第六章斷層-2

1、u 斷層效應(yīng)斷層效應(yīng)u 斷層的觀察和研究斷層的觀察和研究u 同沉積斷層同沉積斷層u 韌性斷層韌性斷層u 區(qū)域性大斷裂區(qū)域性大斷裂第六章 斷層u 斷層效應(yīng)斷層效應(yīng)u 斷層的觀察和研究斷層的觀察和研究u 同沉積斷層同沉積斷層u 韌性斷層韌性斷層u 區(qū)域性大斷裂區(qū)域性大斷裂第六章 斷層 廣義的斷層效應(yīng)是指斷層作用引起的各種現(xiàn)象。狹義的斷層效應(yīng)是指單斜巖層中斷層引起地層關(guān)系的變化和巖層的平面視錯(cuò)動(dòng)。1）斷層走向與巖層走向一致；(走向斷層效應(yīng))2）斷層走向與巖層走向直交。(傾向斷層效應(yīng))* *走向斷層引起的效應(yīng)走向斷層引起的效應(yīng) 走向斷層錯(cuò)切巖層后的效應(yīng)主要表現(xiàn)在造成兩盤(pán)斷層的缺失和重復(fù)。 缺失是指一套

2、順序排列的地層中的一層或數(shù)層在夷平地面上或剖面上斷失的現(xiàn)象； 重復(fù)是指一套順序排列的地層中的一層或數(shù)層在夷平地面上或剖面上重復(fù)出現(xiàn)的現(xiàn)象。 斷層性質(zhì)的不同、斷層與巖層傾斜關(guān)系、傾角大小決定了地層的重復(fù)和缺失(效應(yīng))。下降盤(pán)出現(xiàn)新地層下降盤(pán)出現(xiàn)新地層上升盤(pán)出現(xiàn)新地層 以上討論的地層重復(fù)和缺失，是剝蝕夷平作用使兩盤(pán)處于同一水平地面上表現(xiàn)的結(jié)果。* *傾向斷層引起的效應(yīng)傾向斷層引起的效應(yīng)1）平移斷層引起的效應(yīng) 傾向斷層順斷層面走向滑動(dòng)時(shí)，剖面上會(huì)表現(xiàn)為正、逆斷層。 順錯(cuò)斷巖層傾向滑動(dòng)的一盤(pán)剖面上表現(xiàn)為上升盤(pán)。2）正（逆）斷層引起的效應(yīng) 當(dāng)傾向斷層的兩盤(pán)順斷層面傾斜滑動(dòng)時(shí)，侵蝕夷平后的兩盤(pán)巖層表現(xiàn)為水

3、平錯(cuò)移，給人以平移斷層的假象。 水平地層斷距的大小決定于總滑距和巖層傾角。3）平移正(逆)斷層或正(逆)平移斷層引起的效應(yīng)跡線：地層與斷面的交線。（1）滑移線與巖層在斷面上的跡線平行；（2）滑移線位于巖層在斷面上跡線的下側(cè)；（3）滑移線位于巖層在斷面上跡線的上側(cè)；4）橫斷層錯(cuò)動(dòng)褶皺引起的效應(yīng)當(dāng)褶皺被橫斷層切斷后，平面上表現(xiàn)為:斷層兩盤(pán)中褶皺核部寬度變化;褶皺軸跡的錯(cuò)移之效應(yīng)。(1)當(dāng)橫斷層以平移斷層性質(zhì)錯(cuò)斷褶皺時(shí)，褶皺核部寬度不產(chǎn)生變化。褶皺軸跡錯(cuò)移，錯(cuò)移距離平移量。（2）如果兩盤(pán)順斷層傾斜滑動(dòng)，則兩盤(pán)中褶皺核部寬度不等，背斜上升盤(pán)中核部變寬，向斜上升盤(pán)中核部變窄。 褶皺軸跡錯(cuò)移，錯(cuò)移距離平移

