概念断裂构造是指在地壳运动、构造应力等因素作用下，岩石产生的断裂现象。
断裂构造是地球表面或地下岩石的一种重要结构形式，也是地球构造活动的重要表现形式之一。
根据断裂构造的形态和成因，可以将其分为不同的类型。
例如，根据断裂的走向和位置，可以分为水平断裂、垂直断裂、倾斜断裂等；根据断裂的形成过程和机制，可以分为正断层、逆断层、平移断层等。
二、断裂构造的意义断裂构造对地球构造活动具有重要意义，主要表现在以下几个方面：1. 地震活动断裂构造是地震产生的重要因素之一。
地震是由于地壳内部的构造应力积累到一定程度，导致岩石破裂、位移而产生的现象。
断裂构造提供了地震产生的物理条件，也是地震能量释放的通道。
因此，研究断裂构造对于预测和防范地震具有重要意义。
2. 地质环境断裂构造对地质环境的形成和演化产生重要影响。
例如，断层盆地、断层湖泊、断层山脉等都是由断裂构造形成的。
断裂构造还可以导致岩浆侵入、岩石变质等地质过程，从而形成各种矿产资源。
3. 矿产资源断裂构造对矿产资源的分布和形成具有重要影响。
例如，黄金、白银等贵金属矿产资源往往与断裂构造有关。
断裂构造提供了矿产资源运移和富集的通道，同时也控制了矿床的形态和规模。
三、断裂构造的研究方法断裂构造的研究方法包括地质调查、地球物理勘探、地质力学模拟等多种手段。
其中，地质调查是研究断裂构造的主要方法之一。
通过地质调查，可以了解断裂构造的形态、位置、规模、成因等信息，为后续研究提供基础数据。
地球物理勘探是另一种重要的研究方法。
地球物理勘探技术包括地震勘探、磁法勘探、电法勘探等，可以探测地下的断裂构造，提供更加详细的信息。
地质力学模拟是研究断裂构造的一种新方法。
通过建立地质力学模型，模拟断裂构造的形成和演化过程，可以更好地理解断裂构造的成因和机制。
四、结论断裂构造是地球构造活动的重要表现形式之一，对地质环境、地震活动、矿产资源等方面产生重要影响。
工程地质断裂构造
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（二）节理发育程度分级
依据：节理的组数、密度、长度、张开度及充填情况
发育程度分级 节理不发育 节理较发育
节理发育
节理很发育
基本特征
节理1～2组，规则，为构造型，间距在1m以上， 多为密闭节理，岩体切割成大块状。
节理2～3组，呈X形，较规则，以构造型为主， 多数间距大于0.4m，多为密闭节理，部分为 张开节理，少有充填物。岩体切割成大块状。
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3．断盘 断层两侧相对移动的岩层。
1.断层面 2.断层线 3.上盘 4．下盘
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4．断距
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指岩层中同一点被断层断开后的位移量。
总断距(ab) 水平断距(am) 重直断距(bm)
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二、断层
断层是指岩 石在构造应 力作用下发 生断裂，沿 断裂面两侧 的岩块发生 明显的相对 位移的断裂 构造。
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小型低角度正断层
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上盘上升
逆断层：上盘相对上升或下盘相对下降的断层。
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断裂构造
3.3 断层野外识别
构造线 层序 伴生 地貌
2.2 节理发育程度分级
节理不发育：1~2组，间距1 节理不发育：1~2组，间距1米以上，闭合， 大块状； 节理较发育： 2~3组，呈X型，间距大于 2~3组，呈X 0.4米，大块状； 0.4米，大块状； 节理发育：3组以上，张开，间距小于于0.4 节理发育：3组以上，张开，间距小于于0.4 米； 节理很发育：3 节理很发育：3组以上，杂乱，风化、构造 型为主，张开，间距小于于0.2米，碎块状； 型为主，张开，间距小于于0.2米，碎块状；
2.3 节理的调查和统计
（1）调查内容 力学性质； 组数，密度，产状； 张开度，延长度，节理面壁的粗糙度，强度 充填物，厚度，含水情况； 节理发育程度。 （2）统计内容 节理玫瑰图
3 断层
3.1 断层要素 断层面，断层线，断盘，断距；
3.2 断层常见分类
几何分类：正断层，逆断层，平移断层； 与岩层走向关系分类：走向断层，倾向断 层，斜向断层 与褶轴关系分类：纵断层，横断层，斜断 层 力学性质分类：压、张、扭
