构造地质学 第11章 断层概论

平移断层（strike-slip fault）
平移断层：断层两盘顺断 面走向相对运动的断层。
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/右行平移断层
规模巨大的平移断层则称为走 滑断层。
斜向滑动断层：命名时可采用组合命名法
2.断层的组合类型
如果断层有三个或三个以上的钻孔控制，则 可以采用《三点法求面状构造产状要素方法 》确定断层产状。
断层两盘相对运动方向的确定
根据断层两盘地层的新老关系 1.走向断层（纵断层）
两盘正常地层——上升盘地层相对老，下降盘相对新； 两盘倒转地层或(正常)地层倾角＞断层倾角——上升盘断层相对新， 下降盘地层相对老。 2.横断层 横穿背斜——上升盘的背斜核部变宽，下降盘核部变窄； 横穿向斜——上升盘的向斜核部变窄，下降盘核部变宽。
断层三角面
通常是挽近活动断层面形成 的陡崖受与崖面垂直方向的 水流侵蚀切割而形成的沿断 层走向分布的一系列三角形 陡崖。也发育于盆地、平原 与山地（脉）的接合部。
错断山脊
通常是挽近平移活动断层相对平移错动，造成某一方 向的山脊发生突然的、有规律的错断。
断层三角面和岩层的错开
山前断裂带
错断山脊
走向断层不但能造成地层的缺失，而且还可以造 成地层的重复。即由走向断层引起地层关系上的 效应，这也是判定断层存在和性质的依据。
缺失：是指一套正常地层中的一层或数层，由于 断层作用，在夷平面上断缺的现象。
重复：是指一套正常地层中的一层或数层，由于 断层作用而重复出现的现象。
走向断层效应共可以出现六种缺失或重复的基本 形式。
断层的控矿意义
断层与全球板块边界发生的地震活动
汶川地震与青藏高原
Royden LH 2008, Science
汶川地震是逆冲、右旋、挤压型断层地震
龙门山断层
第一，发震构造是龙门山构造带中央断裂带，在挤压应力作 用下，由南西向北东逆冲运动。第二，这次地震属于单向破 裂地震，由南西向北东迁移，致使余震向北东方向扩张。第 三，挤压型逆冲断层地震在主震之后，应力传播和释放过程 比较缓慢，可能导致余震强度较大，持续时间较长。
走向断层：
断层走向与岩层走向基本一致的断 层。
倾向断层：
断层走向与岩层倾向一致的断层。 即与岩层走向直交的断层。
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。
断层的分类
II. 断层走向与褶皱轴向的 关系：
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。
逆断层（reverse fault）
逆断层：指断层上盘上升， 下盘相对下降的断层。根 据断面倾角的大小，又可 分为如下几种类型：
高角度逆断层：断面倾角在45° 以上。
低角度逆断层：断面倾角小于 45°。
逆冲断层：位移量较大的低角度 逆断层，倾角在30°左右。
推覆构造：具一定规模，且位移 量很大的低角度逆掩断层（原 地系统、外来系统--推覆体， 飞来峰，构造窗）。
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 般为塑性变形－韧性剪切带；两者 之间为韧－脆性转换（过渡带）。 断层有规模大小之分，有深浅不同。
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%
断层的构造层次和野外照片
2.断层要素
断层面：
岩石被断开分成两部分，并 沿之滑动的破裂面。
断层线：
断层与地面的交线，即断层 在地表的出露线。
断盘（上盘，下盘）：
沿断层面发生相对滑动的两 侧岩块。
断层的地层断距
断层不同方向的断距
1.断层的分类
I. 依据断层走向与岩层走 向的关系
横断层错断褶皱引起的效应
在平面上有两种表现:即核部宽窄的变化和轴迹的错移。 背斜核部变宽是上升盘,向斜核部变窄是上升盘.