4、量，上升盤(pán)褶皺軸跡向軸面傾向方向移動(dòng)。 （3）如果順斷層面斜向滑動(dòng)，褶皺核部寬度發(fā)生變化，而且軸跡被錯(cuò)開(kāi)。立體圖立體圖立體圖立體圖剝蝕夷平后剝蝕夷平后剝蝕夷平后剝蝕夷平后背斜背斜向斜向斜* *斷層引起效應(yīng)的識(shí)別斷層引起效應(yīng)的識(shí)別平移斷層u 斷層效應(yīng)斷層效應(yīng)u 斷層的觀察和研究斷層的觀察和研究u 同沉積斷層同沉積斷層u 韌性斷層韌性斷層u 區(qū)域性大斷裂區(qū)域性大斷裂第六章 斷層* *斷層的識(shí)別斷層的識(shí)別1）地貌標(biāo)志（1）斷層崖由于斷層兩盤(pán)的相對(duì)滑動(dòng)，斷層的上升盤(pán)和下降盤(pán)之間所形成的陡崖稱為斷層崖。華山斷層滇池?cái)鄬优璧嘏c山脈間列的盆嶺地貌（2）斷層三角面（3）錯(cuò)斷的山脊（4）山嶺和平原的突變（5）串

5、珠狀湖泊洼地（6）泉水帶的分布斷裂活動(dòng)形成的竄珠狀泉水（7）錯(cuò)斷的水系、河流阿爾金斷裂造成疏勒河左行偏轉(zhuǎn)（衛(wèi)星影像）疏勒河阿爾金斷裂2）構(gòu)造標(biāo)志（1）錯(cuò)斷線狀、面狀地質(zhì)體（2）構(gòu)造強(qiáng)化 在一套正常地質(zhì)體中，突然出現(xiàn)諸如產(chǎn)狀的急變、多變、變陡，節(jié)理化、劈理化和片理化密集帶的出現(xiàn)，小褶皺的劇增等現(xiàn)象。構(gòu)造透鏡體3）巖漿活動(dòng)和礦化作用 大斷層尤其是切割很深的大斷裂常常是巖漿和熱液運(yùn)移的通道和儲(chǔ)聚場(chǎng)所。如果巖體、礦化帶或硅化等熱液蝕變帶沿一條線斷續(xù)分布，常常指示有大斷層或斷裂帶的存在。一些放射狀或環(huán)狀巖墻也指示放射狀斷裂或環(huán)狀斷裂的存在。 如果一地區(qū)的沉積巖相和厚度沿一條線發(fā)生急劇變化，可能是斷層活動(dòng)

6、的結(jié)果。斷層引起巖相和厚度的急變有兩種情況，一種情況是控制沉積盆地和沉積作用的同沉積斷層的活動(dòng)，它會(huì)引起沉積環(huán)境沿?cái)鄬釉谄鋬杀P(pán)發(fā)生明顯變化，巖相和厚度因而發(fā)生顯著差異； 另一種情況是，斷層的遠(yuǎn)距離推移，使相隔甚遠(yuǎn)的巖相帶直接接觸。4）巖相與厚度的急變* *斷層面產(chǎn)狀的測(cè)定斷層面產(chǎn)狀的測(cè)定1）野外直接測(cè)量；2）“V”字型法則；3）三點(diǎn)法；4）斷層伴生和派生的小構(gòu)造；* *斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的確定斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的確定1）兩盤(pán)地層的新老關(guān)系（1）走向斷層（縱斷層）： 兩盤(pán)正常地層上升盤(pán)地層相對(duì)老，下降盤(pán)相對(duì)新； 兩盤(pán)倒轉(zhuǎn)地層或(正常)或地層傾角斷層傾角上升盤(pán)斷層相對(duì)新，下降盤(pán)地層相對(duì)老。（2

7、）橫斷層： 橫穿背斜上升盤(pán)的背斜核部變寬，下降盤(pán)核部變窄； 橫穿向斜上升盤(pán)的向斜核部變窄，下降盤(pán)核部變寬。 斷層兩盤(pán)緊鄰斷層 (帶)的巖層在斷層兩盤(pán)相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中發(fā)生的明顯弧形彎曲(牽引褶皺)構(gòu)造。牽引構(gòu)造的總體規(guī)律是:正牽引：弧形彎曲的突出方向指示本盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向；主要發(fā)育于次生斷層中；逆牽引（反牽引）：弧形彎曲的突出方向指示對(duì)盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向； 主要發(fā)育于同沉積斷層中；2）牽引構(gòu)造斷層中的牽引構(gòu)造及其指示的兩盤(pán)滑動(dòng)方向斷層中的牽引構(gòu)造及其指示的兩盤(pán)滑動(dòng)方向逆牽引構(gòu)造 在硬而脆的巖石中，擦面常被磨光和重結(jié)晶，有時(shí)附以鐵質(zhì)、硅質(zhì)或碳酸鹽質(zhì)等薄膜，以至光滑如鏡而稱為磨擦鏡面。 擦痕和階步是斷層兩盤(pán)相對(duì)

