断层解析

4、卷入韧性断层中的强硬岩层（墙）的变形：

● 卷入韧性断层中的强硬岩层或岩墙岩脉，进入剪
切带内被拉长、变薄，并发生石香肠化、透镜体化， 断断续续从一盘延续到另一盘。 ● 变形强化时，这些岩层、岩体常被臵换，呈现与 面理平行的假地层。


（三）韧性断层内的变形变质特征 ● 韧性断层带中，除面理外，还常常发育a型褶皱

3、重力滑动构造的构造模式 重力滑动构造具有以下三种构造样式： 滑片型 滑褶型 滑块型。

● 滑片型由一系列相互叠置的铲状、勺状断层 和叠瓦式逆冲断层及其间所夹断片构成。
● 滑褶型由一系列复杂褶皱组成，但褶皱轴面定 向明显，倾向后缘。
● 滑块型由组合性断层及其切割的断块构成，断层 组合成对冲式、背冲式、地堑槽式、正—逆槽式、正 逆拱式等断层。


重力滑动构造的基本结构
（4）滑动系统：滑面之上进行滑动的岩系，构成 了沿滑面脱层滑动的构造系统。它是由不同序次、 不同级别的滑体、滑块和滑片组成的统一体；但是， 也有整体滑动的滑块。


2、重力滑动构造的分带
重力滑动构造在滑动方向上可以分为以下几个带： （1）后缘拉伸带 （2）中部滑动带 （3）外缘推挤带



（一）概述

● 韧性断层又称韧性剪切带，是岩石在塑性状态下，
受剪切作用而形成的强烈变形带，是中深～深层次
的主要构造类型之一。

● 向下深切的大断裂，在浅层次表现为脆性断层，
在深层次则过渡为韧性断层。

● 脆性断层表现为断层面明显，两盘相对滑动集中
于个别的断裂面上，位移显著。

● 韧性断层是在剪切带沿无数细小滑动面作微小的


4）常在上盘发育逆牵引构造。逆牵引一般构成背 斜，与断层走向一致延伸，背斜的顶部向深层逐 渐偏移。 逆牵引构造与正牵引构造相比，其倾角十分平缓， 但规模比正牵引大得多，宽度达数百米至千米以 上。

逆牵引
正牵引


● 逆牵引构造的成因：
断层是一个凹面向上的曲面，上盘沿断层面下滑时， 由于向下倾角变小而在上部出现裂口，为了弥合裂 口，上盘地层向下塑性弯曲，形成逆牵引构造。
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四、顺层断层

（一）概述

（二）顺层断层的特点或标志

（一）概述 顺层断层是顺着层面、不整合面等先存面滑动的断 层。 在构造作用中，这些先存面常被构造作用力引起的 变形所利用，如纵弯褶皱作用中，总是发生不同程 度的层间滑动。当层间滑动达到一定规模时则形成 顺层断层。



（顺层滑动不显著，称之为层间滑动）
联合，形成一条明显的破裂面，即断层面。

● 当断裂面一旦形成，且应力差超过摩擦阻力时，
两盘就开始相对滑动，形成断层。随着应力释放，
应力差逐渐变小，当其趋向于零或小于滑动阻力 时，一次断层作用即告终止。


一、安德森模式（E. M. Anderson，1957）
安德森等分析了形成断层的应力状态，认为由于地 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水平面。以此为 依据提出了形成正断层、逆断层和平移断层的三种 应力状态。 ● 一般认为，断层面是一个剪裂面，σ1与两剪裂面 的锐角平分线一致，σ3与两剪裂面的钝角平分线一 致。断层两盘向垂直于σ2方向滑动。