断Байду номын сангаас构造
主要内容
1 断裂构造的概念 2 节理 3 断层
1 断裂构造的概念
岩层受构造运动作用，所受到的应力超过岩石 强度时，岩石的完整性遭到破坏，产生断裂， 称为断裂构造。 按照断裂面两侧有无明显位移，分为节理和断 层。
2 节理
2.1 节理分类 按成因分类：原生节理，构造节理，表生节 理； 按力学性质性质分类：剪节理，张节理,劈理； 按力学性质性质分类：剪节理，张节理,劈理； 按节理与岩层的走向关系：走向节理，倾向 节理，斜交节理； 按张开度分类：宽张节理，张开节理，微张 节理，闭合节理
11-3.3-5 断层的概念、断层的几何要素、断层的分类
■
■
断
层
岩石在构造应力 作用下发生断裂， 沿断裂面两侧的岩 块发生明显的相对 位移的断裂构造。
(1) 断所层的几何要素
1 ）断层面
指断层中两 侧岩层沿其运 动的破裂面。
2）断层线 1.断『层面2,断断层线3.上盘4.下盘
断层面与水平面或垂直面的交线。
4
4)断距
指岩层中同一点被断层断开后的位移量。
W与断层的规模有大有小；发育深度有深有浅 n.令形成时代有老有新；有的已不活动，有的仍在活动 可能
是一次构造运动的结果，也可能是多次构造运动的结果 1
圣安德烈斯断层
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总断距(ab)
"水平断距 (am)
■重直断距 (bm)
断层的分类
根据断层两盘相对运动的方向分为:
Fault plane
正断层
逆断层
7
平移断层,
上盘下降
正断层:上盘相对下降或下盘相对上升的断层。8
逆断层：上盘相对上升或下盘相对下降的断层。 9
一 M ___________
一 « V |4
XL■
3, .5
M 」—^- ■ —• 1
逆断层按照断层面1=的9 倾角又可分为:
r冲断层 ＜逆掩断层 I辗掩断层
断层面倾角〉45°； 断层面倾角在25〜45。； 断层面倾角＜25°。
10
水平错动 平移断层：两盘沿断层走向相对移动的断层。11
注意!
在实际情况中，平移断层往往是与前两类断 层同时存在的，这类断层一般采用组合命名，称 之
为平移-逆断层、逆一平移断层、平移一正断
名词解释 断裂构造
名词解释断裂构造
断裂构造是地壳运动中的一种形态，是指当地壳在承受巨大的应力作用下，因地层发生了破裂或错动，产生了位移，从而形成了断层或断裂破碎带。
断裂构造表现出来的形态有很多种，比如断裂面的倾角、断层的厚度、错动的幅度以及断裂面的形态等都可能不同。
地球的地壳由十几块大陆和一些小的板块构成，这些板块之间的运动和相互碰撞导致各种各样的地壳运动形态，其中最常见的就是断裂构造。
在断裂构造的形成过程中，地层会受到撞击和折叠，导致断开或错动，同时会在断层上形成大量的碎屑和颗粒，这些碎屑和颗粒在运动中会发生不同程度的变形和压缩。
断裂构造的产生也会对地下矿产资源形成影响，形成地下矿床，比如金属矿、石油、天然气、煤炭等等。
同时，断裂构造还会对地壳地形产生重大影响，比如形成丘陵山脉、盆地等等地形。
断裂构造是地壳运动中非常重要的一种形式，其产生与推动着地质学、地球物理学、地理学和资源勘探学的发展，深化了我们对地球构造、性质和变化的认识，也给我们发现和开发矿产资源提供了重要的依据，同时对于抗震防灾也有着非常重要的作用。
断裂构造图文分析
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。
它具有以下特征：剪节理的裂口是闭合的，节理面平直而光滑，常见有滑动擦痕和磨光镜面；剪节理的产状稳定，沿其走向和倾向可延伸很远；在砾岩或砂岩中发育的剪节理常切砾石、砂粒、结核和岩脉，而不改变其方向；剪节理的发育密度较大，节理间距小而且具有等间距性，在软弱薄层岩石中常常密集成带出现。
工程地质学第3章
3.2.4
褶皱构造的工程地质评价和野外观察
1、褶皱构造对工程建设的影响 在由全型褶曲构成的褶皱山区，岩层强烈破碎，顺向坡岩体极 易沿层面或节理面产生滑动，造成土坡失稳，危及工程安全。例如 台湾基隆河畔1974年9月发生的顺层滑坡，破坏了周围的村庄、道 路，阻断了河流。 在背斜、向斜的脊部，张性节理发育，加速了风化作用的进行， 造成岩体强度的降低，并最终发育成背斜谷、向斜谷或背斜、向斜 式冲沟，对公路、铁路建设造成很大困难。
水平构造
3 、 一般认为，倾斜构造是原来水平或近水平沉积的
地层，在地壳运动的影响下产状改变而发生倾斜变 化，此时岩层面与水平面就有了一定的倾角，成为 具有倾斜构造的岩层。但不可否认，自然界中有的 地层在沉积中就是倾斜的，例如洪积地层。这样的 地层如果在其后的漫长地质岁月中变质成岩，其产 状显然也是倾斜的。 除此以外，还有的地层在大的空间范围内可能属 于褶皱构造，是一个背斜或一个向斜的一翼岩层， 但在一定的工程范围内，则表现为单向倾斜的构造 形式。这样的地层对某个具体工程而言，显然也可 作为倾斜构造来看待。因此，广义的倾斜构造应包 括上述所有三种情况。
