断层构造

第XX章断层构造§1断层的几何要素和位移一、断层的几何要素断层面(aultsurfaceorplane)空间位置，由走倾向、倾角定之。断层线（faultline）断层带（faultzone）断盘：上盘（hangingwall），上升盘（upthrow），下盘（footwall），下降盘（downthrow）二、位移（desplacement）直移运动、旋转运动（一）滑距（slip）以相应点为参照系，两个时应点间的真正位移称为总滑距（ab）（netdesplacement）1、滑距（strikeslip）（ac）2、倾斜滑距（dipslip）（cb）3、水平滑距（horizontalslip）（am）（二）断距（sepration）两对应层之距离1、垂直被错岩层走向的剖面上测得（1）地层断距（stratigraphicslip）(ho)（2）铅直地层断距（vraticedstratigraphislip）（hg）（3）水平断距（horizontalslip）(hf)2、垂直于断层走向的剖面上除铅直地层断距相等外，其余均大于前者，故称视断距。§2断层分类一、断层与有关构造的几何关系分类（一）根据断层与岩层走向的方位关系分：走向断层倾向断层斜向断层顺层断层（二）根据断层与褶皱枢纽走向或区域构造线之间关系分：纵断层横断层斜断层二、按断层两盘相对运动方向分1、正断层（NormalFault）2、逆断层（ReversFault）3、平移断层（transcurrent）●左行平移（leftfaults）●右行平移（rightfaults）斜交断层走向滑动的断层，即1、2、3两两组合命名4、枢纽断层（hingefault）逆冲断层－新藏公路峡南桥J1yerP1（一）逆冲推覆构造（ThrustFaulds）●原地岩块（系统）（Autochthon）●外来岩块（系统）（Allochthon）●逆冲岩席（片）（ThrustSheet）●逆冲推覆构造或推覆构造（Nappe）●构造窗（FenestllaorWindow）●飞来峰（Klippe）（二）、伸展构造类型（extensionalstructure）正断层、组合型式：1、地堑和地垒（grabenhorst）主要由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层组成，两条走向基本一致正断层之间为下降盘，巨型者即为裂谷（rift）；地垒与地堑正好相反。2、阶梯状断层（stepfault），箕状构造（besinrange/hemigra-ben）、盆岭构造（basinandragestep）（3）环状和放射状断层（4）雁行式断层（5）大型断陷盆地如华北、松江、江汉、萍乐等（6）裂谷（系）（riftsystem）◆大洋裂谷（oceanicrift）－大西洋◆大陆裂谷（contineatalrift）－东非裂谷◆陆间裂谷（intercontinentarift）红海◆大陆裂谷→陆间裂谷→大洋裂谷为一演化序列◆我国华北平原新生代裂谷，白垩纪沂沐裂谷以及攀西裂谷等。grabeninthisalluvialfan.（7）剥离（拆离）断层（detachment）为一上陡下缓的大型铲状正断层（listric-normalfault）。主要产出于盖层与基底之间，上盘包括一套正断层组合，发育区域隆起背景上，是岩石圈多层次拆离，盖层在基底上滑脱的具体表现，具有垂向分带性即：表层次为正断层组合；中层次为塑性变形为主的韧性剪切（8-15km）；深层次，伸展塑性流变。（8）重力滑动构造（gravitysliding－spreading）组成：下伏系统、润滑层、滑面、滑动系统分带：后缘拉伸带、中部滑动带、前缘推挤带三、走滑断层（strikeslipfault）走向滑动断层即大型平移断层，两盘直立相对水平滑动。人们对走滑断层的认识比对正，逆断层的认识要晚，地质学家在19世纪就认识了正逆断层，而走滑断层20世纪初才被发现。1、走滑断层的基本特征（1）主要特点①走滑断层包括一系列与主断层带平行或近微小角度相交的次级断裂组成，单条断裂沿伸一般不远，各级断裂分叉交织，常呈发辫状。②常伴有雁列褶皱及断层以及断层隆起与断陷盆地。③断层两盘地层一岩相带成递进式依次错开，时代愈老错移越大。④断层常呈直线延伸，甚至穿过起伏很大的地形仍保持直线形，航卫片上显示良好的线性。⑤根据断层两盘运动方向分为左行和右行。⑥力学性质具双重性即以剪切为主，又具有拉张或挤压，前者称张剪性，后者称压剪性走滑断层。