断裂与剪切带构造

三）断层与断层岩的分类
1、从与岩层关系上分： 走向断层 倾向断层 斜向断层
顺层断层
2、从两盘相对运动上分 正断层（斜滑断层） 逆断层（逆冲断层、斜冲断层） 平移断层 3、其它分类
断层岩分类
断层从产出构造层次上分为脆性断层和韧性断层，断层岩 也相应分为与脆性断层伴生的碎裂岩系和与韧性剪切带伴生的 糜棱岩系。 1、与脆性断层伴生的碎裂岩系
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在确定断层面产状时，要充分考虑到断层产 状沿走向和倾向可能发生的变化。许多大断层 尤其是逆冲断层的断层面，常呈波状起伏或台 阶式。对于这种波状性的原因有多种不同解释 : ①大断层形成前的初始子断裂是各自分散而后 逐渐联合的，由于联合的方式不同，可以有折 线状、正弦曲线状或花冠状等。②格佐夫斯基 (М .В.Гэовский ，1975)认为，在断裂形成后 原应力场的正应力和剪应力轨迹将发生偏转， 引起断裂线向另一方向偏转，最后形成弧形面。 ③至于台阶式，主要是逆冲断层中断坪与断坡 交替变化的结果。④各套岩系的岩性差异、不 同深度物理条件对断裂的影响及多期变形等， 也都影响断层产状及其产状的变化。
(一)地貌标志
断层活动及其存在，常常在地貌上有明显的 表现，这些由断层引起的地貌现象就成为识别 断层的直接标志。 • 1、断层崖 由于断层两盘的相对滑动;断层的上 升盘常常形成陡崖，这种陡崖通常称为断层崖。 如晋西南高峻险拔的西中条山与山前平原之间 就是一条高角度正断层所造成的陡崖。太行山 山前断裂带使太行山于河北平原西缘拔地而起， 成为华北平原的西部屏障。盆地与山脉间列的 盆岭地貌更是断层造成一系列陡崖的良好例证。 • 2、断层三角面 断层崖受到与崖面垂直方向的 水流的侵蚀切割，乃形成沿断层走向分布 •
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重要的是，不要简单地把局部产 状作为一条较大断裂的总的产状，也 不能认为某类断层一定具有某种固定 形态。至于切割很深的大断裂，产状 总是要变化的，例如隆起边缘的大断 层，地表常为低角度逆冲断层，向深 处倾角可以逐渐变大，甚至直立。伸 展区大型正断层，也常呈上陡下缓的 犁式断层。
2. 断层的运动方向 1）通过伴生的构造
在断层带中或断层两侧，有时见到 一系列复杂紧闭的等斜小褶皱组成的揉 褶带。揉褶带一般产于较弱薄层中，小 褶皱轴面有时向一方倾斜，有时陡立， 但轴面总的产状常与断层面斜交，所交 锐角一般指示对盘运动方向。 • 断层岩的发育和较广泛产出也是断层存 在的良好判断依据。 •
佛 子 岭 群
侏 罗 系
断 层 泥
形成三类断层的三种应力状态及其表现形式
A. 正断层；B. 逆断层；C.平移断层
二）断层的识别
断层广泛发育于不同的构造环境中，类型 很多，形成机制各异，大小差别极大，因此， 研究的内容、方法和手段各不相同，但是断层 研究的首要环节是要识别断层和确定断层的存 在。断层虽然可以通过分析和解译航空照片与 卫星照片、物探图、地质图和有关资料予以确 定或推定。但识别和确定断层存在的主要方式 是进行野外观测。 • 断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、 岩石或地貌等方面反映出来，即形成断层存在 的标志，这些标志则是识别断层的主要依据。 •
一、断裂构造
断裂是地壳岩石（地质体）中顺破裂 面发生明显位移的一种破裂构造。 要素有：走向、倾向、倾角及位移。 断层是有一定位移量的断裂。
一）、断层形成机制
• 断层形成机制是一个复杂的课题，涉及破裂的发生和 断层的形成、断层作用与应力状态岩石力学性质，以及断 层作用与断层形成环境的物理状态等问题。下面对这些问 题作一概括分析。 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，微裂隙逐渐发展，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。断层形成之初发生的微裂隙一般呈羽状散布，对其性 质，通过扫描电子显微镜的观察，发现大多数微裂隙是张 性的。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 (σ1－ σ3)趋向于零或小于滑动摩擦阻力，一次断层作用即告终 止。
