1断层概论 .pdf

讨论节理讨论节理 为什么雁列节理局限发育在剪切带中 挤压或拉张环境中能否形成雁列节理 第七章断层（第七章断层（Fault）） 断层概论断层概论 伸展构造及重力滑动构造伸展构造及重力滑动构造 逆冲推覆构造逆冲推覆构造 走滑断层走滑断层 韧性剪切带韧性剪切带 7.1 断层概论断层概论 断层分类断层分类 断层形成机制断层形成机制* 断层的识别断层的识别* 断层作用的时间性断层作用的时间性 7.1.1 断层分类断层分类 根据与相关构造的几何关系 与岩层走向的关系 走向、倾向、斜向、顺层 与褶轴／区域构造线关系 纵、横、斜（断层） 根据两盘相对运动 正断层、逆断层（逆冲断层）、平移断层 组合断层平移－正断层；逆－平移断层 7.1.1 断层分类逆冲断层断层分类逆冲断层 逆冲断层特征 倾角 ５km 常形成构造窗*／飞来峰* 7.1.1 断层分类断层分类 飞来峰与飞来峰与 构造窗构造窗 飞来峰 构造窗 飞来峰和构造窗 的形成（视频） 7.1.2 断层形成机制断层形成机制 断层形成机制涉及的问题 破裂的发生和断层的形成* 断层作用与应力状态* 岩石力学性质 断层作用与形成环境的物理状态 7.1.2.1 断层的形成作用断层的形成作用 据电镜观察，随着变形继续，岩石内部 的羽状微裂隙（多为张性）逐渐扩展联 合，形成宏观破裂面（断层） 当σ1－σ3大于阻力时，断层两侧沿着 断面发生宏观滑动 扩容试验很好地反映了微裂隙的生成、 扩展在断层形成中的作用 V V V V e e 7.1.2.1 断层的形成作用 单向压缩的扩容实验 断层的形成作用 单向压缩的扩容实验 为什么在岩石发生 破裂前，随着压缩 量增大，实验岩石 样品的体积不仅不 继续缩小，反而增 大 7.1.2.1 断层的形成作用 断层的活动 断层的形成作用 断层的活动 断层活动的基本方式 （据San Address Ft. 的现代监测） 连续蠕滑（上图） 没有突然发生的应 力降，不发生地震 脉冲式（下图） 应力的积累和释放 与地震的发生有着 一致对应关系 t 有地震段落 σ t 无地震段落 7.1.2.2 断层形成的应力状态断层形成的应力状态 E. M. Anderson Model W. Hafner Model 7.1.2.2.1 断层形成的应力状态断层形成的应力状态 Anderson Model 用于解释地表或 近地表断层 适用条件 地质体为均质， 无先存软弱面 受力均匀，主 应力轴水平或 直立 以点应力状态 代表地质体整 体应力状态 7.1.2.2.1 断层形成的应力状态断层形成的应力状态 Anderson Model σ1σ3 τ σ σ1σ3 τ σ 正断层作用的应力状态莫尔园逆断层作用的应力状态莫尔园 7.1.2.2.2 断层形成的应力状态断层形成的应力状态 Hafner Model 受力条件比Anderson模式复杂 三种附加应力状态 标准状态与Anderson model相同 7.1.2.2.2 断层形成的应力状态断层形成的应力状态 Hafner Model 关于关于Anderson 和和 Hafner 模式的评价模式的评价 两种模式的前提条件都是均匀介质。但 地壳浅层处于脆性、非均质状态，有先 存软弱面存在。同时作用力也不是恒定 的，边界条件也各不相同 在一定尺度、一定条件下，非均匀体可 视作均匀体 对了解一定区域的应力场有帮助，但要 注意对具体问题做具体分析 7.1.3 断层的识别7.1.3 断层的识别 地貌标志 构造标志 地层标志 岩浆、矿化标志 岩相和厚度标志 遥感图像特征 7.1.3.1 断层的识别断层的识别 地貌标志地貌标志 断层崖和断层三角面 山脊错断 盆岭边界 串珠状湖泊洼地 带状泉水 水系－河流急转 7.1.3.1 断层的识别\地貌标志断层的识别\地貌标志 温泉、地震震中与断层关系（念青唐古拉）温泉、地震震中与断层关系（念青唐古拉）温泉、地震震中与断层关系（念青唐古拉）温泉、地震震中与断层关系（念青唐古拉） 7.1.3.2 断层的识别断层的识别 