第四章断层.ppt

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1、第四章第四章 断层断层断层：岩石沿断裂面有显著位移的破裂构造。断层：岩石沿断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，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影响工程建设，诱发地震等自然灾害断断层层脆性断层（地壳浅层）一般意义上的断层脆性断层（地壳浅层）一般意义上的断层韧性剪切带（地壳深部）韧性剪切带（地壳深部）一、断层的定义一、断层的定义断层面：切断岩石并使两侧岩石发生位移的断裂面。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。常有檫痕和镜面。断层带：由一系列断层面或由

2、较宽的破碎带组成的大型断层。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。糜棱岩。断裂带一般宽达数米，甚至几公里。（一）、断层面或断层带（一）、断层面或断层带二、断层要素二、断层要素断层线：断层面与地面的交线断层线：断层面与地面的交线断层产状：以断层面的产状表示，包括走向断层产状：以断层面的产状表示，包括走向 倾倾向和倾角。向和倾角。表示方法：走向表示方法：走向/倾向倾向倾角，或倾向倾角，或倾向 倾角倾角断层盘：断层面两侧发生位移的岩块。断层盘：

3、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。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、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。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。的为下降盘。（二）、断层盘（二）、断层盘（三）、断层的位移（三）、断层的位移1.1.滑距：断层两盘的位移距离。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（总滑距：断层面两侧相邻两点位移后的距离（ab

4、ab）走向滑距：总滑距沿断层走向的水平投影（走向滑距：总滑距沿断层走向的水平投影（acac）倾向滑距：总滑距沿断层面倾向的水平投影（倾向滑距：总滑距沿断层面倾向的水平投影（cmcm）水平滑距：总滑距的水平投影（水平滑距：总滑距的水平投影（amam）2.2.断距：断层面两侧被错断的同一岩层的相对距离断距：断层面两侧被错断的同一岩层的相对距离1 1）在垂直于被错断地层走向的剖面上：）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（地层断距：断层两盘被错断的对应层间的垂直距离（hoho）。）。铅直地层断距：对应层间的铅直距离（铅直地层断距：对应层间的铅直距离（hghg）

5、。）。水平地层断距：对应层间的水平距离（水平地层断距：对应层间的水平距离（hfhf）。）。2 2）在垂直于断层走向的剖面上：）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（视地层断距：断层两盘被错断的对应层间的垂直距离（hoho）。）。视铅直地层断距：对应层间的铅直距离（视铅直地层断距：对应层间的铅直距离（hghg）。）。视水平断层断距：对应层间的水平距离（视水平断层断距：对应层间的水平距离（hfhf）。）。断层走向平行于地层走向：断距视断距断层走向平行于地层走向：断距视断距不平行时：视断距不平行时：视断距 断距断距三、断层的分类三、断层的分类（一）、断层与相关构造

6、的几何关系分类（一）、断层与相关构造的几何关系分类1.1.断层与岩层走向关系断层与岩层走向关系走向断层走向断层倾向断层倾向断层斜向断层斜向断层顺层断层顺层断层2.2.断层走向与褶皱轴面走向以及区域构造线走向断层走向与褶皱轴面走向以及区域构造线走向纵断层纵断层横断层横断层斜断层斜断层（二）、断层两盘相对运动分类（二）、断层两盘相对运动分类1.1.正断层：断层上盘相对下盘沿断层面向下滑动的正断层：断层上盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层断层.一般为倾角大于一般为倾角大于4545度的高角度正断层，但度的高角度正断层，但多数向下变缓，形成铲（犁）式断层。多数向下变缓，形成铲（犁）式断层。倾角在倾角在45

7、45度以下的为低角度正断层，规模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。较大的低角度正断层称为拆离断层。高角度高角度拆离断层犁式断层犁式断层2.2.逆断层：断层上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断逆断层：断层上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层。层。倾角大于倾角大于4545度为高角度逆断层，即通常所指逆断层度为高角度逆断层，即通常所指逆断层倾角在倾角在4545度以下的为低角度逆断层，倾角小于度以下的为低角度逆断层，倾角小于3030度度 的大规模逆断层称为逆冲断层。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。逆冲断层一般一般也呈铲式。逆冲推覆构造逆冲推覆构造-构造窗与飞来

8、峰构造窗与飞来峰3.3.平移断层（走滑断层）：两盘沿断层走平移断层（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）根据运动性质可分为：左行走滑（平移）断层和右行走滑（平移）断层断层和右行走滑（平移）断层左行平移断层左行平移断层右行平移断层右行平移断层4.4.兼具倾向滑动（正、逆断兼具倾向滑动（正、逆断 层运动）和走滑运动的断层运动）和走滑运动的断 层。层。左行正断层、左行逆断层、左行正断层、左行逆断层、右行正断层、右行逆断层、右行正断层、右行逆断层、正断右行走滑断层、正断右行走滑断层、正断左行走滑断层、正断左行走

