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《构造地质学》

一、断层的几何要素:

       1. 断层面:将岩块或岩层断开成两部分并借以滑动的面

       2. 断层(裂)带:由一系列破裂面或次级断层组成的带

       3. 断层线:断层面与地面的交线,即断层在地面的出露线

       4. 断盘:断层面两侧沿断层面移动的岩层

       5. 滑距:指断层两盘实际的位移距离,是根据错动前的一点错动后分成两个对应点之

间的实际距离

       6. 断距:被错断岩层在两盘上对应层之间的相对距离

       7. 地层断距:断层两盘上对应层之间的垂直距离

       8. 铅直地层断距:断层两盘上对应层之间的铅直距离

       9. 水平地层断距:断层两盘上对应层之间的水平距离

二、断层分类

       (一)按断层走向与所切岩层走向的方位关系

     1. 走向断层:断层走向与岩层走向基本一致的断层

     2. 倾向断层:断层走向与岩层走向基本直交的断层

     3. 斜向断层:断层走向与岩层走向基本斜交的断层

       (二)按断层走向与褶皱轴向或区域构造线之间的几何关系分类

     1. 纵断层:断层走向与褶皱轴向基本一致

     2. 横断层:断层走向与褶皱轴向基本直交

     3. 斜断层:断层走向与褶皱轴向基本斜交

       (三)按断层两盘相对运动

     1. 正断层:断层一盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层

     2. 逆断层:断层一盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层

            逆冲断层:位移量很大的低角度逆断层,30°左右,5km以上

                                 大逆冲断层的上盘,因从远处推移而来称外来岩块,下盘意味着相对未动而称原地岩块。

            推覆体:是一种外来岩块,因其总体呈平板状故称逆冲岩席。

            逆冲断层和推覆体共同构成逆冲推覆构造或推覆构造。

     3. 平移断层:断层两盘顺断层走向相对滑动的断层。

     4. 枢纽断层:断层两盘以某一点为轴心作相对旋转运动的断层。

                   逆时针←→左行    顺时针←→右行

所谓右行或左行是指沿垂直断层走向观察断层时,对盘向右或向左滑动。

    

(四)断层形成机制(安德森模式):他认为因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于水平面。以此为依据提出了形成正断层、逆(冲)断层和平移断层的三种应力状态。

一般认为,断层面是一个剪裂面,σ1与两剪裂面的锐角分角线一致,σ3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,即断层两盘在垂直σ2的方向上滑动。

1.正断层应力状态:     σ1直立,σ2与σ3水平,σ2与断层走向一致,上盘顺断层倾

斜向下滑动。

              其有利条件:最大主应力(σ1)在铅直方向上逐渐增大,或最小主应力(σ3)在水平方向下逐渐减小,因此,水平拉伸和铅直升降是最适合于发生正断层作用的应力状态。

       2. 逆(冲)断层应力状态:最大主应力轴(σ1)和最小主应力轴(σ3)水平,最小主应力轴(σ3)直立,σ2平行于断层面走向。

              其有利条件:σ1在水平方向逐渐增大,或者最小主应力(σ3)逐渐减小。因此,水平挤压有利于逆冲断层的发育。

       3. 平移断层应力状态:最大主应力轴(σ1)和最小主应力轴(σ3)水平,中间主应力轴(σ2)直立,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。

五、断层效应:

       1、走向断层常造成两盘地层的重复和缺失

2、平移断层剖面上会表现为正、逆断层。顺岩层倾向滑动的一盘剖面表现为上升盘

       3、正(逆)断层表现为平移断层

       4、平移正(逆)断层或正(逆)平移断层:

              ① 如果滑移线与岩层在断层面上的迹线平行,剖面上好像没有错移

② 如果滑移线在岩层正断层面迹线的下侧,剖面上表现为正断层,平面上表现为平移错开

③ 如果滑移线位于岩层在断层面迹线的上侧,剖面上表现为逆断层,平面上为平移错开

       5、横断层错断褶皱

              ① 横断层完全顺断层走向滑动:核部在两盘宽度相等,但核部错开

② 两盘顺断层倾斜滑动:两盘中褶皱核部宽度不等,背斜上升盘核部变宽,向斜(垂直于断层走向)  上升盘核部变窄。

③ 两盘顺断层斜向滑动:核部宽度发生变化,轴迹被错开

    轴迹错移距离取决于:

① 两盘平移分量的大小和方向

② 两盘倾斜滑动的分量的大小

③ 褶皱轴面的倾角

六、断层的识别(P154)

       (一)地貌标志:

       1. 断层崖:由于断层两盘的相对滑动,断层的上升盘常形成陡崖,叫断层崖。

       2. 断层三角面:断层崖受到与崖面垂直方向的水流的侵蚀切割,乃形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖,即断层三角面。

       3. 错断的山脊:

       4. 串珠状湖泊洼地

       5. 泉水的带状分布

       6. 水系特点:引起河流急速转向,甚至错断河谷。

       (二)构造标志:线状或面状地质体在平面或剖面上突然中断、错开,不再连续,说

明有断层存在。 

              断层引起的构造强化有:     ① 岩层产状的急变或变陡

② 节理化、劈理化的突然出现

③ 小褶皱剧增以及挤压破碎和各种擦痕等现象

(三)地层标志:地层的重复和缺失

       (四)岩浆活动和矿化作用:岩体、矿化或硅化等热液蚀变带沿一条线断续分布

       (五)岩相和厚度标志:

