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讨论断层概论讨论断层概论 AndersonAnderson模式在多大程度上解释了断层形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，二者褶皱是塑性变形，断层是脆性变形，二者 为何可以同时出现为何可以同时出现 AndersonAnderson模式在多大程度上解释了断层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形成时的应力状态这种模式的局限是 什么什么 根据地质观察总结分析得出根据地质观察总结分析得出 近地表环境近地表环境 均质体均质体 受力均匀受力均匀 不涉及断层形成过程不涉及断层形成过程 褶皱是塑性变形，断层是脆性变形，二者褶皱是塑性变形，断层是脆性变形，二者 为何可以同时出现为何可以同时出现 岩石力学性质岩石力学性质 岩体（岩层）变形性状岩体（岩层）变形性状 时间－应变速率时间－应变速率 流体流体 温度、压力温度、压力 第七章第七章断断层层 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 7.2 7.2 伸展构造及重力滑动构造伸展构造及重力滑动构造 伸展构造是岩石圈基本构造形式之一，与伸展构造是岩石圈基本构造形式之一，与 挤压构造具有同等的重要性挤压构造具有同等的重要性 “ “开开” ”（伸展）与（伸展）与“ “合合” ”（挤压）具有对立统一（挤压）具有对立统一 的关系，一定条件下两者可以发生互相转的关系，一定条件下两者可以发生互相转 换换 重力滑动构造与伸展构造既有联系又有区重力滑动构造与伸展构造既有联系又有区 别，是一种重要的构造现象，对区域构造别，是一种重要的构造现象，对区域构造 研究具有重要意义研究具有重要意义 7.2 7.2 伸展构造及重力滑动构造伸展构造及重力滑动构造 伸展构造类型伸展构造类型 伸展构造模式伸展构造模式 剥离断层与变质核杂岩剥离断层与变质核杂岩 重力滑动构造重力滑动构造 7.2.1 7.2.1 伸展构造类型 7.2 7.2 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造 伸展构造类型 地堑、地垒地堑、地垒 阶梯状断层；箕状和盆岭构造阶梯状断层；箕状和盆岭构造 大型断陷盆地大型断陷盆地 裂谷裂谷 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造类型伸展构造类型 7.2.1.1 7.2.1.1 地堑和地垒地堑和地垒 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造类型伸展构造类型 7.2.1.27.2.1.2阶梯状断层，箕状、盆岭构造阶梯状断层，箕状、盆岭构造 阶梯状断层阶梯状断层 多条断层组合成阶梯状，多条断层组合成阶梯状， 断层面呈平面状或弧形断层面呈平面状或弧形 （旋转）（旋转） 箕状构造箕状构造 半地堑，不对称半地堑，不对称 盆岭构造盆岭构造 掀斜构造、阶梯状断层、掀斜构造、阶梯状断层、 地堑和地垒共同构成的地堑和地垒共同构成的 构造构造- -地貌单元地貌单元 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造类型伸展构造类型 7.2.1.27.2.1.2阶梯状断层，箕状、盆岭构造阶梯状断层，箕状、盆岭构造 阶梯状断层阶梯状断层 多条断层组合成阶梯状，多条断层组合成阶梯状， 断层面呈平面状或弧形断层面呈平面状或弧形 （旋转）（旋转） 箕状构造箕状构造 半地堑，不对称半地堑，不对称 盆岭构造盆岭构造 掀斜构造、阶梯状断层、掀斜构造、阶梯状断层、 地堑和地垒共同构成的地堑和地垒共同构成的 构造构造- -地貌单元地貌单元 7.2.1.3 7.2.1.3 大型断陷盆地 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造类型伸展构造类型 大型断陷盆地 大型断陷盆地是区域性沉陷形成大型断陷盆地是区域性沉陷形成 大型断陷盆地的形状通常为菱形、带状或大型断陷盆地的形状通常为菱形、带状或 （近）等轴状（近）等轴状 我国的大型断陷盆地包括华北盆地、松辽我国的大型断陷盆地包括华北盆地、松辽 盆地、江汉盆地等盆地、江汉盆地等 7.2.1.4 7.2.1.4 裂谷 裂谷 Rift valley 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造类型伸展构造类型 Rift valley 裂谷是大型的复杂地堑系，位于区域性隆起的轴裂谷是大型的复杂地堑系，位于区域性隆起的轴 部，是岩石圈伸展作用的产物部，是岩石圈伸展作用的产物 裂谷是岩石圈基本构造之一，是裂谷是岩石圈基本构造之一，是WilsonWilson旋回中的旋回中的 初始阶段初始阶段 裂谷特征裂谷特征 沉积作用沉积作用 地震地震 地球物理特征地球物理特征 岩浆作用和火山活动岩浆作用和火山活动 深部结构深部结构 7.2.1.4 7.2.1.4 裂裂谷 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造类型伸展构造类型 谷 沉积作用沉积作用 磨拉石磨拉石- -碎屑岩碎屑岩 蒸发岩和红层蒸发岩和红层 熔岩熔岩 浅源地震带浅源地震带 地球物理特征地球物理特征 负重力异常，或负背景上的正异常负重力异常，或负背景上的正异常 负磁异常负磁异常 裂谷边界平行于重力梯度带（及磁异常带）裂谷边界平行于重力梯度带（及磁异常带） 热流高热流高 7.2.1.4 7.2.1.4 裂裂谷 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造类型伸展构造类型 谷 岩浆作用和火山活动岩浆作用和火山活动 活跃的火山活动带活跃的火山活动带 火山岩组合火山岩组合 大陆溢流玄武岩，碱性玄武岩及其深成侵入体大陆溢流玄武岩，碱性玄武岩及其深成侵入体 双峰系列（双峰系列（BiBi- -modelmodel））火山岩拉斑玄武岩火山岩拉斑玄武岩- -流纹岩，流纹岩， 或碱性玄武岩或碱性玄武岩- -响岩或粗面岩套响岩或粗面岩套 裂谷的深部结构裂谷的深部结构 地幔上涌、地壳减薄、裂谷垫（异常地幔，波地幔上涌、地壳减薄、裂谷垫（异常地幔，波 速低，壳幔物质混合组成）速低，壳幔物质混合组成） Wilson circle Wilson circle IntraIntra- -continental riftcontinental rift InterInter- -continent riftcontinent rift Oceanic riftOceanic rift AtlanticAtlantic PacificPacific MediterraneanMediterranean Suture Alps, etc.Suture Alps, etc. 7.2.1.4 7.2.1.4 裂裂谷 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造类型伸展构造类型 谷 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造 7.2.2 7.2.2 伸展构造模式伸展构造模式 据伸展构造形成时的应力状态据伸展构造形成时的应力状态 纯剪－地堑、裂谷纯剪－地堑、裂谷 单剪－巨型剥离断层＋上盘阶梯断层单剪－巨型剥离断层＋上盘阶梯断层 据地壳结构据地壳结构 据断层活动方式据断层活动方式 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造模式伸展构造模式 7.2.2.1 7.2.2.1 据形成时应力状态伸展构造模式据形成时应力状态伸展构造模式 上图纯剪模式；下图单剪模式上图纯剪模式；下图单剪模式 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造模式伸展构造模式 7.2.2.2 7.2.2.2 据地壳结构的伸展构造模式据地壳结构的伸展构造模式 根据垂向分带分为三根据垂向分带分为三 个构造层次个构造层次 表层次各种正断层组表层次各种正断层组 合合 中层次韧性带、糜棱中层次韧性带、糜棱 岩带、塑性伸展构造变岩带、塑性伸展构造变 形为主形为主 深层次地壳深部伸展深层次地壳深部伸展 性塑性流变，常有花岗性塑性流变，常有花岗 