（a）
（b）
图3-15 裂隙玫瑰图 （a）裂隙走向玫瑰图； （b）裂隙倾向玫瑰图
五、裂隙（节理）的调查、统计和表示方法
为了弄清楚工程场地节理分布规律及其对 工程岩体稳定性的影响，在进行工程地质勘察 时，都要对节理裂隙进行野外详细调查和室内 资料整理工作，并用统计图表的形式把岩体裂 隙的分布情况表示出来。
（一）节理的野外调查
⑴ 在调查之前，先要了解调查区的构造轮廓和构 造应力场特征。
岩层产状的测定及表示方法
测定：用地质罗盘 测定方法：如图所示
工程地质学 复习资料
第 2 章岩石的成因类型及其工程地质特征地球的内部构造：依各圈层的特点可分为：地壳、地幔、地核。
地壳：地球的固体外壳叫做地壳。
地幔：处于地壳和地核中间，也称中间层或过渡层。
根据化学成分的不同分两层：地幔上层和地幔下层地核: 主要化学成分是铁、镍，所以又称铁镍核心岩石:在一定的地质条件下，由一种或几种矿物自然组合而成的矿物结合体。
矿物:存在于地壳中的具有一定化学成分和物理性质的自然元素和化合物，称为矿物。
矿物的物理力学性质主要有：光学性质、力学性质和形态特征等。
（一）光学性质－颜色、光泽、条痕1．颜色：矿物的颜色，是矿物对可见光波的吸收作用产生的。
2．光泽：矿物表面呈现的光亮程度，称为光泽。
它是矿物表面的反射率的表现。
按其反射强弱程度，分金属光泽、半金属光泽和非金属光泽。
非金属光泽有：玻璃光泽、珍珠光泽、丝绢光泽、油脂光泽、蜡状光泽、土状光泽。
3．条痕：矿物在无釉瓷板上摩擦时所留下的粉末痕迹，它是指矿物粉末的颜色。
（二）力学性质1．硬度摩氏硬度计：是硬度对比的标准，从软到硬依次由下列10种矿物组成称为摩氏硬度计。
（1）滑石（2）石膏（3）方解石（4）萤石（5）磷灰石（6）正长石（7）石英（8）黄玉（9）刚玉（10）金刚石2．解理、断口矿物受打击后，能沿一定方向裂开成光滑平面的性质，称为解理。
裂开的光滑平面称为解理面。
不具方向性的不规则破裂面，称为断口。
据解理的完全程度，可将解理分为以下几种：极完全解理：易裂开成薄片，解理面大而完整，平滑光亮，如云母。
完全解理：沿解理方向开裂成小块，解理面平整光亮，如方解石。
中等解理：既有解理面，又有断口，如正长石。
不完全解理：常出现断口，解理面很难出现，如磷灰石。
（三）形态特征1．单体矿物形态：单向延长类型、双向延长类型、三向延长类型。
2．集合体的形态有：晶簇、纤维状、粒状、鲕状、钟乳状、土状、块状。
（四）其他性质如滑石的滑腻感，方解石遇盐酸起泡等，都可作为鉴别这种矿物的特征。
构造地质学--第三章断裂构造
当褶皱枢纽水平时：
纵向节理=走向节理；横向节理=倾向
节理（图3-1）
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二、成因分类 1、原生节理—成岩过程中形成的节理
（如沉积岩形成过程中的泥裂）。 2、冷凝节理—玄武岩、花岗岩等熔融状
态之岩浆在冷凝过程中形成的（如石柱林）。 3、风化节理—强烈风化作用结果所致
3、两侧地层被错断；
4、断裂带上常呈构造凹陷或构造凸起；
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4、推覆构造 倾角平缓，规模较大，推覆距离较远 的复杂逆掩断层。
老地层推覆于新地层之上； 构造窗—与周围岩石均为断层接触， 中心为原地岩块； 飞来峰—与周围岩石均为断层接触， 中心为外来岩块；
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一、几何分类
按其与所在岩层的产状要素关系分：
1、 走向节理—节理走向与所在岩层的走 向平行。
2、 倾向节理—节理倾向与所在岩层的走 向大致垂直，与倾向平行。
3、 斜向节理—走向介于上述两者之间。
4、 顺层节理—节理面大致和岩层层面平
行。
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按节理走向与区域褶皱枢纽方向分： 1、纵向节理—节理走向与枢纽平行。 2、横向节理—节理走向与枢纽近垂直。 3、斜向节理—走向介于上述两者之间。
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3、地垒—两条以上走向平行，倾向相背正 断层所组成；
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4、环状断层—一系列弧形或半环状断层呈 同心环状分布；
5 、放射状断层—即辐射状断层，指平面上 呈辐射状排列的多条断层组合形式；
