过断层课件11.1

形成平移断层的应力状态是：最大主应力轴(σ1)和最小 主应力轴(σ3)是水平的，中间主应力轴(σ2)是直立的，断层 面走向垂直于σ2，滑动方向也垂直于σ2，两盘顺断层走向滑 动。
二、同沉积（生）断层
1. 犁式正断层，上陡下缓
2. 上盘下降，明显增厚
3. 断距随深度增大，地层愈 老，断距愈大 4. 上盘常出现反牵引现象
10、断层的形成机制
当岩石受力超过其强度，即应力差超过其强度便开始 破裂。破裂之初，出现微裂隙，微破裂尖端因应力集中而 逐渐扩展，相互联合，形成一条明显的破裂面，即断层两 盘借以相对滑动的断裂面。
九、断层活动时代的确定
一、断层活动时间的确定 1. 被断的最新地层之后，未断的最老地层之前 2. 错断岩脉，未被岩脉充填，形成在岩脉以 后；错断岩脉，并被岩脉充填，形成在岩脉同 时；未错断岩脉，全被岩脉充填，形成在岩脉 以前 3. 根据断层 的性质、方位等力学关系，可判断 是否与褶皱同期 4. 在区域构造背景下，分析断层形成时代 5. 长期（多期）活动：控制两盘沉积历史， 沉积厚度差异。
形成正断层的应力状态是：σ1直立、σ2和σ3水平， σ2与断层走向一致，上盘顺断层倾 斜向下滑动。
根据形成正断层的应力状态和莫尔圆， 引起正断层作用的有利条件是：最大主应力 (σ1)在铅直方向上逐渐增大，或者是最小主 应力(σ3)在水平方向上减小。 因此，水平拉伸和铅直上隆是最适合于 发生正断层作用的应力状态。
4.断层构造岩
断层两盘岩石在断层活动中被改造形成的变形岩石 地壳浅部－脆性断层－脆性断层构造岩 地壳深部－韧性剪切带－糜棱岩
1）断层碎裂岩(cataclasite)（原教科书称为断层角砾岩）： 由仍保持原岩特点的岩石碎块组成的断层构造岩， 称为碎裂某某岩。
2) 断层角砾岩(breccia)（原教科书称为断层碎裂岩）： 经过断层滑动研磨形成的较细的具有砾岩结构的断层岩， 由角砾和基质组成
三、断层要素
（一）、断层面或断层带
断层面：切断岩石并使两侧岩石发生位移的断裂面。常有檫 痕和镜面。 断层带：由一系列断层面或由较宽的破碎带组成的大型断层。 带内岩石破碎，常发育断层角砾岩、断层泥、超碎裂岩和糜 棱岩。断裂带一般宽达数米，甚至几公里。
断层线：断层面与地面的交线 断层产状：以断层面的产状表示，包括走向、倾向和 倾角。 表示方法：走向/倾向∠倾角，或倾向∠ 倾角 1、走向：断层面与水平面的交线叫走向线，走向线 的延伸方向即为断层的走向。它表示岩层在地面上 的延伸方向。 2、倾向：断层面上与走向线相垂直的线叫倾斜线或 真倾斜线，它在水平面上的投影所指的沿平面向下 倾斜的方位即为断层的倾向。 3、倾角：岩层层面上的真倾斜线与其在水平面上投 影线的夹角叫倾角。它表示在垂直断层面走向的直 立剖面上该层面与水平面间的夹角。
2.断距：断层面两侧被错断的同一岩层的相对距离
1）在垂直于被错断地层走向的剖面上： 地层断距：断层两盘被错断的对应层间的垂直距离（ho）。 铅直地层断距：对应层间的铅直距离（hg）。 水平地层断距：对应层间的水平距离（hf）。
2）在垂直于断层走向的剖面上： 视地层断距：断层两盘被错断的对应层间的垂直距离（ho）。 视铅直地层断距：对应层间的铅直距离（hg）。 视水平断层断距：对应层间的水平距离（hf）。 断层走向平行于地层走向：断距＝视断距 不平行时：视断距>断距
左行平移断层
右行平移断层
4. 兼具倾向滑动（正、逆断 层运动）和走滑运动的断 层。 左行正断层、左行逆断层、 右行正断层、右行逆断层、 正断右行走滑断层、 正断左行走滑断层、 逆断右行走滑断层、 逆断左行走滑断层。 命名中后者为主要运 动性质
5.枢纽断层：断层两盘绕一垂直于断层面的 轴旋转形成的断层
5)断层泥(gouge)：岩石研磨后经水化作用形成的一 种主要由粘土矿物（如伊利石、高岭石和蒙托石） 组成的未固结的断层岩，一般平行于断层面呈不同 颜色的条带。