8、錯(cuò)動(dòng)在斷層面上因磨擦等作用而留下的痕跡。3）擦痕和階步（1）擦痕： 擦痕是兩盤(pán)巖石被磨碎的巖屑和巖粉在斷層面上刻劃的結(jié)果，為一組比較均勻的平行細(xì)紋。 擦痕有時(shí)表現(xiàn)為一端粗而深，一端細(xì)而淺。由粗而深端向細(xì)而淺端一般指示對(duì)盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。 如用手指順擦痕輕輕撫摸，可以感覺(jué)到順一個(gè)方向比較光滑，相反方向比較粗糙，感覺(jué)光滑的方向指示對(duì)盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。（2）階步： 階步是在斷層滑動(dòng)面上與擦痕直交的微細(xì)陡坎。 在斷層滑動(dòng)面上有時(shí)可看到一片片纖維狀礦物晶體，如纖維狀石英、纖維狀方解石及綠簾石、葉臘石等。它們是在兩盤(pán)錯(cuò)動(dòng)過(guò)程，在相鄰兩盤(pán)逐漸分開(kāi)時(shí)生長(zhǎng)的纖維狀晶體，這類(lèi)纖維狀晶體稱為擦抹晶體，許多擦痕實(shí)質(zhì)上就是十分細(xì)微

9、的擦抹晶體。當(dāng)斷層面暴露時(shí)，各纖維狀晶體常被橫向張裂隙拉斷而形成一系列微小階梯狀斷口和微細(xì)陡坎(階步)。正階步：階步的陡坎一般面向?qū)ΡP(pán)的運(yùn)動(dòng)方向。陡坎指示對(duì)盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。反階步：反階步的陡坎指示本盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向，與階步指示的位移方向 帕特森（1958）通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了反階步的存在。正階步的眉峰常常稍成弧形彎轉(zhuǎn)。反階步的眉峰常常成棱角直切。4）羽狀節(jié)理5）斷層兩側(cè)小褶皺張節(jié)理：與主斷層的銳夾角指示本盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向；小角度剪節(jié)理：與主斷層的銳夾角也指示本盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。小褶皺：與主斷層的銳夾角也指示對(duì)盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向6）斷層角礫巖 如果斷層切割并銼碎某一標(biāo)志性巖層或礦層，根據(jù)該層角礫在斷層面上的分布可以推斷斷層兩盤(pán)相對(duì)

10、位移方向， 有時(shí)斷層角礫成規(guī)律性排列，這些角礫變形的AB面與斷層所夾銳角指示對(duì)盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。* *斷層巖斷層巖 斷層帶中或斷層兩盤(pán)巖石在斷層作用中被改造（搓碎、碾磨，甚至重結(jié)晶）形成的，且具有特征性結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和礦物成分的巖石。 1）碎裂巖系列脆性斷層斷層角礫巖 碎粒巖碎粉巖、超碎裂巖假玄武玻璃或玻化巖斷層泥（1）斷層角礫巖 斷層角礫巖是由保持原巖特點(diǎn)的巖石碎塊組成。角礫膠結(jié)物為磨碎的巖屑、巖粉以及巖石壓溶物質(zhì)和外來(lái)物質(zhì)。一般大小在2mm以上。（2）碎粒巖 碎粒巖是被斷層兩盤(pán)研磨的更細(xì)的斷層巖，組成碎粒巖的是原巖的巖粉或細(xì)粉，或是原巖的礦物碎粒。巖石顆粒大小為0.12mm。（3）碎粉巖 巖石顆粒被