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断裂构造
§3. 断裂构造一、概念：1、定义：岩体手构造应力作用超过其强度是而发生裂隙后错断，破坏了岩体的完整性而形成断裂构造。
节理：沿破裂面没有明显位移。
2、分类：断层：沿破裂面错动较大。
断裂构造在地壳中分布很广，极大影响了水工建筑的稳定性，且破裂面中的裂隙是水流的良好通道，易导致渗漏。
但断裂构造类型不同，则对工程影响也有差异。
二、断裂构造的力学性质特征1、构造应力：压应力、张应力、扭（剪）应力。
应力：在地壳中一定范围内存在的地球内动力。
压性结构面b. 按力学性质张性结构面剪性结构面扭性结构面4、结构面与应力场的关系a.压性结构面：压应力作用产生，结构面的走向与压应力垂直。
结果产生压性断层由剖面上的剪应力形成的断层。
b.张性结构面：张应力作用的破裂面，结构面走向与张应力垂直。
产物:了：正断层面、张节理面。
c.扭性结构面：又称剪切结构面。
结构面走向与压应力方向45。
—Ψ/2角度。
产物：部分平移逆断层，剪节理面。
特点：扭性断裂由两组扭性结构面构造。
平面上成呈“X”型，且理论上结构面夹角为90。
但由于受其他因素影响< 90。
所以β=45。
—Ψ/2，Ψ—内摩擦角，塑性Ψ1 < 脆性Ψ2 。
所以45。
> β1>β2。
三、断裂构造的形式：压应力、剪应力、张节理。
四、构造节理1、概念：节理又称裂隙，具有明显方向性、规律性。
其形成与褶皱断层密切相关。
2、分类：据力学性质分类a.剪节理：剪（扭应力）剪（扭）性结构面+构造线。
又称“X”节理。
特征：①节理面平滑，产状稳定，沿走向、倾向延伸较远，在砾石中常平直切穿坚硬的岩石。
②呈闭和状裂隙本身宽度窄小，仅1~3mm。
但在构造应力作用的影响，也可裂开并充填的粘性土后岩屑。
③呈“X”型出现，相互交差切割，使岩层呈菱形或方形。
④呈羽状排列，主剪裂面有多条互相平行的微小剪裂面组成，羽状节理也有共轭两组。
⑤沿剪切节理面抗剪强度很低，在边坡、坝基岩体中易形成滑动破坏等。
第四节断裂构造分解课件
板块构造理论是解释断裂构造形 成与演化的重要基础。
板块边界是断裂构造最发育的地 带，板块的相互作用控制了断裂
的形成与演化。
板块内部的断裂构造也与板块的 内部应力场和地壳的厚度有关。
断裂构造的形成时代与期次
断裂构造的形成时代可以根据 其穿过的地层或与之共生的岩 石来确定。
同一地区可能存在多期次的断 裂构造，这些断裂构造可能在 不同时期形成和演化。
现象。根据成因和形态特征，断裂构造可分为正断层、逆断层、平移断层等类型。
形成机制与特征
要点一
总结词
断裂构造的形成机制复杂多样，主要包括地壳运动、温度 压力变化、岩浆活动等。其特征表现为明显的断裂带、断 层面和断层性质等。
要点二
详细描述
断裂构造的形成机制主要包括地壳运动、温度压力变化、 岩浆活动等。这些因素相互作用，导致岩石的应力超过其 强度极限，从而形成断裂。断裂构造的特征表现为明显的 断裂带、断层面和断层性质等。根据断层的位移性质，可 分为正断层和逆断层；根据断层的走向与区域构造线的关 系，可分为走向断层、倾向断层和斜向断层。
测量断层产状
使用测角仪等工具测量断 层的走向、倾向和倾角， 了解断层的空间分布特征 。
确定断层位移
通过测量地层、岩体的位 移量，了解断层的活动程 度和规模。
编制断裂构造图
将测量和描述结果编制成 图，展示断裂构造的空间 分布和特征，为进一步研 究提供基础资料。
03
断裂构造的形成与演化
断裂构造与板块构造的关系
第四节断裂构造分解课件
• 断裂构造概述 • 断裂构造的识别与描述 • 断裂构造的形成与演化 • 断裂构造与矿产资源 • 断裂构造研究的应用价值
01
断裂构造概述
第三章 地质构造及其对工程的影响备课讲稿
§3.5 岩石与岩体的工程地质性质
基本概念
岩石（Rock）: 具一定结构构造的矿物集合体。
岩体（Rock mass）： 包含各种结构面的地质体，包括结构面
和结构体（岩石）。
岩石的主要物理力学性质
物理性质(physical properties)
重度（密度）(unit weight)：岩石单位体积的重力（质量） 有干重度、湿重度和饱和重度之分。 比重(相对密度)(specific gravity)：固体岩石（不包括孔隙）的 重力（质量） 与同体积水在4ºC时重力（质量）的比值。
强度特性：抵抗外力破坏的能力
抗压强度(compressive strength)： 岩石单向受压时抵抗破坏的能力。
断层的野外识别
在野外可以根据与断层构造有关的伴生构造、地貌现象等标志来识别断层：
（1）地貌特征：当断层（张性断裂或压性断裂）的断距较大时，上升盘的前 缘可能形成陡峭的断层崖，如经剥蚀，则会形成断层三角面地形，如图；断层 破碎带岩石破碎，易于侵蚀下切，可能形成沟谷或峡谷地形；此外，如山脊错 断、错开，河谷跌水瀑布，河谷方向发生突然转折等，都可能是断裂错动在地 貌上的反映。