岩和基性岩墙群岩和基性岩墙群 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造模式伸展构造模式 7.2.2.2 7.2.2.2 据地壳结构的伸展构造模式据地壳结构的伸展构造模式 伸展构造外来系统伸展构造外来系统 大型正断层以上部分大型正断层以上部分 各种正断层（正、反向各种正断层（正、反向 阶梯状、地堑、地垒）阶梯状、地堑、地垒） 旋转、垂向变薄、横向旋转、垂向变薄、横向 拉长拉长 深层次为韧性流动和岩深层次为韧性流动和岩 墙群墙群 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造模式伸展构造模式\ \据断层活动方式据断层活动方式 7.2.2.3 7.2.2.3 据断层活动方式的伸展构造模式据断层活动方式的伸展构造模式 类型构造（断层或岩层）断层面形态 非旋转型断层或岩层不旋转平面状 岩层旋转断层不旋转铲状 旋转型 断层或岩层均旋转铲状或平面状 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造模式伸展构造模式\ \据断层活动方式据断层活动方式 7.2.2.3.17.2.2.3.1 旋转伸展旋转伸展 平面状断层伸展系统平面状断层伸展系统 断层、岩层均发生旋转，断块发生伸展断层、岩层均发生旋转，断块发生伸展 若已知断层和岩层产状，可计算伸展量若已知断层和岩层产状，可计算伸展量 7.2.2.3.1 7.2.2.3.1 旋转伸展 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造模式伸展构造模式\ \据断层活动方式据断层活动方式 旋转伸展 断层倾角 已知断层和岩层产状，可以求得伸展量已知断层和岩层产状，可以求得伸展量 7.2.2.3.2 7.2.2.3.2 非旋转伸展 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \伸展构造模式伸展构造模式\ \据断层活动方式据断层活动方式 非旋转伸展 查明断层产状和几何形态（平面状或铲查明断层产状和几何形态（平面状或铲 状），岩层产状及变化；旋转或非旋转，状），岩层产状及变化；旋转或非旋转， 在此基础上查明伸展量在此基础上查明伸展量 e e d d ϕ ϕ ϕ ϕ s s e dcose dcosϕ ϕ ϕ ϕ s dsins dsinϕ ϕ ϕ ϕ s etgs etgϕ ϕ ϕ ϕ 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \ 7.2.3 7.2.3 剥离断层与变质核杂岩剥离断层与变质核杂岩 剥离断层剥离断层ＡＡrmstrongrmstrong（（19721972））根据北美根据北美 盆岭区特点提出，指的是伸展构造区平缓盆岭区特点提出，指的是伸展构造区平缓 的的铲状大型正断层铲状大型正断层，其下往往伴以变质核，其下往往伴以变质核 杂岩体杂岩体 变质核杂岩变质核杂岩以剥离断层为界的古老穹隆以剥离断层为界的古老穹隆 状片麻岩状片麻岩 7.2.3.1 7.2.3.1 剥离断层结构 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \剥离断层与变质核杂岩剥离断层与变质核杂岩\ \剥离断层剥离断层 剥离断层结构 上剥离盘－浅层次正断层组合上剥离盘－浅层次正断层组合 下剥离盘－变质核杂岩下剥离盘－变质核杂岩 盖层中常见顺层滑脱，导致地层减薄，缺失盖层中常见顺层滑脱，导致地层减薄，缺失 剥离断层带宽且厚，断层岩序列可出现穿插叠覆剥离断层带宽且厚，断层岩序列可出现穿插叠覆 剥离断层发育时间长，常与区域隆起／伸展同时，剥离断层发育时间长，常与区域隆起／伸展同时， 且不限于同一层位或接触带且不限于同一层位或接触带 7.2.3.2 7.2.3.2 变质核杂岩 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \剥离断层与变质核杂岩剥离断层与变质核杂岩\ \ 变质核杂岩 变质变形强烈，常有侵入体相伴变质变形强烈，常有侵入体相伴 深部基性岩和岩墙群常见深部基性岩和岩墙群常见 顶部为糜棱岩带，厚几十米－数公里，常顶部为糜棱岩带，厚几十米－数公里，常 叠加脆性断层。