地质学提要

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资源描述

断层1)正断层(1)一般特征:正断层:断层上盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层.一般为倾角大于45度的高角度正断层(60-70度为主),但多数向下变缓,形成铲(犁)式断层。倾角在45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。特点:③断层带内岩石破碎相对不太强烈。②发育于拉张环境;②断面倾角往往较大;(2)正断层组合形式:2)逆断层(1)一般特征:逆断层是指上盘沿断层而相对上升的断层。特点:①发育于挤压环境;②断面倾角总体较缓,如较大时称冲断层;③断层带内岩石破碎、变形相对比较强烈。推覆构造、飞来峰、构造窗规模巨大并且上盘沿低角度波伏起伏的断层面远距离推动的辗掩断层叫做推覆构造。其通常表现为较老岩层被推覆到较新岩层之上。由于后来剥蚀,在外来岩块的包围中间可以局部的露出原地岩块,可称此原地岩块为构造窗。若剥蚀强烈,外来岩块仅局部残留孤立于原地岩块之上,称为之飞来峰。(2)逆冲断层的组合形式:叠瓦式逆冲断层,对冲式逆冲断层、背冲式逆冲断层3)平移断层(1)一般特征:两盘顺断面走向相对滑动的断层。一般把规模巨大的平移断层称为走滑断层,可分为左行平移断层和右行平移断层。特点:①挤压和拉张环境都可以形成;②断面一般较陡;③断层带内变形变质作用往往比较强烈。(2)平移断层的组合形式及有关的一些现象断层的要素岩层受力发生断裂,沿断裂而发生显著的位移则称为断层断层的几何学要素断层面:岩石发生断裂时,两部分岩块之间滑动的破裂面。断层线:断层面与地面的交线。断盘:断层面两侧相对滑动的岩块断层的运动学要素相当点:指未断前的一个点在断层移动以后分成两个相邻的点。相当层:指同一地层由于断层移动而分别在断层的两盘出现。断层的位移:断层两盘相对运动量的大小,分滑距和断距。断距:被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距离,与观测方向有关。滑距:断层两盘实际的位移距离。断层的分类一、断层的形态分类根据断层走向与岩层走向的关系分类走向断层:断层走向与地层走向一致;倾向断层:断层走向与地层倾向一致;斜向断层:断层走向与地层走向斜交;顺层断层:断层面与地层层面重合。根据断层走向与伴生褶皱(或区域构造线)之间的几何关系分类纵断层:断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向基本一致。横断层:断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向基本垂直;斜断层:断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向斜交。二、根据断层两盘相对运动方向分类正断层,逆断层,平移断层断层的成因分析一、安德森断裂模式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。断层面是一个剪裂面,σ1(主压应力)与两剪裂面的锐角分角线一致,σ3(最小压应力或最大拉应力)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,断层两盘垂直于σ2(中间应力)方向滑动。(应力以压应力为正值,所以应力增大为压应力值增大,应力减小为拉应力增大)形成正断层的应力状态是:σ1直立、σ2和σ3水平,σ2与断层走向一致,上盘顺断层倾斜向下滑动。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。形成逆(冲)断层的应力状态是:最大主应力轴(σ1)和中间主应力轴(σ2)是水平的,最小主应力轴(σ3)是直立的,σ2平行于断层面走向。水平挤压有利于逆冲断层的发育。形成平移断层的应力状态是:最大主应力轴(σ1)和最小主应力轴(σ3)是水平的,中间主应力轴(σ2)是直立的,断层面走向垂直于σ2,滑动方向也垂直于σ2,两盘顺断层走向滑动。