测量倾角时，需将罗盘横着竖起来 ，使长边与岩层的走向垂直，紧贴 层面，等倾斜器上的水准泡居中后 ，读悬锤所示的角度，就是岩层的 倾角。
测量走向时，使罗盘的长边紧贴层面， 将罗盘放平，水准泡居中，读指北针所 示的方位角，就是岩层的走向。
岩层产状要素及其测量示意图
产状要素的表示方法 一组走向为北西320°，倾向南西230°，倾角35°的岩层产状， 可写成：N320°W，S230°W，∠35°
褶皱的类型 1、根据轴面产状分类：
1） 直立褶皱
图示
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工程地质学
工程地质学
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(3) 平推断层(平移断层)
两盘发生相对水平位移，受水平扭应力。 特点： 倾角很大 断层面近于直立 断层线比较平直
工程地质学
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工程地质学
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例 1：
8
7
4
3 2 1 1
正断层
5
4
3
2
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例 2：
8 7 4 3 2 1 3 4
50°
5
2
工程地质学
阶梯状断层
工程地质学
工程地质学
工程地质学
地堑和地垒
地垒
地堑
工程地质学
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叠瓦式构造
工程地质学
台 中 地 区 叠 瓦 断 层 带
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4.工程地质评价
（1） 强烈的断裂变动，致使岩体裂隙增多、岩石破碎、 风化严重、地下水发育，从而降低了岩石的强度和稳定性， 对工程建筑造成了各种不利的影响。 （2） 在公路工程建设中，如确定路线布局、选择桥位 和隧道位置时，要尽量避开大的断层破碎带。 （3） 在研究路线布局，特别在安排河谷路线时，要注 意河谷地貌与断层构造的关系。 当路线与断层走向平行， 路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基，容易引起边坡发 生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。
工程地质学
上盘和下盘－断层面两侧发生相对位移的岩块， 称为断盘。当断层面倾斜时，位于断层面上部的称 为上盘；位于断层面下部的称为下盘。 断距－断层两盘沿断层面相对移动开的距离。
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2.断层的基本类型
根据两盘相对位移的情况: 正断层 逆断层 平移断层 (1) 正断层 上盘下降,下盘上升。一般受张拉力及重力作用。 特点:规模小 断层线平直 断层面较陡，常大于45°
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岩脉被切断，产生牵引现象
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2．地层上的标志 地层的重复或缺失。
褶曲 断层 对称式重复 顺次式重复
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断层性质 正断层 逆断层
走向断层造成的地层重复和缺失
断层倾斜与地层倾斜的关系
二者倾向相反
重复（A） 缺失（D） 下降盘出现新地层
二者倾向相同 断层倾角大于岩层倾角 缺失（B） 重复（E） 下降盘出现新地层 断层倾角小于岩层倾角 重复（C） 缺失（F） 上升盘出现新地层
断层两盘 相对动向
工程地质学
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3．断层的伴生现象
牵引弯曲、擦痕、摩擦镜面、滑动槽子等也是帮 助判断断层存在的标志。
冲断层断层面上的擦痕 平行的脊槽主要是方解石的生长纤维。 阶步与擦痕大致垂直，其陡坎倾向指示上盘上冲。
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正断层断裂带 由右向左破碎度增加，依次是构造透镜体带、 断层角砾岩、碎裂岩，最后是断层泥