叠加脆性断层。 a a线理；线理；鞘褶皱鞘褶皱；Ｌ；Ｌ- -Ｓ组构Ｓ组构 7.2.3.3 7.2.3.3 断层岩序列 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \剥离断层与变质核杂岩剥离断层与变质核杂岩\ \ 断层岩序列 （由糜棱岩带至剥离断层（由糜棱岩带至剥离断层由下而上）由下而上） 糜棱岩糜棱岩 碎裂岩，绿泥石化糜棱岩碎裂岩，绿泥石化糜棱岩 掺有糜棱岩碎粒的碎粉岩、碎斑岩掺有糜棱岩碎粒的碎粉岩、碎斑岩 角砾岩角砾岩 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \剥离断层与变质核杂岩剥离断层与变质核杂岩\ \ 7.2.3.4 7.2.3.4 剥离断层和核杂岩的确定标志剥离断层和核杂岩的确定标志 糜棱岩和穹状片麻岩糜棱岩和穹状片麻岩 盖层与基底之间滑脱断层现象盖层与基底之间滑脱断层现象 盖层底部地层缺失及断层岩盖层底部地层缺失及断层岩 盖层中的顺层断层表现为地层减薄、缺失、盖层中的顺层断层表现为地层减薄、缺失、 滑动破碎滑动破碎 7.2.3.5 7.2.3.5 剥离断层与成矿 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \剥离断层与变质核杂岩剥离断层与变质核杂岩\ \ 剥离断层与成矿 卡林型金矿卡林型金矿 内华达、亚到桑那、加州、秦岭等大中型金矿内华达、亚到桑那、加州、秦岭等大中型金矿 成矿机理成矿机理 上剥离盘中的氧化环境低温水溶液与下剥离盘中的上剥离盘中的氧化环境低温水溶液与下剥离盘中的 还原环境高温水溶液，在剥离断层附近交汇，促使还原环境高温水溶液，在剥离断层附近交汇，促使 含矿溶液沉淀。剥离面若破碎强烈，可形成容矿空含矿溶液沉淀。剥离面若破碎强烈，可形成容矿空 间。如胶东片麻岩、花岗岩中的金矿、安庆月山多间。如胶东片麻岩、花岗岩中的金矿、安庆月山多 金属矿，秦岭商丹带金矿带金属矿，秦岭商丹带金矿带 7.2.3.6 7.2.3.6 剥离断层与不整合 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \剥离断层与变质核杂岩剥离断层与变质核杂岩\ \ 剥离断层与不整合 关于古老不整合的争论关于古老不整合的争论 上下岩层产状一致，不整合不易识别，经常引上下岩层产状一致，不整合不易识别，经常引 起争论起争论 原因原因 构造叠加改造和构造叠加改造和/ /或断层作用使原来的产状变化，或断层作用使原来的产状变化， 强迫一致，多数可见面理可能为糜棱岩面理，强迫一致，多数可见面理可能为糜棱岩面理， 而非原始层理而非原始层理 例如，关于嵩阳运动不整合界面的争论例如，关于嵩阳运动不整合界面的争论 7.2.4 7.2.4 重力滑动构造 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \ 重力滑动构造 重力滑动构造岩层在重力控制和影响下滑动形重力滑动构造岩层在重力控制和影响下滑动形 成的构造成的构造 重力滑动构造的基本结构重力滑动构造的基本结构 重力滑动构造的分带重力滑动构造的分带 重力滑动构造的构造样式重力滑动构造的构造样式 重力滑动构造的形成条件重力滑动构造的形成条件 重力的作用 可不能小看 重力的作用 可不能小看 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \重力滑动构造重力滑动构造 7.2.4.1 7.2.4.1 重力滑动构造的基本结构重力滑动构造的基本结构 下伏系统变形相对弱，固化程度高，坚下伏系统变形相对弱，固化程度高，坚 实实 润滑层软弱层构成，如盐、粘土、煤润滑层软弱层构成，如盐、粘土、煤 滑面（断层面）滑面（断层面） 常发育于不整合面、不常发育于不整合面、不 同岩性之间的界面、塑性岩层界面，呈铲同岩性之间的界面、塑性岩层界面，呈铲 状状 滑动系统位于滑面以上、强烈变形滑动系统位于滑面以上、强烈变形 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \重力滑动构造重力滑动构造\ \重力滑动构造的基本结构重力滑动构造的基本结构 