如果地层脆性较高，则可形成反向断层。

● 同沉积断层一般发育于伸展性断陷盆地的边缘， 常常继承了基底断层，重力滑动和差异压实作用也 在一定程度上促进了同沉积断层的活动。

● 同沉积断层与成油盆地的形成和演化，以及逆牵
引背斜与储油具有密切关系。


实例：
东濮凹陷为渤海湾盆地南端的一北东向凹陷，是一 个箕状凹陷，总面积约5300km2，目前已经找到了15 个油气田。 同沉积断层对油气的控制作用：

a．顶断底不断； b.底断顶不断
a．上断下不断； b.下断上不断

（二）顺层断层的特点或标志 1、顺层展布的断层岩

顺层断层的层间滑动常常引起岩层的破碎、研磨， 形成各种断层岩。 2、复杂揉皱和肿缩式构造
顺层断层一般顺软弱层滑动并引起岩层的揉皱。 软弱岩层经复杂揉皱可聚集成巨大的半球体或透镜 体，构成肿缩构造。
滑动，带内变形和两盘的位移完全由塑性流动来完
成，从而引起断层两侧岩块的错位，虽然见不到不
连续面，但确实有位移。
● 一条向下深切的大断裂，不论是压缩形成的逆冲 断层还是拉伸形成的正断层，在浅层（盖层）中表现 为脆性断层，在进入深层次（基底）时一般均转变为 韧性断层。
● 随着断层切割 加深，变形方式 和变形产物也相 应发生变化。

顺层断层可以是逆冲断层的断坪。
此外还有正断层式的顺层断层，但不一定一直都沿

某一个软弱层或原生面滑动。

（地层有起伏时，就可能切层，但它还是顺层滑动
造成的）

煤田中发育的切层断层，往往发展成顺层断层，称
之为层滑构造。 层滑构造：断层受岩性的界面和地层的层面控制，
平行或近于平行岩性的界面或地层的层面滑动而发 育的断层。
或剑鞘褶皱，以及拉伸线理。所以，糜棱面理、鞘 褶皱、拉伸线理等是韧性断层带的标志性构造。


a型褶皱是褶皱轴与拉伸线理平行的褶皱。鞘褶皱 则是a型褶皱的一种特殊类型，形似剑鞘，常呈扁 圆状、舌状，甚至成圆筒状。

● 韧性断层内岩石的变形量： 韧性剪切带中岩石的变形量比两盘大得多。
剪应变γ是变化的，呈一曲线，中间最大，两侧趋 近于零。



3、碎屑岩墙
在顺层断层活动中，两盘相互错动引起岩层破碎， 有时上覆层的破碎岩屑挤入下伏岩层的裂隙中，形 成与砂岩墙类似的碎屑岩墙。 4、地层的重复与缺失 顺层断层有时也造成重复与缺失现象。如果缺层只 是一套岩系中的部分地层（如煤系地层中煤层及其 顶底板页岩、粉砂岩），则易被忽略，甚至认为是 地层变薄或增厚。
第六章
断 层
第六章 断
层
主要内容： 第一节、断层的几何要素 第二节、断层分类 第三节、断层各论 第四节、断层形成机制 第五节、断层效应 第六节、断层的观察与研究
第三节 断层各论 （典型构造类型）
一、伸展构造（正断层）
二、逆冲推覆构造（逆冲断层）
三、走滑断层（平移断层）
四、顺层断层
五、重力滑动构造 六、韧性断层（韧性剪切带） 七、同沉积断层


(1) 形成多种构造圈闭，其中逆牵引是重要的变形， 为油气聚集提供了储集空间和圈闭环境。 (2) 具有油气运移通道和封堵油气的双重作用，断 裂带发育的断层岩、剪切带及有利的岩性，使之具 有较强的封闭性。

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第四节

断层形成机制
● 当岩石受力超过其强度，即应力差超过其强度
时便开始发生破裂。破裂之初，首先出现微裂隙， 微裂隙一般成羽状散布排列。微裂隙逐渐发展、
第二：岩块底部，应力指向上方，等于上覆岩块的 重量； 第三：边界上没有剪应力作用。



第一种附加应力状态： 水平挤压力自上而下逐渐增大，且在同一水平面上， 两端挤压力不相等。
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下图显示了由附加应力形成的势断层分布区与稳定 区（即应力太小不足以产生断层区）。

第二种附加应力状态：
水平挤压力在水平方向上自左至右呈指数递减，因 而稳定区远远大于势断层分布区，势断层区局限于 左端一狭窄地段。

● 韧性断层主要产出于变质岩系中，如古老地台的 基底和褶皱造山带核部。 韧性断层更易于发育在相对均匀的岩系中，即被臵 换、变质改造或混合岩化而相对均一的变质岩系或 侵入岩体中。 （对于不均匀的岩系，则易于在分层界面产生脆性 断层）



（二）韧性断层的几何特征 1、韧性断层的规模： 差别极大。 小型：宽数厘米，长数米 巨型：宽数公里，长上千公里 ● 大型韧性断层带实际上是由成束成群的小型韧性 断层和夹于其中的相对刚性的条块组合而成。