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断层活动引起的构造强化是断层可能存在 的重要依据，构造强化有。①岩层产状的急变 和变陡 ;②节理化、劈理化窄带的突然出现 ;③ 小褶皱剧增，以及挤压破碎和各种擦痕等现 象;·构造透镜体是断层作用引起构造强化的 一种现象。断层带内或断层面两侧岩石碎裂成 大小不一的透镜状角砾块体，长径一般为十数 厘米至一二米。亦有几十－数十公里的构造透 镜体；构造透镜体常成组、成带或叠置产出。 透镜体一般是挤压作用产出的两组共轭剪节理 把岩石切割成菱形块体且菱块棱角又被磨去而 形成的。包含透镜长轴和中轴的平面，或与断 层面平行，或与断层面成小角度相交。
断层两盘的相互错动、摩擦，在断层带中或旁侧形 成的伴生或派生构造(张裂脉、张节理（张裂隙）、 羽状剪节理（剪裂隙）。
派生羽状节理、 小褶皱
羽状节理与断面的锐 夹角指示本盘运动方向 小褶皱轴面与断面的 锐夹角指示对盘运动方 向
脆 性 域 中 的 剪 切 指 向 标 志
l 擦痕：由粗-细的方向指示对盘运动方向 l 正阶步：陡-缓的方向指示对盘运动方向 l 反阶步：陡坎对着的方向为本盘运动方向
高温低压高剪切应变的“软化”韧性剪切带
韧性剪切带按产状分类
按产状划分的五种类型韧性剪切带
（许志琴，1986）
韧性剪切带 的规模大小 不一，小至 厘米、毫米 级，大者长 达几十、几 百甚至上千 公里。不管 韧性剪切带 的规模大小 如何，其几 何特征、产 状及组合都 几乎相同 。
二）韧性剪切带的基本特征
五）断裂的观察与研究
对规模较大的断裂都要进行详细的观察记录或构 造剖面测制，尤其是区域性断层。观测的内容包括： 1、断裂的几何学特征：断层的宽度、产状。 2、断裂的运动学特征：通过擦痕、阶步，牵引褶皱， 剪切劈理等判定断裂的剪切方向。 3、断裂带组成及断层岩的观测：断层带的组成、断层 岩的性质（是张性的还是压剪行性的）与分带。 4、断裂的活动其次的观测：脆性的叠加在韧性之上， 不同性质断裂或叠加在一起 在钻孔中主要通过断层角砾岩和劈理来确定断层
• (四)岩浆活动和矿化作用标志
•ห้องสมุดไป่ตู้
(五)岩相和厚度标志
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，①控制沉积盆地和沉 积作用的同沉积断层的活动，引起断层两侧沉积 环境的明显变化，岩相和厚度因而发生显著差异; ②断层的推移，使相隔甚远的岩相带直接接触. • 查明和确定断层是研究断层的基础和前提，在 地质调查中，应注意观察、发现和收集指示断层 存在的各种标志和迹象，结合其他地质条件和背 景，加以综合分析，以便做出确切而又适当的结 论。 •
(三)地层标志
• 地层的重复和缺失是识别断层的主 要依据，老地层覆于新地层上。 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 ; 因此，如果岩体、矿化或硅化等热液蚀 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。
安德森(E.M.Anderson，1951)等学者分析 了形成断层的应力状态。他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 提出了形成正断层、逆 (冲)断层和平移断层的三 种应力状态 (图11-11)。 • 安德森模式为地质学家所接受，作为分析解释 地表或近地表脆性断层的依据。现在一般认为， 断层面是一个剪裂面，σ1与两剪裂面的锐角分角 线一致，σ3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，就是说断层两盘垂直 于σ2方向滑动。 •
2）擦痕、阶步
北京周口店车厂
西藏聂拉木喜马拉雅 要注意配套测量滑动面产状和滑动面上擦痕的产状， 以获取三度空间的真实位移
S
歙县烟村NEE向左行F—擦痕15°
3） 构造透镜体
构造透镜体的长轴与断层面锐 夹角的方向指示对盘运动方向