二、正断层的形成机制1、局部性拉伸作用侧向或垂向挤压下形成背斜,在外弯层诱导出与背斜枢纽垂直的顺层张应力,垂向上由于岩层的自重或背斜上拱力造成主应力。当背斜发生倾伏时,则沿枢纽方向引起局部拉伸,在垂直方向上同样存在着主压应力,因此形成垂直于背斜枢纽方向的横张断层。2、区域性构造应力作用侧向拉伸形成的沉积盆地,其边缘自然造成了正断层要求的应力状态,经常见于盆地边缘的同沉积断层就是这种应力状态形成的正断层。差异升降运动也可在升与降过渡的挠曲地段产生正断层,三、逆断层的形成机制1、高角度冲断层的形成机制(1)侧向挤压作用:高塑性物质沿垂直于挤压的力向上发生塑性剪切滑动的结果。(2)差异升降运动:造山带中与深成岩浆活动有关的高角度逆冲断层(岩浆侵入,σ1直立)断层上切到盖层中,断层走向与岩浆侵入侵入面延伸方向平行。发育于褶皱带前缘与毗邻沉积盆地之间的冲断层是沿垂直的剪切作用所产生的一组扭裂面发育而成的,而垂直的剪切作用是由差异升降运动所引起的。2、低角度逆掩断层的形成机制(1)由褶皱进一步发展而成的延伸逆断层:水平挤压作用(两侧挤压不均,差异挤压)产生倒转翼,在持续的变形过程中沿剖面X型扭裂面中的一组被拉薄,最后被剪断,形成延伸逆断层。(2)与褶皱同时发育的破裂逆断层:脆性岩层在水平挤压作用下可以形成开阔褶皱,同时也很快破裂,形成一系列剖面X型扭裂面,并进一步发展成破裂逆断层。(3)早于褶皱形成的剪开逆断层:剪开逆断层形成前,地层并无明显褶皱现象,但它的形成仍旧同强烈水平挤压作用有关。剪开逆断层出现以后,地层连同断层面可以再一同褶皱。3、逆冲推覆构造的形成机制主要是水平推挤力,重力也起一定的作用。四、平移断层的形成机制1、由侧向挤压中不同的岩块在垂直于纵向逆断层或褶皱枢纽方向上不等程度的推进而形成,规模一般不大,常终止于褶皱倒转翼或逆断层上,其旋向无一定规律。2、由侧向挤压作用产生的平面X型扭裂面发展而成的平移断层,一般规模较,大旋向具有一定规律,其较前一种更为普遍断层的标志(一)、地貌标志1.断层崖2.断层三角面3.错断山脉4.串珠、带状分布的湖泊和泉水5.水系的变化(二)、构造标志1.构造不连续性2.断层面的存在:断面标志——擦痕、阶步、纤维状晶体和摩擦镜面擦痕:是保留在断面上的摩擦痕迹,表现为一系列彼此平行且较均匀的细而密的条带,其一端粗而深,另一端细而浅。阶步:是顺擦痕方向的局部阻力的差异或因断层间歇性活动的挫顿而形成的垂直于擦痕的小台阶。摩擦镜面:在硬脆岩石中,断层面被强烈摩擦而碾平磨光形成的光滑镜面。3.强变形带的出现如强烈劈理化带和强烈碎裂带4.断层构造岩1)断层角砾岩:2)断层碎裂岩:3)超碎裂岩(微角砾岩)4)玻化岩(假熔岩)5)断层泥6)构造透镜体构造透镜:被压碎之角砾岩有时呈透镜状,形成构造透镜体。构造透镜体的形成方式有二:其一,是由于挤压作用产生的平面及剖面上两组共轭扭节理把岩石切割成菱形块体,沿扭裂面的滑动使得菱形岩块的四周棱角被磨去,形成构造透镜体。其二,由于顺层拉伸,使夹在塑性岩层之中的脆性岩石被拉断而成构造透镜体。(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(五)、同一岩层岩相和厚度的急剧变化(六)地球物理学标志(地震剖面):常出现断面波、反射波不连续、空白区等。断层的观察与研究运动方向牵引构造:断层两盘受摩擦拖曳而发生弯曲的现象。弧形凸出的方向指示本盘的相对动向。逆牵引构造:发育在正断层的下降盘,弧形弯曲的凸出方向指示对盘动向。解释:由于这类正断层的倾角均有向下变小的趋势,因此当其上部被拉开并出现裂口时,必然产生顺着上盘下降的拖力,将断层近旁的上盘地层拖向裂口填补空间,使得上盘地层呈现向上凸出的弧形弯曲擦痕:是保留在断面上的摩擦痕迹,表现为一系列彼此平行且较均匀的细而密的条带,其一端粗而深,另一端细而浅,手感光滑的方向指向对盘的相对动向。阶步:是顺擦痕方向的局部阻力的差异或因断层间歇性活动的挫顿而形成的垂直于擦痕的小台阶。一般面向对盘的运动方向。反阶步正好相反。羽状节理与断面两侧小褶皱羽状张节理与主断层所交锐角指示节理所在盘的运动方向。断层派生的两组剪节理中,与主断层小角度相交的那组节理与主断层的锐夹角指示本盘的运动方向。断层效应断层效应是指断层活动引起的岩层视错动。