二、哈佛奈模式（W. Hafner 1951）
Hafner分析了地球内部可能存在的各种边界条件所 引起的应力系统。他假定了一个标准应力状态，并 附加以类似实际构造状况的边界条件，从而推算出 各种边界应力场下势断层的可能产状和性质。

第一：岩块表面为地表，没有剪应力作用，仅受一 个大气压的压力；




● 同沉积断层主要特点：
1）一般为走向正断层，剖面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，这是同沉积断 层最基本的特征和识别标志。


生长指数=下降盘厚度/上升盘厚度；生长指数反映 了同沉积断层的活动强度。 3）断距随深度增大，地层时代愈老，断距愈大； 任一标志层的断距都反映了这层以前的断层活动引 起的断距之和。

2、产状及两盘的关系： 产状有陡有缓。 从两盘相对关系看，也可分为： 正断层式韧性断层


逆断层式韧性断层
平移式韧性断层
顺层式韧性断层。
北京西山某剥离断层下近水平的韧性剪切带
3、韧性剪切带中的面理构造：

主要特征：
● 在各向同性的均质岩石中，韧性断层内部的新生 面理与韧性剪切带边界成45°夹角，交角指示对盘 运动方向。 ● 自边缘向中心，交角越来越小，在中心部位，面 理与剪切带边界近于平行。 ● 面理一般呈S型。面理相当于应变椭球体的AB面。 面理的S型或反S型展布特征，反映了剪切带内部的 应力、应变状态。



1、形成正断层的应力状态
σ1直立，σ2、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摩尔圆， 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。 故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、重力滑动构造形成的条件
（1）基底隆升引起盖层的滑动

（2）伸展背景下形成的重力滑动构造

（3）挤压背景下形成的重力滑动构造
NW-SE向挤压――滑片型

滑褶型

（4）岩浆上涌（底辟）形成的重力滑动构造
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六、韧性断层（韧性剪切带）

（一）概述
（二）韧性断层的几何特征 （三）韧性断层内的变形变质特征
1、重力滑动构造的基本结构


重力滑动构造的基本结构
（1）下伏系统：主滑面以下的岩系，为重力滑动 构造的基底。

重力滑动构造的基本结构 （2）润滑层：下伏系统与上覆滑动系统之间的在 滑动中起润滑作用的软弱层。

重力滑动构造的基本结构 （3）滑面：滑动岩系藉以滑动的破裂面或断层面。 可分主滑面与次滑面。



2、形成逆断层的应力状态 σ1、σ2水平，σ3直立，σ2与断层走 向一致。 根据形成正断层的应力状态和摩尔圆， 引起逆断层作用的有利条件是：最大 主应力σ1在水平方向上逐渐增大； 或者是最小主应力σ3在铅直方向上 逐渐减小。 故水平挤压有利于逆冲断层的发育。



3、形成平移断层的应力状态 最大主应力轴σ1、最小主应力 轴σ3是水平的，σ2直立。 断层走向、滑动方向均与σ2垂 直，两盘顺断层走向滑动。
将断裂带分成许多个小单元Δx，每个小单元的剪应 变位移为ΔS。



断裂带的两端：ΔS≈ Δx
断裂带的中部：ΔS ＞Δx（ΔS在中间达到最大）
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七、同沉积断层

● 同沉积断层又称生长断层，一般是发育于沉积盆地边 缘对正断层，随着上盘的相对下降，不断接受沉积。 ● 在沉积盆地形成发育的过程中，盆地不断下降，沉积 不断进行，盆地外侧不断隆起，这些作用都是由于控制 盆地边缘的断层不断活动而引起的。 ● 同沉积断层规模大小不一，以大、中型为主。在形 成时代上，主要发生在中、新生代，很可能与中、新生 代断陷盆地的广泛发育有关。

第三种附加应力状态：
附加应力包括两种，一为作用在岩块底面上呈正弦 曲线形状的垂向力；另一为沿岩块底面作用的水平 剪切力。
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5、隔挡式和隔槽式等褶皱反映的基底剪切滑动面 一般认为隔挡式和隔槽式等褶皱是一种薄皮式构造， 是表层岩系在软弱滑动面上顺层滑动引起的变形。
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五、重力滑动构造

重力滑动构造是指岩层（包括所有相当大的以及联
合在一起的地壳表层部分）在重力作用的控制和影
响下，向下坡滑动形成的构造运动现象。