2、走滑断层的内部应力状态和有关构造（1）应力状态（2）走滑断层弯曲引起的应力应变场（3）走滑断层交切引起的挤压和拉伸（4）尾端应力状态3、有关伴生构造（1）雁行式褶皱（2）牵引式弯曲4、拉分盆地（pullapartBasin）B.C.Burchfiel，1966年研究圣安德列斯走滑断层系控制的死谷盆地时首次提出。拉分盆地的演化5、花状构造花状构造是走滑断层的一种特殊构造。剖面上一条走滑断层自下而上成花状撒开，故称花状构造。根据结构特征和力学性质可以分为正花状构造和负花状构造。§3断层成因机制一、安德森模式（E.M.Anderson，1957）二、哈佛奈模式（W.Hafner1951）§4断层岩（一）碎裂岩系列（二）糜棱岩系列A、B：断层角砾岩（显微照片）－新藏公路峡南桥C：断层角砾岩（原岩为侏罗系火山岩）－安徽肥东龙山ABCA：花岗质糜棱岩受后期脆性断裂作用成为花岗质角砾岩－郯庐断裂B：大理岩质角砾岩－郯庐断裂AB右：糜棱岩中的石英塑性变形（拔丝构造）－新疆中巴公路盖孜水文站左：长英质糜棱岩中的石英拔丝构造－中巴公路布伦口动态重结晶石英的静态恢复－新疆塔什库尔干钙质糜棱岩中的“δ”形旋转残斑－新藏公路128Km钙质糜棱岩中的“鞘褶皱”－北京西山钙质糜棱岩－胜利油田纯梁采油厂招待所§5断层效应广义的断层效应是断层引起的各种现象，这里讨论的是走向断层、横断层、斜向断层引起的视错动。一、走向断层引起的效应地层重复和缺失的6种情况断层性质断层产状和岩层产状的关系二者相反断层倾角大于地层倾角断层倾角小于地层倾角正断层地层重复（A）地层缺失（B）地层重复（C）逆断层地层缺失（D）地层重复（E）地层缺失（F）两盘运动方向下降盘出现新地层下降盘出现新地层上升盘出现新地层二、横断层引起的效应（一）、正（逆）断层引起的效应（二）、平移断层引起的效应（三）、平移正（逆）断层引起的效应1、没错动，滑移线平行岩层在断层面上的迹线。2、滑移线在迹线下侧，剖面上看正断层、平面上看平移断层。3、滑移线在迹线上侧，剖面上看逆断层，平面上看平移断层。（四）、横断层错断褶皱引起的效应褶皱的核部宽窄发生变化。§6断层的观察与研究一、断层的识别或确定（一）地貌标志1、断层崖；2、断层三角面；3、错断的山脊；4、山岭和平原的突变；5、串珠状湖泊洼地；6、泉的带状分布；7、水系特点TheSanAndreasfaultprovidesabeautifulexampleoftran-sformfaultsoncontinents.Featuresassociatedwithtransformfaultsonlandincludeoffsetdrainagesandlinearvalleys.ThisfaultedglacialmoraineintheSierraNevadaMountainsisanexcellentexampleofthelawofcross-cuttingrelationships.（二）构造标志（三）地层标志—重复与缺失（前述6种情况）（四）岩浆活动与矿化作用（五）岩相与厚度的急变二、断层面产状的测定三、断层两盘相对运动方向的确定（一）根据两盘新老关系（前述走向地层6种情况）（二）横（斜）断层切割褶皱构造（三）牵引构造（三）擦痕与阶步：正、反阶步和擦抹晶体的厚度变化判断运动方向。左行平移断层形成的水平擦痕－安徽霍邱四十里长山（四）根据断层两侧派生构造的羽状剪节理、张节理即拖曳褶皱来判断断层运动方向。（五）根据断层角砾岩来判断断层运动方向。四、断层作用时间性（一）确定地层形成时间：①根据是否切穿不整面来确定地层形成时代；②岩脉、岩体相互切割关系和其同位素年龄；③同一构造应力场作用下的力学成因分析；④重力构造，根据卷入的最新地层和为被切割的上覆最老的地层来确定。（二）长期活动的断层分析1、地层发育、厚度、岩相变化等情况显著差异；2、大型走滑断层，错距不同、控制盆地边界的同沉积地层；3、受地层控制的岩浆多期活动，多期成矿作用；4、不同时期活动的地层其力学性质、断层岩的性质及强度差异；五、同沉积断层同沉积断层主要特点：示图1、一般为走向正断层，剖面上呈勺状或犁式；2、上盘地层明显增厚，生长指数=下降盘厚度/上升盘厚度；3、断距随深度增大，地层愈老，断距愈大；4、常在上盘发育反牵引构造（Reversdragstructure）。Recentnewimagesoftheoceanfloorrevealmanydetailsoftransformfaultsandfracturezones,which,untilnow,wereunavailable.闪长玢岩岩墙充填于平移断层－安徽霍邱四十里长山被花岗岩岩墙充填的平移断层－安徽霍邱四十里长山δμzz肥东龙山NNE向走滑断层（断层面上发育纤维状凹凸棒）二叠系栖霞组灰岩中的横断层－巢湖北部山区177高地南部