受断层面产状、断层真位移,地层产状,观察剖面的控制。节理:节理是岩石中的裂隙或破裂面,沿着节理面两侧的岩块基本上没有发生过相对位移或没有明显的相对位移第一节节理的分类一、根据节理的成因分类原生节理:在成岩过程中形成的.柱状节理:与熔岩流面垂直,岩柱体横断面多呈六边形,也有呈五边形、四边形者。其成因一般认为与熔岩流冷缩有关.构造节理:由内动力地质作用(主要是构造运动)产生的节理.它往往与褶皱和断层紧密相伴非构造节理(其他成因节理):在外动力地质作用下形成的二、节理与有关构造的几何关系分类:1.根据节理产状与岩层产状的关系划分:(1)走向节理:节理走向与所在岩层的走向大致平行的节理.(2)倾向节理:节理走向与所在岩层的走向大致垂直的节理.(3)斜向节理:节理走向与所在岩层的走向斜交的节理.(4)顺层节理:节理走向与所在岩层的层面大致平行的节理.2.根据节理产状与褶皱轴方位之间的关系划分:(1)纵节理:节理走向与褶皱轴向平行的节理.(2)横节理:节理走向与褶皱轴向直交的节理.(3)斜节理:节理走向与褶皱轴向斜交的节理.三、节理的力学性质分类可将节理划分为剪节理和张节理两类:1.张节理是由张应力作用而形成的破裂面张节理是在平行于节理面的压应力或垂直于节理面的张应力作用下形成的,因此,张节理面的垂线方向代表σ3方向,张节理与应变椭球体的最大应变轴A轴直交.2.剪节理是由剪切力作用而产生的破裂面。由剪应力作用形成的节理,理论上应成对出现,两组剪节理的发育程度不一致两组共轭剪节理的交线方向代表σ2轴,两组共轭剪节理面的夹角的平分线分别代表σ1和σ3轴的方向.一般来说,σ1位于锐夹角平分线的方向,σ3位于钝夹角平分线的方向.如果是韧性岩层,经过压扁作用,节理发生旋转,锐角等分线可以变为钝角等分线。节理类型内容剪节理张节理产状稳定、延伸远多变化、延伸短节理面平直光滑、有擦痕粗糙不平、无擦痕与砾石等关系切割砾石、砂粒等绕过砾石组合形式“X”型,切割岩层呈棋盘或菱形,等间距排列不规则的树枝状,追踪张,雁列式,放射状、同心环状节理面组成羽状微裂面组成有时有侧裂现象尾端形态折尾、菱形环、分叉,反映两组剪节理的结合方式树枝状、多级分枝、杏仁结环等不规则形态3.缝合线构造是一种呈幅度不等的尖锐锯齿状破裂面,是一种与节理相近似的小型构造,常见于不纯灰岩中,表现为一系列尖峰构成的折线。特点:(1)多发育于碳酸盐岩石中,如石灰岩、白云岩,碎屑岩中也可见到。(2)缝合线构造的型式有锥状、柱状。(3)多数缝合线构造的产状都是平行岩层层面的,也有斜交岩层面产出的.(4)缝合线构造的成因是岩石中先存在微破裂面,转化成无数细小尖峰突起的缝合面.(5)缝合线构造的应力状态:缝合线构造的峰尖方向指示最大主应力σ1方向.四、雁列节理和雁列脉概念:雁列节理是一组成雁行式斜列的节理,如若雁列节理被岩脉或矿脉所充填,则称为雁列脉.五、节理的裂开-愈合作用:节理常常被矿物质充填而形成岩脉溶液侵入节理空间并使节理两壁张开而形成的岩脉称之为扩张性岩脉;如果由溶液与围岩交代以占有空间而形成的岩脉叫做非扩张性岩脉。六、节理组和节理系节理组:在一次构造作用的统一构造应力场中形成的,产状基本一致,力学性质相同的一群节理称为节理组.节理系:在一次构造作用的统一构造应力场中形成的两个或两个以上的节理组称为节理系。第二节节理的分期与配套节理的分期就是将一个地区不同构造时期、不同构造应力场所形成的节理进行区分,把同一构造期和同一构造应力场所形成的节理组合在一起.主要依据节理组以及节理系之间的交切关系:错开,限制,互切,追踪、利用和改造节理配套就是将在一定构造时期的统一构造应力场中形成的各组节理组合成一定的系列,鉴别那些不同方向的节理或节理组是否是形成于同一构造时期,并且是否是形成于同一构造应力场的作用,能否配套成为共轭“X”型节理系.第三节不同地质背景上发育的节理节理与褶皱横弯褶皱过程中发育的节理1)放射状张节理:分布在褶皱的穹拱部位,与褶皱同期形成.2)同心状张节理:分布在褶皱的穹拱部位,与褶皱同期形成.纵弯褶皱过程中发育的节理1.平面“X”型剪节理形成于褶皱形成之前或褶皱形成的早期,两组节理的交线与层面垂直,分布具有区域性特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