① 控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层,引起断层两侧沉积环境的明显变化,

岩相和厚度因而发生显著差异。

② 断层的推覆,使相距甚远的岩相带直接接触

七、断层活动性判断(P161、156)

同沉积断层(生长断层):同沉积断层又称生长断层,主要发育于沉积盆地边缘,尤其是大中型断陷盆地的边缘。在大盆地内部也常有次级同沉积断层。在沉积盆地形成发育的过程中,盆地不断沉降,沉积不断进行、盆地外侧不断隆起,这些作用都是在控制盆地边缘的断层的不断活动中发生的。

同沉积断层主要特点:

    ① 一般为上陡下缓的正断层

② 上盘即下降盘明显增厚

③ 随深度增大,地层时代越老,断距越大

④ 上盘常发育逆牵引构造,逆牵引构造一般构成背斜

八、伸展构造的类型

    1、地堑:由两组走向平行,相向倾斜的正断层组成

    2、地垒:由两组走向平行,反向倾斜的正断层组成

    3、断陷盆地:在伸展背景条件下由基底和盆缘正断层控制发育的沉积盆地

    4、裂谷:     大洋裂谷 – 大西洋中央海岭上的裂谷

                  大陆裂谷 – 东非裂谷

                  陆间裂谷 – 红海裂谷

    5、变质核杂岩:被构造上拆离及伸展的未变质沉积盖层所覆盖的,呈孤立的平缓穹形

或拱形强烈变形的变质岩和侵入岩构成的隆起

    6、岩墙群:岩墙是横切围岩构造的板状侵入岩体,呈平行或放射状排列。

九、伸展构造模式

    沃尼克:正断层(非旋转-高角度、旋转)

    利斯特:纯剪模式、单剪模式、分层剪切(滑动)模式

拆沉作用:① 大陆岩石圈地幔由于软流圈温度低,密度大,从而产生重力不稳,如有

合适的断裂,岩石圈地幔将陷入软流圈中,并使岩石圈变薄

② 由于密度较大的岩石圈地幔覆于密度较大的软流圈地幔中将造成对流,

导致岩石圈地幔陷入软流圈中

十、逆冲推覆构造的几何结构,组合型式

    (一)组合:

  1.叠瓦式

  2.背冲式

  3.对冲式

  4.楔冲式:产状相近的一套逆冲断层和一套正断层共同构成上宽下窄的楔状体

    (二)几何结构

2. 双重逆冲构造:顶板逆冲断层、底板逆冲断层

       叠瓦扇:无顶板逆冲断层

    3. 反冲断层:主要位于逆冲断层前锋部位和断坡后侧或应变软弱的断坪上

    4. 冲起构造:逆冲断层和反冲断层围限部位,因强烈挤压形成

    5. 构造三角群:反冲断层、分支逆冲断层、底板逆冲断层限定的三角带

十一、逆冲作用与褶皱作用

    1. 褶皱的倒向与逆冲方向一致,以及变形强度的共同衰减

    2. 逆冲推覆构造引起了褶皱作用,尤其是在造山带的前陆部位

       ① 逆冲推覆构造中的褶皱是逆冲作用形成的

② 箱状构造、侏罗山式褶皱都是盖层在基底上逆冲滑脱形成

③ 逆冲推覆作用形成的褶皱,其几何形态和组合型式受断坡(倾角、长度、间断)、运移速度及规模、岩系组成、逆冲作用进程、滑脱层(性质、厚度和深度)诸因素的影响

    3.断弯褶皱作用:                             断坡形成之后

       断展褶皱作用:                            几乎与断层同时发生

       断滑褶皱作用:                            顺层滑脱的结果

    4. 在逆冲岩席中,如果能干层在非能干层在下,二者独立变形,反之,两组岩层的变形模式受能干层控制

十二、走向滑动断层:指大型平移断层,是两盘顺直立断层面相对水平剪切滑动的构造

    (一)基本特征:

    1. 走滑断裂带包括一系列与主断裂平行的或以微小角度相交的次级断层,单条断层延伸不远,各级断层分叉交织,常构成发辫状

    2. 常伴生有雁列式褶皱、断裂、断块隆起和断陷盆地等构造

    3. 断层两侧地层-岩相带呈递进式依次错移,时代愈老,移距愈大

    4. 断层常呈直线延伸

    (二)伴生构造

    1. 拉分盆地:走滑断层系中拉伸形成的断陷盆地

       ① 长边为走滑断层,短边为正断层

② 左行左阶“S”型,右行右阶“Z”型

③ 决定拉分盆地发育的因素是雁列走滑断层的间隔和重叠、断层的尺度、活动持续时间和切割深度

2. 花状构造:

       ① 正花状构造:聚敛性走滑断层派生的压扭性  

应力状态中形成的构造

 

 

② 负花状构造:离散性走滑断层派生的张扭性

应力状态中形成的构造

    3. 雁列式褶皱和牵引式弯曲

    4. 双重构造:两条走滑断层围限的断块中产出的一套与主断层斜交的次级雁列式走滑断层

       注:逆冲断裂带的双重构造展现在剖面上,走滑断裂带中的双重构造展现在平面上

牵引构造          羽状张节理             小褶皱轴面          雁列式褶皱

       ↓                ↓                     ↓

突出方向指示       与主断层锐角          与主断层交角

本盘运动方向       指示本盘运动方向      指示对盘运动方向

形成两盘剪节理是否属于共轭关系的最主要判据是什么?

① 同一时期,同一构造应力作用形成的两组剪切节理面交织而成

② 两组剪节理的交线平行于σ2,两组剪节理的夹角被σ1、σ3平分

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