• 达尔布特混杂 岩带中不对称 构造透镜体指 示右旋走滑运 动
白碱滩混杂岩带中变玄武岩中硅质岩的不 对称构造透镜体指示右旋走滑位移
(二)构造标志
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断层活动总是形成或留下许多构造现象， 这些现象也是判别断层可能存在的重要依据。 任何线状或面状地质体，如地层和矿层等均 顺其走向延伸。如果这些线状或面状地质体 在平面上或剖面上 突然中断错开 ，不再连 续，说明有断层存在。断层造成的构造线不 连续现象，可在平面上或在剖面上显示出构 造的中断。为了确定断层的存在和错开的距 离，应尽可能查明错断的对应部分。
韧性剪切带一般产于变质岩区。 密集的S 型面理（流劈理） 拉伸线理、 剪切褶皱、高剪切应变、 矿物不对称组构 糜棱岩化
• 3、错断的山脊 错断的山脊也往往是断层两盘相 对平移运动的结果。 • 4、串珠状湖泊洼地 如我国云南东部顺南北向小 江断裂带分布着一串湖泊和盆地，自北至南有杨 林海、阳宗海、滇池、抚仙湖、相麓湖及昆明盆 地、宜良盆地、篙明盆地、玉溪盆地等。 • 5、泉水的带状分布 泉水呈带状分布往往也是断 层存在的标志、湖北京山县宋河地堑盆地两侧顺 着边缘断层出露了两串泉水。酉藏念青唐古拉南 麓从黑河至当雄是一条现代活动断层，顺着这条 断层散布着一串高温温泉， • 6、水系特点 断层的存在常常影响水系的发育， 引起河流的急剧转向，甚至错断河谷。 • 7、山岭与平原突变
1、断层面产状的测定
• 在识别和确定断层后 :应测定断层面产状和 两盘相对运动，以便确定断层性质(正、逆或平 移断层)，进而测定或分析断层规模和组合关系， 分析断层在区域构造中的地位和形成机制。
• 1、断层面产状的测定
断层面有时显示于地表，可以直接测定，有 时隐蔽，只能间接测定。如果断层规模不大， 断层面比较平直，地形切割强烈且断层线出露 良好 ; 可以根据断层线的“V”字形来判定断层 面的产状。 • 隐伏断层的产状，主要根据钻孔资料，如果 断层面比较平直，可用三点法予以测定 ;利用物 探资料也可判定断层面产状。
4）标志体的错开
NE
歙县南昌前组薄层青灰色绢云绿泥片岩—左行剪切线理
韧性剪切带：地壳深部(大于10～15千米)具有强烈塑 性流变及旋转应变的面状高应变带,又称韧性断层。 韧性剪切带中没有明显的不连续面，与两侧岩石
二、韧性剪切带
之间的应变呈递进演化的关系 ，两侧岩石则显示出
明显的剪切位移。
规模小者见于显微镜下的薄片中，大者宽数十
千米，延展可达上千千米，常见于造山带。
一）韧性剪切带的分类
1） 韧性剪切带内变形和两盘的位移由岩石塑性流变来 完成。剪切带与围岩之间无明显的界线，但两侧岩石发 生了相对位移（图B-D）。当围岩中的标志层通过剪切 带，常会发生方向的变化及厚度的改变（图C），剪切带 中的矿物组分及粒度也发生一定程度的变化，形成一系 列的构造和岩石学特征。 2）脆性剪切带（即断层，图B-A）一般仅发育在地壳的
韧性剪切带类型划分
1. 按产状分类 韧性平移、韧性推覆（逆冲）、韧性滑脱、韧性滑覆 2. 按“构造应力作用方式”及“有限应变状态”分类 收缩型、伸展型、转换型及挤出型 3. 按“在岩石圈中所在部位”分类
幔内型、壳幔型、壳内型
4. 按板块作用阶段分类 洋内型、俯冲型、仰冲型、碰撞-陆内会聚型 5. 按形成的热动力条件分类 低温高压高剪切应变的“硬化”韧性剪切带
碎裂岩系一般包括断层角砾岩、碎裂岩、超碎裂岩、玻化 岩（假玄武玻璃）和断层泥。
2、与韧性剪切带伴生的糜棱岩系
初糜棱岩、糜棱岩、超糜棱岩
糜棱岩化××岩、构造片岩、千糜岩
四）与断裂有关的面状和线状构 造
• 面状构造：破劈理、剪切面理、应变滑 • 劈理、阶步 • 线状构造：擦痕、矿物拉伸线理、皱纹 • 线理及剪切褶皱
浅层次。脆性剪切带的特点是具有清楚的不连续面（断
层面），两盘位移明显，变形集中在断面上，两盘岩石 几无变形。 3）脆－韧性剪切带不连续面两侧一定范围内的岩层发生
一定程度的塑性变形。与断层的牵引作用类似（图BB）。韧－脆性剪切带表现为剪切派生的张应力形成的雁 裂脉，反映岩石脆性破裂特征。张裂隙之间的岩石一般 受到一定程度的塑性变形（图B-C）。