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（4）在进行大桥桥位勘测时，要注意查明桥基部分有无 断层存在，及其影响程度如何）以便根据不同情况，在设 计基础工程时采取相应的处理措施。 （5）在断层发育地带修建隧道，是最不利的一种情况。 由于岩层的整体性遭到破坏，加之地面水或地下水的侵入， 其强度和稳定性都是很差的，容易产生洞顶坍落，影响施 工安全。 （6）当隧道轴线与断层走向平行时，应尽量避免与断层 破碎带接触。隧道横穿断层时，虽然只有个别段落受断层 影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施， 保证施工安全。特别当断层破碎带规模很大，或者穿越断 层带时，会使施工十分困难，在确定隧道平面位置时，要 尽量设法避开。
70°
45°
正断层
逆断层
平移断层
注：短齿为上盘运动方向
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(五) 确定断层形成的时期
利用不整合接触关系
利用断层与各类地质体的切割关系
工程地质学
K
J
C
D S O O S D
P
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K J D S O m O g S D C C P
工程地质学
工程地质学
工程地质学
工程地质学
• 非构造裂隙
由成岩作用、外动力、重力等非构造因素形成的 裂隙。 分类：风化裂隙 原生裂隙 卸荷裂隙 特点：分布凌乱、没有规律性
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2. 裂隙的工程地质评价 • 有利于开挖；
• 破坏了岩体的整体性，促进了风化速度，增 强了岩体的透水性，降低了强度和稳定性； • 当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向 与边坡一致时，不论岩体的产状如何，路堑 边坡都容易发生崩塌等不稳定现象。 • 在路基施工中，如果岩体存在裂隙，还会影 响爆破作业的效果。
张性断层角砾岩
砾石由石炭－二叠系灰岩组成，棱角状、大小不 一、无分选，泥砂质胶结
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断层崖
4．地貌、水文地质和植被上的标志
断层三角面
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东非大裂谷
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(2)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。
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(3)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〉
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3. 裂隙调查、统计和表示方法 调查方法：
调查裂隙时，应先在工点选择一具有代表性的 基岩露头，对一定面积内的裂隙，按表3-1所列内 容进行测量，同时要注意研究裂隙的成因和填充情 况。测量裂隙产状的方法和测量岩层产状的方法相 同。
裂隙野外测量记录表
裂隙产状 编号 1 走向 340° 倾向 160° 倾角 18° 长度 宽度 条数 22
7. 符号
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1. 两盘地层的新老关系
走向断层 纵断层 上升盘出露老岩层
地层倒转
断层倾角＜岩层倾角 下降盘出露老岩层
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2. 褶曲核部地层厚度的变化
断层横切褶曲轴 背斜上升盘核部地层变宽；向斜上升盘核部地层变窄。
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３.根据牵引现象
牵引现象的弧形 突出弯曲方向指示本 盘运动方向。
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评价方法：
发育程度的表示： 裂隙率：岩石中裂隙的面积与岩石总面积的百分 比。 裂隙频率：在长度上，每米通过的裂隙数量。 具体发育程度，不同的系统具有不同的评价方法， 书中所列为公路系统的评价方法。
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三、断层
