构造地质学断层课件

断层(fault) 第四章 断层
主 要 内 容：
1.断层几何要素 1.断层几何要素 3.断层各论 3.断层各论 5.断层形成机制 5.断层形成机制 7.同沉积断层 7.同沉积断层 9.区域性大断裂 9.区域性大断裂 2.断层分类 2.断层分类 4.断层效应 4.断层效应 6.断层的观察和研究 6.断层的观察和研究 8.韧性断层 8.韧性断层
构 造 地 质 学
断层(fault) 第六章 断层
断层(fault) 第四章 断层
主 要 内 容：
1.断层几何要素 1.断层几何要素 3.断层各论 3.断层各论 5.断层形成机制 5.断层形成机制 7.同沉积断层 7.同沉积断层 9.区域性大断裂 9.区域性大断裂 2.断层分类 2.断层分类 4.断层效应 4.断层效应 6.断层的观察和研究 6.断层的观察和研究 8.韧性断层 8.韧性断层
陷 隆 起
东
黄 骅 坳 埕 阳 济
渤 中坳陷
区 鲁 东 隆 起 区
隆 起 区
3) 雁列式 4) 菱格式
3、与走滑平移断层有关的构造现象
1)与走滑断层有关的应变场 1)与走滑断层有关的应变场
2)走滑断层弯曲引起的应力应变场变化 2)走滑断层弯曲引起的应力应变场变化 ①收敛性挤压区 ②离散性拉张区
断层(fault) 第四章 断层
主 要 内 容：
1.断层几何要素 1.断层几何要素 3.断层各论 3.断层各论 5.断层形成机制 5.断层形成机制 7.同沉积断层 7.同沉积断层 9.区域性大断裂 9.区域性大断裂 2.断层分类 2.断层分类 4.断层效应 4.断层效应 6.断层的观察和研究 6.断层的观察和研究 8.韧性断层 8.韧性断层
特殊的平移断层― 5．特殊的平移断层―转换断层
补充 拉分盆地的几何学特点
定义：--走滑断层系中拉伸作用形成的断陷盆地 定义：--走滑断层系中拉伸作用形成的断陷盆地
• 形态：菱形。以前称作菱形断陷 形态：菱形。 • 规模
数百米——百公里 长：数百米 百公里 数十米——数十公里 宽：数十米 数十公里 数十米——数十公里 深：数十米 数十公里
美西海岸圣安德烈斯断层(左行) 美西海岸圣安德烈斯断层(左行)
下
渤海湾盆地构造简图
燕 河 坳 山
辽 辽
隆 区 太 行 坳 山 陷 隆 邢 衡 隆 起 起 临 清 南 坳 陷 内 隆黄 起 起 区 隆起区 坳陷区 走滑断层 隆 起 隆 陷 西 坳 昌 鲁 郯 庐 断 裂带 潍坳 陷 县 陷 宁 中 冀 沧 起
第一种附加应力状态： 2、第一种附加应力状态：
水平挤压力左侧＞右侧； ①水平挤压力左侧＞右侧； 水平挤压力向下增大。 ②水平挤压力向下增大。
3、第二种 附加应力状 态：
水平挤压 力在水平 方向上自 左向右指 数递减。 数递减。
4. 第三种附加应力状态： 第三种附加应力状态：
岩块底面呈正弦曲线分布的垂向力； ①岩块底面呈正弦曲线分布的垂向力； ②沿底面分别向两侧的水平剪应力。 沿底面分别向两侧的水平剪应力。
二、哈弗奈模式(Hafner,1951)
标准状态： 1、标准状态：
1)受力岩块顶面平坦，仅受1个大气压的正应力； 1)受力岩块顶面平坦，仅受1个大气压的正应力； 受力岩块顶面平坦 2)岩块底部应力指向上方 等于岩块的压力； 岩块底部应力指向上方， 2)岩块底部应力指向上方，等于岩块的压力； 3)边界上没有剪应力 边界上没有剪应力。 3)边界上没有剪应力。
3)背冲式逆冲断层 3)背冲式逆冲断层
冲起构造与逆冲三角带
4)楔冲式断层(了解) 4)楔冲式断层(了解) 楔冲式断层
湖南衡阳坛子山楔冲体
三、平移(走滑)断层 平移(走滑)
平移断层： 平移断层：是两盘顺断层走向相对移动的 断层，巨大者称为走滑断层。 断层，巨大者称为走滑断层。
根据断层两盘相对运动方向，分为左旋(左行) 根据断层两盘相对运动方向，分为左旋(左行)走 滑断层和右旋(右行) 滑断层和右旋(右行)走滑断层
右旋走滑断层
左旋走滑断层
1、一般特征
倾角近直立，走向比较稳定； 1) 倾角近直立，走向比较稳定； 2) 破碎带岩石强烈破碎。 破碎带岩石强烈破碎。
塔里木盆地与柴达木盆地间的阿尔金走滑断裂带
2、几何样式
1)单条式：一条为主， 1)单条式：一条为主，加上一些次级断层 单条式 2)平行线式 二条以上主干断裂近平行排列。 平行线式： 2)平行线式：二条以上主干断裂近平行排列。
3)平移断层交切引起的挤压和拉伸(断块升降): 3)平移断层交切引起的挤压和拉伸(断块升降): 平移断层交切引起的挤压和拉伸
U示上升区，D示下降区 示上升区， 示下降区 示上升区
4)与走滑伴生的褶皱(p139) 4)与走滑伴生的褶皱(p139) 与走滑伴生的褶皱
5)走滑引起的拉分盆地 5)走滑引起的拉分盆地
3)双重逆冲构造(Duplex) 3)双重逆冲构造(Duplex) 双重逆冲构造
注：无法鉴别出顶板断层时定为叠互扇。 无法鉴别出顶板断层时定为叠互扇。
3、组合型式
1)叠瓦式逆冲断层 1)叠瓦式逆冲断层
各逆冲断层上陡下缓，向下汇于主断面， 各逆冲断层上陡下缓，向下汇于主断面，总体呈帚状
2)对冲式逆冲断层 2)对冲式逆冲断层
二、逆冲断层(Thrust faults) 逆冲断层
一般特征： 1. 一般特征： 倾角小，＜30° ，＜30 1）倾角小，＜30°； 可长距离推覆，＞5km； ，＞5km 2）可长距离推覆，＞5km；
阿尔卑斯格拉鲁斯推覆构造
四川彭县逆冲推覆构造
The McConnell thrust viewed from the Trans-Canada highway, looking north. Shows a classic footwall ramp and flat geometry.