滑动系统特征滑动系统特征 褶皱＋逆断褶皱＋逆断 褶皱强度渐增（自后缘向前缘）；斜歪褶皱强度渐增（自后缘向前缘）；斜歪 →→倒转倒转→→平卧；逆断发育于倒转翼，断平卧；逆断发育于倒转翼，断 面与轴面平行面与轴面平行 可出现复杂无序多级滑脱现象可出现复杂无序多级滑脱现象 7.2.4.2 7.2.4.2 重力滑动构造的分带 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \重力滑动构造重力滑动构造\ \ 重力滑动构造的分带 后缘拉伸带正断层、地堑（垒）、张节后缘拉伸带正断层、地堑（垒）、张节 理、断层角砾岩理、断层角砾岩 中部滑动带褶皱＋逆冲断层，明显定向，中部滑动带褶皱＋逆冲断层，明显定向， 滑面多隐伏于地下滑面多隐伏于地下 前（外）缘推挤带侧转前（外）缘推挤带侧转- -平卧、叠瓦构造、平卧、叠瓦构造、 滑裂岩（似混杂堆积）滑裂岩（似混杂堆积） 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \重力滑动构造重力滑动构造\ \重力滑动构造的分带重力滑动构造的分带 重力滑动构造总体结构特点重力滑动构造总体结构特点 后缘至前缘拉伸后缘至前缘拉伸→→剪切剪切→→挤压挤压 平面上，后缘断裂成弧形，弧顶指后方；平面上，后缘断裂成弧形，弧顶指后方； 前缘断裂成弧形，弧顶指前缘前缘断裂成弧形，弧顶指前缘 不协调不协调 滑动系统与下伏系统之间不协调滑动系统与下伏系统之间不协调 滑动系统内部次级滑面上下不协调滑动系统内部次级滑面上下不协调 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \重力滑动构造重力滑动构造\ \ 7.2.4.3 7.2.4.3 重力滑动构造的构造样式重力滑动构造的构造样式 滑片型重力滑动构造滑片型重力滑动构造 一系列叠置的铲状和叠瓦断层及所夹断片组成一系列叠置的铲状和叠瓦断层及所夹断片组成 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \重力滑动构造重力滑动构造\ \ 7.2.4.3 7.2.4.3 重力滑动构造的构造样式重力滑动构造的构造样式 滑褶型滑褶型 由由一系列复杂褶皱组成一系列复杂褶皱组成 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \重力滑动构造重力滑动构造\ \ 7.2.4.3 7.2.4.3 重力滑动构造的构造样式重力滑动构造的构造样式 滑块型－组合性断层及切割的断块组成 主要发育于（似）侏罗山式褶皱构成的滑动系统中 断层组合成对冲式、背冲式、地堑槽式、正一逆槽 式、正逆拱式断层 伸展构造与重力滑动构造伸展构造与重力滑动构造\ \重力滑动构造重力滑动构造\ \ 7.2.4.4 7.2.4.4 重力滑动构造的形成条件重力滑动构造的形成条件 适宜的坡度适宜的坡度 坡度越陡、滑动速度越快，滑动构造越复杂坡度越陡、滑动速度越快，滑动构造越复杂 滑动系统岩层具一定厚度（质量）滑动系统岩层具一定厚度（质量） 岩层厚度大有利于滑动形成岩层厚度大有利于滑动形成 润滑层和孔隙压力的存在有利于重力滑动润滑层和孔隙压力的存在有利于重力滑动 构造的形成构造的形成 本节要点本节要点 伸展构造的主要类型伸展构造的主要类型 地堑、地垒地堑、地垒 阶梯状断层；箕状和盆岭构造阶梯状断层；箕状和盆岭构造 大型断陷盆地大型断陷盆地 裂谷裂谷* * 剥离断层、变质核杂岩剥离断层、变质核杂岩 滑覆（重力滑动）构造的结构特征滑覆（重力滑动）构造的结构特征 思考、讨论题思考、讨论题 水平挤压能否产生伸展构造水平挤压能否产生伸展构造 裂谷作用为什么产生在区域隆起的背景上裂谷作用为什么产生在区域隆起的背景上 这种这种““隆起隆起””是受什么作用控制的是水是受什么作用控制的是水 平挤压，垂直顶拖还是其它作用平挤压，垂直顶拖还是其它作用 就全球构造而言，你认为用哪一种应变场就全球构造而言，你认为用哪一种应变场 型式解释比较合理，压缩应变场，伸展应型式解释比较合理，压缩应变场，伸展应 变场，还是补偿应变场变场，还是补偿应变场
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