三、地层标志（地层的重复与缺失）
大型断层：正断层－地层缺失，逆断层－地层重复
四、小型岩体、矿化和热液蚀变成带分布 五、同一岩层岩相和厚度的急剧变化
关于过断层专题研讨
地测科：张滨
针对田陈煤矿地质复杂 条件，断层等地质构造频 发，结合井下实际，制定 此课件，供大家参考。
一、断层的定义断层：岩石沿来自裂面有显著位移的破裂构造。 地壳中最主要的变形构造之一 控制区域构造格局和演化、矿产形成与分布， 影响工程建设，诱发地震等自然灾害
断 脆性断层（地壳浅层）－一般意义上的断层 { 层 韧性剪切带（地壳深部）
（二）、断层盘
断层盘：断层面两侧发生位移的岩块。 倾斜断层：断层面上侧岩块为上盘，下侧为下盘。 直立断层：据断层走向将两盘分为东西盘、南北盘、北东、 南西盘或北西、南东盘。 根据断层的运动方式：相对向上运动的为上升盘，向下运动 的为下降盘。
（三）、断层的位移 1.滑距：断层两盘的位移距离。
总滑距：断层面两侧相邻两点位移后的距离（ab） 走向滑距：总滑距沿断层走向的水平投影（ac） 倾向滑距：总滑距沿断层面倾向的水平投影（cm） 水平滑距：总滑距的水平投影（am）
四、过断层基本方法
1．后退挑顶法 2 ．后退卧底法
后退挑顶法
• 这种方法适合于当断 层面造成掘进施工方 向上的煤层上移的时 候。当挑顶至断层面 的时候，巷道的顶部 刚好到达断层面下盘 的煤层顶板。可使用 锚杆支护顶层，保证 支护的稳定之后，便 可继续向前掘进。如 右图所示：
后退卧底法

这种方法适合于当断 层面造成掘进施工方 向上的煤层下移的时 候。当卧底至断层面 的时候，巷道的顶部 刚好到达断层面的上 盘的煤层顶板。可使 用锚杆支护顶层，保 证支护的稳定之后， 便可继续向前掘进。 如右图所示：
二、见断层前征兆
A、断层附近煤岩层塑性变形现象，包括：煤岩层 的产状发生变化、煤层厚度发生变化、出现牵引褶 曲等。 B、断层附近的脆性断裂现象，包括：顶底板中裂 隙增多（一般在10-20m范围）；常伴生一系列小 断层；如岩层裂隙构通含水层，则出现淋水增加、 甚至发生涌水。 C、遇断层前后，瓦斯涌出量往往明显变化。
、牵引构造
牵引褶皱(drag fold)：断层两盘紧邻断层面的岩 层因断层运动拖曳发生弯曲形成的褶皱，也称拖曳 褶皱。
反牵引褶皱(reverse drag)：铲式正断层形成的一种牵引褶皱
四、擦痕(striae, scratch)
断层两盘相对运动时在断层面上划下的刻痕。 反映断层两盘的真实运动轨迹。 钉头痕：由大而深的一端和小而浅的一端形成的擦 痕，断层对盘由深的一端向浅的一端运动
三、断层的分类
（一）、断层与相关构造的几何关系分类
1. 断层与岩层走向关系
走向断层
倾向断层
斜向断层
顺层断层
2.断层走向与褶皱轴面走向以及区域构造线走向
纵断层
横断层
斜断层
（二）、断层两盘相对运动分类
1.正断层：断层上盘相对下盘沿断层面向下滑动的 断层. 一般为倾角大于45度的高角度正断层，但 多数向下变缓，形成铲（犁）式断层。 倾角在45度以下的为低角度正断层，规模 较大的低角度正断层称为拆离断层。
图 5
图 7
图 8
图 6
3、当落差大于一个煤厚，断层位置已知(未知) ，且掘进前方煤层上抬时，可在距断层面一定 距离位置(遇到断层面位置后退到一定距离)处 起坡挑顶，到断层面时正好巷道底板遇到另一 盘煤层底板。如图1、2、3、4所示。
图 3
图 1
图 4
图 2
4、当落差大于一个煤厚，断层位置已知(未知) ，且掘进前方煤层下降时，可在距断层面一定 距离位置(遇到断层面位置后退到一定距离)处 变坡刹底，到断层面时正好巷道底板遇到另一 盘煤层底板或巷道顶板遇到另一盘煤层顶板。 如图5、6、7、8所示。
一、安德森断裂模式（安德森断层分类）：