9、滑断层、逆断右行走滑断层、逆断右行走滑断层、逆断左行走滑断层。逆断左行走滑断层。命名中后者为主要运命名中后者为主要运 动性质动性质5.5.枢纽断层：断层两盘绕一垂直于断层面的枢纽断层：断层两盘绕一垂直于断层面的轴旋转形成的断层轴旋转形成的断层五、断层的组合型式五、断层的组合型式阶梯状正断层阶梯状正断层六、断层的识别标志六、断层的识别标志（一）、地貌标志（一）、地貌标志1、断层三角面、断层三角面断层的识别断层的识别一、地貌标志一、地貌标志 1.断层崖断层崖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强变形带

10、的出现，如强烈劈理化带和强烈碎裂带裂带4.断层构造岩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地壳深部韧性剪切带糜棱岩1）断层碎裂岩）断层碎裂岩(cataclasite)（原教科书称为断层角砾岩）：（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，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。称为碎裂某某岩。2)断层角砾岩断层角砾岩(breccia)（原教科书称为断层碎裂岩）：（原教科书称为断层碎裂岩）：经过断层滑动研磨

11、形成的较细的具有砾岩结构的断层岩，经过断层滑动研磨形成的较细的具有砾岩结构的断层岩，由角砾和基质组成由角砾和基质组成3)超碎裂岩（微角砾岩超碎裂岩（微角砾岩,microbreccia）：）：由断层活动研磨成的极细的构造岩，一般由断层活动研磨成的极细的构造岩，一般看不到角看不到角 砾，并具有像硅质岩的致密构造。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一般在断层面上形成板状薄层4)玻化岩（假熔岩玻化岩（假熔岩,buchite）：断层快速滑动产生）：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。

12、一般呈脉状或貌类似熔岩玻璃的一种断层构造岩。一般呈脉状或角砾状。角砾状。5)断层泥断层泥(gouge)：岩石研磨后经水化作用形成的一：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）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。颜色的条带。大型断层：正断层地层缺失，逆断层地层重复大型断层：正断层地层缺失，逆断层地层重复三、地层标志（地层的重复与缺失）三、地层标志（地层的重复与缺失）四、小型岩体、矿化和热液蚀变成带分布四、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

13、的急剧变化五、同一岩层岩相和厚度的急剧变化七、断层效应七、断层效应1.平移断层引起的效应平移断层引起的效应2.正（逆）断层引起的效应正（逆）断层引起的效应3.平移平移-正正(逆逆)断层和正断层和正(逆逆)-平移断层引起的效应平移断层引起的效应4.横断层错断褶皱引起的效应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八、断层的运动学方向判别二、二、.标志物的错断：标志物的错断：包括岩层、岩脉、包括岩层、岩脉、不整合面、先期断不整合面、先期断层和侵入体边界等。层和侵入体边界等。、牵引构造、牵引构造 牵引褶皱

14、牵引褶皱(drag fold)：断层两盘紧邻断层面的岩：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，也称拖曳层因断层运动拖曳发生弯曲形成的褶皱，也称拖曳褶皱。褶皱。反牵引褶皱反牵引褶皱(reverse drag)：铲式正断层形成的一种牵引褶皱：铲式正断层形成的一种牵引褶皱四、擦痕四、擦痕(striae,scratch)断层两盘相对运动时在断层面上划下的刻痕。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。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痕，断

15、层对盘由深的一端向浅的一端运动 五、阶步五、阶步(step)断层活动中在断层面形成的与断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陡坎处常发育与擦痕平行的矿物生长纤维。生长纤维。正阶步反阶步正阶步与反阶步的区别：正阶步与反阶步的区别：1）正阶步陡坎比反阶步缓；）正阶步陡坎比反阶步缓；2）正阶步有生长矿物纤维；）正阶步有生长矿物纤维；反阶步无；反阶步无；3）反阶步一般为鳞片状，可剥落。）反阶步一般为鳞片状，可剥落。张裂隙张裂隙透镜体、面理取向透镜体、面理取向褶皱的倒向褶皱的倒向六、六、断层带张裂隙、透镜体排列和劈理的取向、褶皱

16、的倒向断层带张裂隙、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由于张裂隙平行于最大主应力方向，透镜体的扁平面、应力方向，透镜体的扁平面、劈理面平行或近平行于应变椭劈理面平行或近平行于应变椭球体的球体的XYXY面，因而可据以下准面，因而可据以下准则确定运动方式：则确定运动方式：张裂隙与断张裂隙与断层面所交锐角指示本盘的运动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方向；劈理面与断层所交锐角指示对盘的运动方向。指示对盘的运动方向。九、断层活动时代的确定九、断层活动时代的确定一、断层活动时间的确定一、断层活动时间的确定1.1.被断的最新地层之后，未断的最老地层之前被断的最新地层之后，未断的最老地层之前2.2.错断岩脉，未被岩脉充填，形成在岩脉以错断岩脉，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，形成在岩脉时；未错断岩脉，全被岩脉充填，形成在岩脉以前以前3.3.根据断层根据断层 的性质、方位等力学关系，可判断的性质、方位等力学关系，可判断是否与褶皱同期是否与褶皱同期4.4.