如何识别断层

如何识别及描述断层断层：断层与节理同属断裂构造，而断层往往是节理的进一步发育所致。或者说，当节理发生位移，两壁有所错动时，即称为断层。断层是野外常见的一种重要地质现象。野外地质填图时遇到断层，应如何研究呢？首先要确定断层的几何要素，其内容包括下列各点：1、断层面。所谓断层面，就是两部分岩块沿着滑动方向所产生的破裂面。断层面的空间位置也像地层的层面一样，是由其走向和倾向而确定的。但断层面并非一个平整的面，往往是一个曲面，特别是向地下沿伸的那一部分，产状可以有较大的变化。此外，断层面不是单独存在的，往往是有好几个平行地排列着，构成所谓断层带，又由于断层带上两壁岩层的位移错动，使岩石发生破碎，因此又称为断层破碎带。其宽度达几米、甚至几十米。一般情况下，断层的规模愈大，断层带的宽度也愈大。2、断盘。断层面两侧相对移动的岩块称为断盘。由于断层面两壁发生相对移动，所以断盘就有上升盘和下降盘之分。在野外识别时，按其位于断层面之上者称上盘；位于断层面之下者称下盘。当断层面垂直时，就无上盘或下盘之分。3、断层线。断层面与地面相交之线，称断层线。4、位移。这是断层面两侧岩块相对移动的泛称。在野外观察断层时，位移的方向是必须当场解决的问题之一。特别遇到开矿时，一旦遇到矿脉(或矿层)中断，往往是断层位移所致，需要立即追查。追查的办法是运用两侧岩层的层序关系来判断或抚摸断层面上的擦痕等来确定。在野外地质填图时，如何注意断层？怎样研究断层？观察什么内容？此类问题必须熟练掌握，现分述如下：先讨论断层的标志及两盘相对位移问题。（1）构造(线)不连续。各种地质体，诸如地层、矿层、矿脉、侵入体与围岩的接触界线等都有一定的形状和分布方向。一旦断层发生，它们就会突然中断、错开，即造成构造(线)的不连续现象，这是判断断层现象的直接标志。（2）地层的重复或缺失。这是很重要的断层证据。虽然褶皱构造也有地层的重复现象，但它是对称性的重复；而断层的地层重复却是单向性的。至于地层的缺失，凡沉积间断或不整合构造也可造成，但这两类地层缺失都是区域性的，而断层造成的地层缺失则是局部性的。关键的问题，填图者应对区域内的地层系统及其分布情况有一个较为全面的了解(可以在填图准备时查阅地层表、剖面、地层柱状图之类)。利用地层的重复或缺失不仅是判断断层的重要手段，而且是判断断层两盘相对动向的重要方法，借此还可以确定断层的性质——正断层，还是逆断层？（3）断层面(带)上的构造特征。这是识别断层的直观证据，即在眼前“方寸”之地内所能见到的若干构造现象，最常见的有以下几种：①断层擦痕：就是断层两侧岩块相互滑动和磨擦时留下的痕迹，由一系列彼此平行而且较为均匀的细密线条组成，或为一系列相间排列的擦脊与擦槽构成。在坚脆岩石的断层擦痕的表面，往往平滑明亮，发光如镜。并常覆以炭质、硅质、铁质或碳酸盐质的薄膜。有时，也在断层的擦面上见到不规则的阶梯状断口，其上覆以纤维状的矿物(如方解石之类)晶体。断层擦痕对于决定两盘位移方向颇有用处，如用手抚摸时，感到光滑的方向乃是对盘活动位移的方向。或自粗而细，自深而浅的方向乃示对盘活动位移的方向。或者利用阶梯状断口，阶梯形陡坡之倾向指示对盘相对滑动的动向。②构造岩：当断层两壁相对移动之时，岩石发生破碎，在强大的压力下，矿物出现定向排列，并有重结晶作用。也就是说，由于动力作用而发生变质，形成一系列新的岩石，即称为构造岩。构造岩的种类很多，如构造角砾石(角砾形状不规则，大小不一)、碎裂岩(破碎的程度比前者更高，主要是原岩中的矿物颗粒的破碎，常见于逆断层或平移断层的断裂带中)、糜棱岩(破碎极细，用显微镜观察)。更进一步的破碎即片理化岩(具有片状构造的构造岩)。此外，还有牵引构造：是断层带中的一种伴生构造，它是由于断层两壁发生位移时使地层造成弧形的弯曲现象，可以指示断层的位移方向，如挠曲。③断层角砾岩:指在应力作用(断层作用)下，断层的俩个端盘移动时，上、下俩盘之间的岩石不断的被糅合，原岩破碎成角砾状，其砾石空隙间被水冲刷干净后被破碎细屑充填胶结或有部分外来物质胶结的岩石。角砾为碎基和次生充填物所包围共同组成角砾结构。随着两盘相对错动作用的加大,断层角砾的棱角磨损程度也随之加强,使角砾呈扁豆状或透镜状,并常呈叠瓦状排列,据此可判断两盘相对运动方向。