不同的应力状态形成不同运动性质的断层。该模式 认为因为地面与空气间无剪应力作用，所以形成断层的三轴 应力状态中的一个主应力轴趋于垂直地平面。以此为依据将 断层分为正断层、逆(冲)断层和平移断层三种基本类型，并 提出了形成三种断层的应力状态。
断层面是一个剪裂面，σ1（主压应力）与两剪裂面的锐 角分角线一致，σ3（最小压应力或最大拉应力）与两剪裂面 的钝角分角线一致。σ1所在盘向锐角角顶方向滑动，断层两 盘垂直于σ2 （中间应力）方向滑动。（应力以压应力为正值， 所以应力增大为压应力值增大，应力减小为拉应力增大）
图 5
图 7
图 6
图 8
谢谢！
五、断层的组合型式
阶 梯 状 正 断 层
六、断层的识别标志
（一）、地貌标志
1
、 断 层 三 角 面
断层的识别
一、地貌标志
1. 断层崖
3、串珠状、带状分布的湖泊和泉水
4 、水系的变化
二、构造标志 1、构造的不连续性
2、断层面的存在
3.强变形带的出现，如强烈劈理化带和强烈碎裂 带
高角度
拆离断层
犁式断层
2.逆断层：断层上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断 层。 倾角大于45度为高角度逆断层，即通常所指逆断层 倾角在45度以下的为低角度逆断层，倾角小于30度 的大规模逆断层称为逆冲断层。 逆冲断层一般一般也呈铲式。
逆冲推覆构造-构造窗与飞来峰
3.平移断层（走滑断层）：两盘沿断层走 向相对运动的断层断层面产状一般陡立 根据运动性质可分为：左行走滑（平移） 断层和右行走滑（平移）断层
1、当落差小于一个煤厚，断层位置已知(未知) ，且掘进前方煤层上抬时，可在距断层面一定 距离位置(遇到断层面位置)处起坡挑顶，到断 层面时正好巷道底板遇到另一盘煤层底板。如 图1、2、3、4所示。
图 1
图 3
图 2
图 4
2、当落差小于一个煤厚，断层位置已知(未知) ，且掘进前方煤层下降时，可在距断层面一定 距离位置(遇到断层面位置)处变坡刹底，到断 层面时正好巷道底板遇到另一盘煤层底板或巷 道顶板遇到另一盘煤层顶板。如图5、6、7、8 所示。
五、阶步(step) 断层活动中在断层面形成的与断 层运动方向垂直的微小陡坎，在 陡坎处常发育与擦痕平行的矿物 生长纤维。
正阶步
反阶步
正阶步与反阶步的区别： 1）正阶步陡坎比反阶步缓；2）正阶步有生长矿物纤维； 反阶步无；3）反阶步一般为鳞片状，可剥落。
六、断层带张裂隙、透镜体排列和劈理的取向、褶皱的倒向 由于张裂隙平行于最大主 应力方向，透镜体的扁平面、 劈理面平行或近平行于应变椭 球体的XY面，因而可据以下准 则确定运动方式：张裂隙与断 层面所交锐角指示本盘的运动 方向；劈理面与断层所交锐角 指示对盘的运动方向。
形成逆(冲)断层的应力状态是：最大主应力轴(σ1)和中 间主应力轴(σ2)是水平的，最小主应力轴(σ3)是直立的， σ2平行于断层面走向。 逆冲断层的应力状态和莫尔圆 表明，适于逆冲断层形成作用的可 能情况是：σ1在水平方向逐渐增 大，或者是最小主应力(σ3)逐渐减 小。因此，水平挤压有利于逆冲断 层的发育。
七、断层效应
1. 平移断层引起的效应
2. 正（逆）断层引起的效应
3. 平移-正(逆)断层和正(逆)-平移断层引起的效应
4. 横断层错断褶皱引起的效应 (变宽、变窄，轴迹错移，错距与两翼倾角的关系)
八、断层的运动学方向判别
二、.标志物的错断： 包括岩层、岩脉、 不整合面、先期断 层和侵入体边界等。
3)超碎裂岩（微角砾岩, microbreccia）： 由断层活动研磨成的极细的构造岩，一般 看不到角 砾，并具有像硅质岩的致密构造。 一般在断层面上形成板状薄层
4) 玻化岩（假熔岩, buchite）：断层快速滑动产生 极度研磨并通过摩擦热产生熔融，冷凝后形成的外 貌类似熔岩玻璃的一种断层构造岩。一般呈脉状或 角砾状。