断层的识别标志
地貌标志
断层崖、断层三角面、错断的山脊、串珠状湖泊洼地 泉水的带状分布、水系特点
构造标志 地层标志 岩浆活动和矿化标志 岩相和厚度标志
断层崖：通常是挽近活动断层面形成的陡崖。正断层相对容 易形成，发育于盆地、平原与山地(脉)之间。
断层角砾岩
碎裂岩
断层岩分类
断层岩分为与脆性断层伴生的碎裂岩系列
和Fra Baidu bibliotek韧性剪切带伴生的糜棱岩系列。
碎裂岩系列包括
断层角砾岩（角砾大于2mm） 碎裂岩（颗粒在0.01－2mm） 超碎裂岩（颗粒小于0.01mm） 玻化岩 断层泥
面理化碎裂岩
碎裂岩和超碎裂岩
断层效应：由断层作用引起的各种现象，其 中包括真效应与视效应两类现象。
走向断层引起的断层效应
倾向断层引起的效应
平移正(逆）断层或正（逆）平移断层引起的效应
1. 滑移线与岩层在断面上的迹线一致，平剖面上岩层好象无错动。 2. 滑移线位于岩层在断面上迹线的下方，剖面上为正断层,平面上为平移错动。 3. 滑移线位于岩层在断面的迹线的上方，剖面上为逆断层,平面上为平移错动。
素年代学测定。
同沉积断层（生长断层）
主要发育于沉积盆地边缘。 有以下主要特征：
1. 一般为走向正断层，剖面上呈上 陡下缓的凹面向上的勺状；
2. 上盘(下降盘)地层明显增厚，这 一特征是同沉积断层的最基本特 征和识别标志。
3. 同沉积断层的断距随深度增大； 或随地层时代变化，地层时代越 老，断距越大。反之亦然。
断层岩发育
构造角砾岩（tectonic breccia）
隘口拆离断层角砾岩带
碎裂岩（cataclasite）
碎裂岩（cataclasite）
地层标志（缺失、重复）
岩浆活动与矿化作用
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。 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 层或断裂带的存在。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。
平移断层
1和3水平， 2直 立。
断层岩及其研究意义 断层岩：是断层两壁岩石在断层作用过程中
被改造成不同结构或不同成分的岩石。 研究意义：
断层岩本身就是断层存在的一种良好标志； 断层岩属性可以判断变形的性质：脆性或韧性； 测定断层温度和压力； 判断断层两盘相对运动方向。
断层角砾岩
断层角砾岩
正断层组合型式
1. 阶梯状断层(组合型式) 2. 地垒与地堑 3. 环形断层和放射状断层
断层的组合类型
逆断层组合型式
1. 叠瓦式断层 2. 推覆构造
逆冲推覆构造
断层的形成机制和区域背景
正断层
1直立， 2、3水平。 水平拉伸和直上隆是形 成正断层的有利条件。
逆断层
1和2水平， 3直 立。水平挤压有利 于形成逆断层。
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。
依据断层两盘相对运动的分类
逆断层 正断层
平移断层 倾斜滑动断层
正断层（normal fault）
正断层：指断层上盘下 降，下盘相对上升的断 层。
特征：断面产状较陡， 倾角多在45°以上；一 些大型正断层往往上陡 下缓总体形态呈铲状、 犁状或勺状。
岩相和地层厚度的突变
如果一地区的沉积岩相和厚 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，它会引 起沉积环境沿断层在其两盘发生 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。
断层的野外观察与研究
I. 断层野外观测与研究的内容
1. 确定断层的存在和展布范围； 2. 测量断层产状，判断断层运动方向和位移量大小，确定断层性质； 3. 观察断层带的构造特征，包括断层面、构造岩和伴生构造等； 4. 研究断层的成因和形成时代，分析断层与其它构造之间的关系； 5. 研究断层与有关矿产、水文和工程地质、地震活动的关系。
遭遇地地震震前浩美劫丽后的的北北川川县县城城
地震断层穿过北川县城，错断一切人工建筑，向北东。
前山断裂错断白鹿镇中学校园，距断层数米处的 教学楼没有遭到严重破坏
串珠状湖泊洼地
由大断层引起的断陷 或破碎带形成的湖泊 、洼地，在走向上呈 线状、串珠状分布， 单个湖泊、洼地也具 有定向的特点。
错断的水系：断层的存在常常影响水系的发育，
引起河流的急剧转向、甚至切断河谷。
构造标志
面理，线理的错开
岩层产状的急剧变化
构造强化带
构造透镜体及等斜的小 褶皱带：其长轴及轴面 与断面的锐夹角指示对 盘的运动方向
断层两盘相对运动方向的确定
断层两盘相对运动方向的确定
擦痕和阶步
擦痕和阶步
断层两盘相对运动方向的确定
张剪裂脉或张剪节理
Z X
劈理
构造透镜体
断层作用年代学研究
断层是不同地质时期不同 阶段地壳运动的产物。 1. 与地层同时的断层； 2. 与褶皱同时的断层； 3. 断层之间切割关系； 4. 与不整合接触关系； 5. 与岩脉、岩墙关系； 6. 断层岩、断层泥的同位
II. 断层存在的野外标志
1. 地质界线的错开现象 2. 地层的重复与缺失 3. 磨擦镜面、擦痕和阶步 4. 断层构造岩 5. 沉积相变化 6. 地貌标志
断层面产状的确定
断层面显露地表时，可以直接在断层面上进 行测定。
断层面未显露地表时，如果断层面比较平整 、地形切割较强烈而且断层线出露良好，则 可以利用“V”字形法则，或采用《在地形 地质图上测定面状构造产状要素方法》进行 断层面产状的测定。
徐海军 中国地质大学地球科学学院
岩石变形：韧性变形
岩石变形：脆性变形
1.断层和破裂（Fault and Fracture）
岩石材料在弹性变形阶段被破 坏时，这种岩石称为脆性，在破坏 时的应力条件就是脆性强度的临界 应力。
断层是地壳岩石沿着破裂面发 生明显位移的一种破裂构造，它是 一种典型脆性变形。