11、研磨的極細(xì)，粒度比較均勻。顆粒大小小于0.1mm。（4）?；瘞r、假玄武玻璃 巖石在強(qiáng)烈研磨和錯(cuò)動(dòng)過(guò)程中局部發(fā)生熔融，而后又迅速冷卻，會(huì)形成外貌似黑色玻璃質(zhì)的巖石。（5）斷層泥 巖石在強(qiáng)烈研磨中成為泥狀，單個(gè)顆粒一般不易分辨，而且較大碎粒含量有限，其未發(fā)生固結(jié)。2）糜棱巖系列韌性斷層 糜棱巖的特點(diǎn)是顆粒細(xì)小，具有固態(tài)流動(dòng)造成的條帶定向構(gòu)造，空間產(chǎn)狀上位于一個(gè)窄帶。糜棱巖的細(xì)?；皇茄心コ傻模撬苄宰冃蝿?dòng)態(tài)重結(jié)晶的結(jié)果，是原巖中初始大顆粒細(xì)?；兂稍S多亞顆粒和新生顆粒的集合體。* *斷層作用的時(shí)間性斷層作用的時(shí)間性1）斷層活動(dòng)時(shí)間的確定相對(duì)活動(dòng)時(shí)間 斷層作用的時(shí)間性涉及斷層形成和活動(dòng)時(shí)間以及長(zhǎng)期活

12、動(dòng)(演化)兩個(gè)方面。（1）角度不整合法 存在于地層角度不整合地區(qū)，利用斷層與同期變形的地層、褶皺的相互關(guān)系確定形成時(shí)期。斷層形成于卷入同期變形地層(下伏地層)中最新地層之后和上伏未卷入同期變形地層中最老地層形成時(shí)代之前。（2）穿插法 利用斷層和侵入體(巖體、巖脈)和礦脈穿插關(guān)系確定形成時(shí)期。若斷層形成于侵入體之前，則可能被侵入體所穿切；若斷層形成于侵入體之后，則可能穿切侵入體。通過(guò)確定侵入體和礦脈形成的時(shí)間，則可以確定斷層是形成于侵入體或礦脈之前還是之后。（3）組合法 利用斷層和褶皺或者其它斷層的組合關(guān)系確定形成時(shí)期。在同一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制下構(gòu)造活動(dòng)期間，所形成的褶皺、斷裂之間存在有規(guī)律的幾何關(guān)

13、系和成因聯(lián)系。查明這次構(gòu)造作用時(shí)期就確定了斷層的形成時(shí)間。2）斷層長(zhǎng)期活動(dòng)分析 斷層在一個(gè)構(gòu)造旋回中，在其激化時(shí)期活動(dòng)，同時(shí)在相對(duì)寧?kù)o時(shí)期也活動(dòng)，即斷層活動(dòng)表現(xiàn)為持續(xù)性；同一場(chǎng)構(gòu)造旋回中形成的斷層在斷層活動(dòng)性質(zhì)和方向上相對(duì)是穩(wěn)定的，但也可以有一定程度的變化。 有的斷層在活動(dòng)一定時(shí)期厚靜止，以后又再活動(dòng)，使斷層活動(dòng)顯示出多期性、長(zhǎng)期性的發(fā)展演化特征和性質(zhì)。u 斷層效應(yīng)斷層效應(yīng)u 斷層的觀察和研究斷層的觀察和研究u 同沉積斷層同沉積斷層u 韌性斷層韌性斷層u 區(qū)域性大斷裂區(qū)域性大斷裂第六章 斷層 同沉積斷層稱為生長(zhǎng)斷層，是在沉積過(guò)程中長(zhǎng)期發(fā)育，逐漸“生長(zhǎng)”起來(lái)的斷裂。其在沉積盆地形成發(fā)育過(guò)程中控制

14、盆地不斷沉降、沉積以及盆地外側(cè)不斷隆起。* *定義定義* *發(fā)育部位發(fā)育部位 主要發(fā)育于伸展性斷陷盆地邊緣，尤其是大、中型斷陷盆地的邊緣，常常繼承基底斷層而發(fā)育。* *主要特征主要特征第一，同沉積斷層一般為走向正斷層，在剖面上常呈 上陡下緩的凹面向上的鏟狀；第二，上盤(pán)（即下降盤(pán)）地層明顯增厚；第三，斷距隨深度增大，地層時(shí)代愈老，斷距愈大；第四，同沉積地層上盤(pán)常發(fā)育逆牽引構(gòu)造。逆牽引一般構(gòu)成背斜，與斷層走向一致延伸。背斜頂點(diǎn)或轉(zhuǎn)折端向深部逐漸偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)軌跡與斷層面大致平行。同沉積斷層的活動(dòng)時(shí)間和速率分析u 斷層效應(yīng)斷層效應(yīng)u 斷層的觀察和研究斷層的觀察和研究u 同沉積斷層同沉積斷層u 韌性斷層韌