构造标志构造标志 地质界线突然中断 构造强化 产状突变 节理带、劈理带 小褶皱 挤压破碎、擦痕、构造透镜体 断层岩 7.1.3.3 断层的识别断层的识别 地层标志地层标志 地层重复／缺失 7.1.3.4 断层的识别断层的识别 岩浆、矿化标志岩浆、矿化标志 花岗岩和矿化 秦岭沙沟八里坪岩体南部的线状形态 卡林型金矿 商丹断裂带沿线分布的双王、马鞍桥、于坪、庞 家河金矿或矿化点 硅化、蚀变、热液活动 7.1.3.5 断层的识别断层的识别 岩相和厚度标志岩相和厚度标志 同沉积断层的活动“原生”变化 断层切割，使不同岩相、厚度的地层直 接接触 7.1.3.5 断层的识别断层的识别 同沉积断层同沉积断层 生长断层 发育于盆地边缘 断层活动与沉积作用同时进行 断层两盘地层岩相、厚度有明显差异 逆牵引构造 7.1.3.6 断层的识别 遥感图象特征 断层的识别 遥感图象特征 7.1.3.6 断层的识别 遥感图象特征 断层的识别 遥感图象特征 7.1.3.6 断层的识别 遥感图象特征 断层的识别 遥感图象特征 7.1.4 断层作用时间性断层作用时间性 断层形成时代和活动时间 大断层长期活动问题 7.1.4.1 断层形成时代的确定断层形成时代的确定 确定断层形成时代的方法 根据与褶皱等构造的相关性 利用不整合关系（地层、岩体） 同位素年龄测定 断层岩/断层泥中的同构造变质矿物 同构造岩体、岩墙进行 根据同沉积断层及相关地层时代进行分析 7.1.4.2 大断层长期活动分析大断层长期活动分析 大断层控制沉积岩相和厚度 大型平移断层在不同时期的活动性导致 不同时代的地层错距不一致 大断层往往控制多期岩浆活动和矿化作 用 本节要点本节要点 飞来峰/构造窗的形成过程及其识别 断层形成机制 Anderson / Hafner模式主要论点（内容）、 适用条件以及二者的异同 断层的形成作用和活动方式 正、逆断层应力状态莫尔圆的表示 断层的识别标志 思考讨论题思考讨论题 Anderson模式在多大程度上解释了断层 形成时的应力状态这种模式的局限是 什么 褶皱是塑性变形，断层是脆性变形，二 者为何可以同时出现 附录附录 （自学内容） 断层岩断层岩 碎裂岩 断层角砾岩 φ 2mm；注意与其它角砾区 分 碎粒岩 φ0.1-2mm 碎粉岩 φ 0.1mm 玻化岩假玄武玻璃 断层泥 糜棱岩 断层岩断层岩 糜棱岩糜棱岩 在强应变带内产出 基本特征 粒度变小 新生面理和线理强烈发育 塑性流变现象Ｑ－ribbon，矩形晶、锯齿 状亚晶、动态重结晶、核幔结构 残斑碎裂或波状消光，机械双晶 糜棱岩显微结构糜棱岩显微结构 糜棱岩类型糜棱岩类型 基基质质性性质质 基基质质含含量量 粒粒径径 mmmm 名名称称 1 10 0 糜糜棱棱岩岩化化 1 10 0- -5 50 0 初初糜糜棱棱岩岩 5 50 0- -9 90 0 9 90 0 0 0. .0 05 5 超超糜糜棱棱岩岩 糜糜棱棱岩岩化化 作作用用为为主主 0 0. .1 1 千千糜糜岩岩 基基质质性性质质 基基质质含含量量 粒粒径径 mmmm 名名称称 1 10 0 糜糜棱棱岩岩化化 1 10 0- -5 50 0 初初糜糜棱棱岩岩 5 50 0- -9 90 0 9 90 0 0 0. .0 05 5 超超糜糜棱棱岩岩 糜糜棱棱岩岩化化 作作用用为为主主 0 0. .1 1 千千糜糜岩岩 静态重结晶作用明显的糜棱岩称作变余糜棱岩，构造 片岩、构造片麻岩 断层效应断层效应 断层效应断层效应 走向断层引起的地层缺失、重复 断层效应断层效应 横向断层引起的效应 断层的观测断层的观测 断层的观测断层的观测 产状 二盘相对运动* 性质 规模 组合 确定断层二盘相对运动方向确定断层二盘相对运动方向 地层新老关系 牵引构造 擦痕、阶步 羽状节理 侧旁小褶皱 断层角砾岩 ＸＹ与断层所夹锐角示对盘运动方向（角砾近于构 造透镜） 牵引构造牵引构造 同沉积断层可形成逆牵引构造同沉积褶皱 擦痕、阶步擦痕、阶步 阶步（左）和反阶步（右） 羽状节理和侧旁小褶皱羽状节理和侧旁小褶皱