2. 正(逆)断层的断层效应
3 斜 向 断 层 引 起 的 效 应
. . . .
4、横断层错断褶皱引起的效应
背斜：上升盘核部变宽； 平面特征 背斜：上升盘核部变宽； 向斜： 向斜：上升盘核部变窄 被正断层错断的直立褶皱， 被正断层错断的直立褶皱，两盘轴迹仍连一线
以上均为特例，实际情况更为复杂，如斜向断层。 以上均为特例，实际情况更为复杂，如斜向断层。 启示：不能从单一平( 面上确定断层性质！ 启示：不能从单一平(剖)面上确定断层性质！ 三维空间内的立体形象 断层产状和两盘的位移 岩层和褶皱的产状及与断层间的相互关系 地形
• 长宽比
约 ３ :１
拉分盆地的演化
在二条断层控制下发育， 在二条断层控制下发育，也可在一组雁列断层 控制下发育 大型拉分盆地中可以发育次级走滑断层和拉分 盆地， 盆地，形成堑中堑和堑中垒 拉分盆地形态一般窄而长， 拉分盆地形态一般窄而长，宽度受断层间距控 制而相对稳定，长宽比达到３ １ 制而相对稳定，长宽比达到３:１时停止发育 盆地消亡过程一般是自边界向内部萎缩
3)破碎带岩石强烈碾碎，透镜状角砾。 3)破碎带岩石强烈碾碎，透镜状角砾。 破碎带岩石强烈碾碎
构造窗” 4) “构造窗”和 构造窗 飞来峰” “飞来峰”
2、几何特征和扩展方式 1)台阶式断面结构 1)台阶式断面结构
逆冲推覆构造(叠瓦式)扩展方式： 2）逆冲推覆构造(叠瓦式)扩展方式： 前展式、 前展式、后展式
一、断层形成的安德森模式
Anderson(1951)，用之解释正断层、 Anderson(1951)，用之解释正断层、逆断层和平移 断层的形成与主应力方位关系。 断层的件：
地质体为均质， 地质体为均质，无先存软弱面 受力均匀，主应力轴水平或直立 受力均匀， 以点应力状态代表地质体整体应力状态
断层效应——断层引起的各种现象 断层引起的各种现象 断层效应
主要指斜向断层和横向断层引起标志层 的视错动现象。 的视错动现象
一、走向断层(纵断层)的断层效应(6种形式) 走向断层(纵断层)的断层效应(6种形式) (6种形式
二、倾向断层(横断层)的断层效应 倾向断层(横断层)
1、平移断层引起的效应
复合拉分盆地的演化模拟 复合拉分盆地的演化模拟
大型拉分盆地及其内部次级构造
拉分盆地的地质特点
发育快、沉降快、厚度大、 发育快、沉降快、厚度大、相变快
陆缘：陆相→海相；或海相→湖相→ 陆缘：陆相→海相；或海相→湖相→河流相
• 陆内拉分盆地：全为陆相 陆内拉分盆地：
大型拉分盆地，长期生长，地壳相对薄， 大型拉分盆地，长期生长，地壳相对薄，有火山 活动， 活动，热流较高 利于油气、 利于油气、盐类矿床形成 地震：伸展扭动背景中， 地震：伸展扭动背景中，容易诱发地震
拉分盆地--走滑断层系中拉伸作用形成的断陷盆地 拉分盆地--走滑断层系中拉伸作用形成的断陷盆地 --
4、平移断层的剖面构造特征
1)花状构造 1)花状构造
①正花状构造：逆断层为特征； 花状构造：逆断层为特征； 花状构造：正断层为特征。 ②负花状构造：正断层为特征。
2)海豚效应：上升盘和下降盘交替变化。 2)海豚效应：上升盘和下降盘交替变化。 海豚效应 3)丝状效应 断层正、逆性质交替变化。 丝状效应： 3)丝状效应：断层正、逆性质交替变化。
土耳其安那托利亚断层； 1920年甘肃海原地震 年甘肃海原地震； 土耳其安那托利亚断层； 1920年甘肃海原地震；滇西 北红河北段第四纪断陷
四、顺层断层
通常是伸展或挤压断层在深部的表现， 通常是伸展或挤压断层在深部的表现，不 构成单独的断层类型。 构成单独的断层类型。
(自学，一般了解) 自学，一般了解)
断层(fault) 第四章 断层
主 要 内 容：
1.断层几何要素 1.断层几何要素 3.断层各论 3.断层各论 5.断层形成机制 5.断层形成机制 7.同沉积断层 7.同沉积断层 9.区域性大断裂 9.区域性大断裂 2.断层分类 2.断层分类 4.断层效应 4.断层效应 6.断层的观察和研究 6.断层的观察和研究 8.韧性断层 8.韧性断层