15、性斷層u 區(qū)域性大斷裂區(qū)域性大斷裂第六章 斷層* *定義定義韌性斷層：又稱韌性剪切帶，是巖石在塑性狀態(tài)下發(fā)生連續(xù)變形的狹窄高剪切應(yīng)變帶，無(wú)宏觀的破裂面，形成于地殼較深層次。* *剪切帶的基本類(lèi)型剪切帶的基本類(lèi)型剪切帶：是平面狀或曲面狀的高剪切應(yīng)變帶，其長(zhǎng)寬比至少大于51。1）根據(jù)剪切帶發(fā)育的物理環(huán)境和變形機(jī)制分類(lèi)：脆韌性剪切帶：存在不連續(xù)界面，既有塑性變形，又有脆性變形。韌性剪切帶： “斷而未破，錯(cuò)而似連” 。2）根據(jù)剪切帶的幾何產(chǎn)狀和運(yùn)動(dòng)方式：正斷（滑覆）型剪切帶平移（走滑）型剪切斷層逆沖型剪切帶* *韌性斷層內(nèi)的變形特征韌性斷層內(nèi)的變形特征1）先存構(gòu)造在剪切帶中的變形2）韌性剪切帶中的新生

16、面理：S-C面理（組構(gòu)）cc3）A型線理：與剪切方向平行的線理SL構(gòu)造巖4）鞘褶皺：A型褶皺鞘褶皺(YZ面）5）糜棱巖（1）與原巖相比，粒度顯著減?。唬?）具增強(qiáng)的面理和線理；（3）發(fā)育于狹窄的強(qiáng)應(yīng)變帶內(nèi)；（4）巖石中至少有一種主要的造巖礦物發(fā)生了明顯的塑性變形。 糜棱巖糜棱巖花崗閃長(zhǎng)巖花崗閃長(zhǎng)巖* *韌性剪切帶的韌性剪切帶的運(yùn)動(dòng)方向的確運(yùn)動(dòng)方向的確定定錯(cuò)開(kāi)的巖脈或標(biāo)志層不對(duì)稱褶皺鞘褶皺S-C面理“云母魚(yú)”構(gòu)造曲頸瓶構(gòu)造多米諾骨牌構(gòu)造不對(duì)稱壓力影旋轉(zhuǎn)碎斑系旋轉(zhuǎn)碎斑系先存標(biāo)志體先存標(biāo)志體新生面理新生面理褶皺變形褶皺變形云母魚(yú)云母魚(yú)旋轉(zhuǎn)碎斑或變斑系旋轉(zhuǎn)碎斑或變斑系u 斷層效應(yīng)斷層效應(yīng)u 斷層的觀察

17、和研究斷層的觀察和研究u 同沉積斷層同沉積斷層u 韌性斷層韌性斷層u 區(qū)域性大斷裂區(qū)域性大斷裂第六章 斷層* *區(qū)域性大斷裂和巖石圈的層圈性區(qū)域性大斷裂和巖石圈的層圈性1、區(qū)域構(gòu)造特征方面；2、巖漿活動(dòng)和成礦作用方面；3、地球物理異常帶；4、地貌及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方面；1）區(qū)域大斷裂地質(zhì)綜合分析內(nèi)容2）巖石圈的層圈性和順層滑脫的特征1、巖石圈包含一個(gè)近平行的層圈系列；2、順層滑脫或拆離是巖石圈層圈性的基本構(gòu)造屬性；3、界面的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、斷層巖的組成和變形以及界面上、下變形的差異和不協(xié)調(diào)性，是鑒定界面存在及其產(chǎn)生深度、性質(zhì)和構(gòu)造意義的基本地質(zhì)標(biāo)志；4、沉積巖圈中的滑脫面主要為不整合面、巖系界面、高塑性層和高孔隙液壓帶；5、深層次拆離和推覆構(gòu)造的表現(xiàn)：地表（構(gòu)造作用）、地下（地震源的順層分布、深斷裂順一定深度面的終止、地震波速的截然變化面）。* *轉(zhuǎn)換斷層轉(zhuǎn)換斷層 轉(zhuǎn)換斷層：斷裂運(yùn)動(dòng)方向和性質(zhì)沿?cái)嗔逊较虬l(fā)生轉(zhuǎn)換的一種斷裂。即在斷層轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樽呦虿煌土W(xué)性質(zhì)不同的構(gòu)造帶的“平移”斷層。 轉(zhuǎn)換斷