④断层泥：断层泥的主要成分是粘土矿物，其次为原岩的碎粉和碎砾，是断层剪切滑动、碎裂、碾磨和粘土矿化作用的产物。断层泥中的粘土矿物是层状硅酸盐(高岭石、伊利石、绿泥石、蒙脱石等)和层链状硅酸盐类(海泡石等)。片状粘土矿物一般具定向排列，并平行或与断面斜交或环绕碎砾。常见与断层面斜交的面理，其锐夹角指示断层泥形成时沿断层面剪切滑动的指向。由于断层活动的多期性和复杂性，断层泥条带可以发生破碎、混杂、面理弯曲、柔皱等变化。碎砾包括岩石的角砾和单矿物角砾，其砾径小至1毫米以下,大至几厘米以上，形状主要为棱角状、透镜状、浑圆状等。角砾的表面刻有断层活动性质、构造环境等重要信息，如擦痕、钉头痕。标志着断层长期蠕滑的碾磨纹，地震断层活动成因的冲击坑和直擦线等，以及复杂的溶蚀形貌。这种形貌从简单逐渐向复杂的发育过程与该碎粒的形成时间或与断层活动的年代有关。断层泥是断层带中的软弱夹层，如同断层活动的润滑剂，在活断层中常见(4)与断层带有关的，还有一种断层的伴生构造，主要是断层旁侧的节理及拖曳褶皱。这些节理常与断层斜交，其锐角所指的方向指示本盘滑动的动向。(5)其他标志，主要是指地貌或水文上的一些特征，不过，此种地质现象只能说明有断层存在，不易说明其两盘的运动方向，诸如三角面山，河流的突然改向，山脊的突然中断，众多的温泉或泉水的定向分布，小型的火成岩体的入侵及其伴生的变质作用、矿化现象及矿脉的定向分布等等均示断层的存在，特别是从较大的地貌现象所反映的断层特征，有时在航空照片甚至卫星照片上都能看到。认识断层的证据、判断断层的存在以后，就可以进一步将断层进行分类，这也是野外观察断层时必须解决的问题。一般最常用的断层分类法，是根据两盘岩块相对移动的性质而定，分为三种：正断层、逆断层和平移断层。如果断层面的倾角小于30°，则又称为逆掩断层。若规模很大的逆断层(推移数千米以至数十千米者)，又称为推覆体。这是“地槽区”常见的一种构造现象，如阿尔卑斯地区是世界上最闻名的推覆体所在地。不过，野外所见到的断层，往往并非单个出现，而是以组合的形态出现居多，比如有下列各类最为普通：①阶梯断层。此类组合由一系列正断层构成，多见于地壳块断运动上升地块的边缘，地貌上的表现，是山脊与山谷的相间排列。②地堑与地垒。两条大致平行的断层，其间有一共同的下降盘，称为地堑；其中如有一共同的上升盘，则为地垒。一般形成地堑与地垒的断层多为正断层，也有逆断层，或为正、逆断层的结合。许多由新生代地层组成的盆地，多被地堑构造所控制，例如我国的汾河、渭河地堑盆地。当然，也有视野所能及的小型地堑与地垒构造。③叠瓦状构造。由若干条平行排列的逆断层构成，其上盘在剖面上构成一个接一个的叠瓦状(或称覆瓦状)构造，我国四川龙门山地区有此种构造存在。④除三者比较常见外，在某些特殊场合还能见到以下几种类型：A、环型断层及放射状断层，多见于火山活动区的火山锥附近或穹隆构造的周围，也见于侵入体的周围。近年来，不少地质学家认为天体撞击地球以后的陨击坑周围亦有此种断裂构造，有人认为太湖四周也能见到，故太湖也可能属天体撞击形成的。B、旋扭断层，多见于较大的断裂之旁，是一种规模小的弧形断层，好似主断层派生出来。C、转换断层，是一种在地质填图时不易见到而在研究板块构造时大范围内认识的，特别在研究海底地质构造时十分重要，此处不再详述了。D、关于断层的野外观察，还有一类特大的断层，属于地壳上的深断裂带，也应注意。就目前所知的这些著名的深断裂带，如西太平洋海沟构成的“深断裂带”，北起千岛群岛，向南经日本、琉球、我国的台湾至菲律宾，长达7000千米以上。又如东非大裂谷，南自莫桑比克向北经坦桑尼亚至乌干达以北，长达6000千米。我国东部郯城(山东)至庐江(安徽)的大断裂，呈东北方向延伸，长达2400千米。还有一条，自浙江丽水至广东海丰的大断裂，长度亦可达500千米以上。总的来说，凡被断层切断的地层，这些断层的发生年代应在被切断的最新地层之后，在未被切割的最老地层之前。例如某断层切穿三叠纪地层，而未断及侏罗纪地层，则此断层形成的时间应在三叠纪末较妥。断层年代的确定，对于研究区域地质发展史、成矿作用的时期等都十分重要。而年代问题的确定，主要是在野外解决。