岩体受力作用断裂后，两侧岩块沿断裂面发生了 显著的位移，称为断层。 1. 断层要素 断层面－两侧岩块发生相对位移的断裂面。 破碎带－规模大的断层往往沿着一个错动带发生， 在破碎带中常形成糜棱岩，断层角砾和断层泥等。 断层线－断层面与地面的交线。
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(4)植物也可作为参考，有时沿断层两侧因岩性不同， 而生长截然不同的植物群落，有时则在断层带上 生长着特殊的植物。
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(四) 断层两盘相对运动方向的判别
1. 根据两盘地层的新老关系 2. 褶曲核部地层宽度的变化 3. 根据牵引现象 4. 根据标志层的错动
5. 断层角砾
6. 擦痕和阶步
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§3.3 断裂构造
主要内容:
断裂概念 裂隙(定义、类型、工程评价、调查统计方法）
断层（定义、断层要素、类型、野外识别等）
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一、断裂构造
构成地壳的岩体，受力作用发生变形，当变形 达到一定程度后，使岩体的连续性和完整性遭到破 坏，产生各种大小不一的断裂，称为断裂构造。 根据断裂后两侧岩块相对位移的情况，断裂构造 又分为裂隙和断层。
表3-1
填充 情况 裂隙面 夹泥 裂隙成 因类型 扭性裂 隙
2
332°
152°
10°
15
裂隙面 夹泥
张性裂 隙
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统计方法： 统计裂隙，有各种不同的图式。裂隙玫瑰图就是 其中比较常用的一种。裂隙玫瑰图可以用裂隙走向编 制，也可以用裂隙倾向编制。其编制方法如下： （1） 裂隙走向玫瑰图 1） 在一任意半径的半圆上，画上刻度网。 2） 把所测得的裂隙按走向以每5°或每10°分组， 统计每一组内的裂隙数并算出其平均走向。 3） 自圆心沿半径引射线，射线的方位代表每组裂 隙平均走向的方位，射线的长度代表每组裂隙的条数。 4） 然后用折线把射线的端点连接起来，即得裂隙 走向玫瑰图。
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5.断层的野外识别
识别依据： （1）改变原有地层的分布规律， （2）断层面及其相关部分形成各种伴生构造， （3）并形成与断层构造有关的地貌现象。
地貌特征：
断层崖 断层三角面地形； 沟谷或峡谷地形。 山脊错断、错开， 河谷跌水瀑布， 河谷方向发生突然转折等。
工程地质学
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地层特征：
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（2） 裂隙倾向玫瑰图
1） 先将测得的裂隙，按倾向以每5°或每10° 分组， 2） 统计每一组内裂隙的条数，并算出其平 均 倾向。 3） 用绘制走向玫瑰图的方法，在注有方位的 圆周上，根据平均倾向和裂隙的条数，定出各组相 应的点子。 4） 用折线将这些点子连接起来，即得裂隙倾 向玫瑰图。
逆断层 冲断层
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2．按断层面产状与岩层产状的关系分为：
F1-走向断层；F2-倾向断层； F3-斜向断层
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3．按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类：
平行 垂直 纵断层； 横断层；
斜交
斜断层。
褶曲被横断层错断引起的效应
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逆断层
冲断层
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3.断层的组合
断层的分布不是孤立的, 某区域受力的作用,各构造 依一定的力学性质、以一定的方式有规律的组合在 一起。 组合形式：阶状断层 地崭 （凹陷地带） 地垒 （块状山地） 迭瓦式构造
岩层发生重复或缺失， 岩脉被错断， 岩层沿走向突然发生中断， 与不同性质的岩层突然接触等。
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断层的伴生构造现象： 岩层牵引弯曲 断层角砾、糜棱岩、断层泥 断层擦痕 泉水、温泉呈线状出露
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断层的野外鉴别与研究