5走滑断层 .pdf

第七章第七章第七章第七章断断断断层层层层 断层概论断层概论断层概论断层概论 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逆冲推覆构造逆冲推覆构造 走滑断层走滑断层走滑断层走滑断层 韧性剪切带韧性剪切带韧性剪切带韧性剪切带 讨论逆冲推覆构造的台阶状结构讨论逆冲推覆构造的台阶状结构 按照一般理解，台阶状断层面比平面状或曲面状断层面具按照一般理解，台阶状断层面比平面状或曲面状断层面具 有更大的摩擦力，不利于断层的形成和滑动。那么，如何有更大的摩擦力，不利于断层的形成和滑动。那么，如何 理解逆冲推覆构造的台阶式结构理解逆冲推覆构造的台阶式结构 小小小小 结结结结 对研究对象和影响因素进行综合分析对研究对象和影响因素进行综合分析 地质体类型，均匀性，各向同性地质体类型，均匀性，各向同性/异性异性 岩石力性，先存软弱面，地质背景岩石力性，先存软弱面，地质背景 P, Pf, T, t, F,ε ε 把复杂对象分解后进行具体分析把复杂对象分解后进行具体分析 断坪断坪/断坡断坡 总体分析、解释，建立构造模型总体分析、解释，建立构造模型 实验验证实验验证 主控因素、约束条件，要解决的关键问题主控因素、约束条件，要解决的关键问题 地质验证地质验证 逆冲断层台阶式结构逆冲断层台阶式结构动画动画 7.47.47.47.4走 滑 断 层走 滑 断 层 定义定义定义定义走滑断层是走向滑动断层的简称，指的是位走滑断层是走向滑动断层的简称，指的是位走滑断层是走向滑动断层的简称，指的是位走滑断层是走向滑动断层的简称，指的是位 移方向与断层走向相同或相近的大型平移断层移方向与断层走向相同或相近的大型平移断层移方向与断层走向相同或相近的大型平移断层移方向与断层走向相同或相近的大型平移断层 走滑断层基本特征走滑断层基本特征走滑断层基本特征走滑断层基本特征 走滑断层应力状态和相关变形走滑断层应力状态和相关变形走滑断层应力状态和相关变形走滑断层应力状态和相关变形 与走滑断层有关的构造和相关问题与走滑断层有关的构造和相关问题与走滑断层有关的构造和相关问题与走滑断层有关的构造和相关问题 拉分盆地拉分盆地拉分盆地拉分盆地 花状构造花状构造花状构造花状构造 走滑断层与转换断层的区别走滑断层与转换断层的区别走滑断层与转换断层的区别走滑断层与转换断层的区别 7.4.1 走滑断层基本特征走滑断层基本特征走滑断层基本特征走滑断层基本特征 构造型式带状、平行线式、雁列式和菱格式构造型式带状、平行线式、雁列式和菱格式 断裂带可包括一条或多条主干断层以及次级断层。它断裂带可包括一条或多条主干断层以及次级断层。它断裂带可包括一条或多条主干断层以及次级断层。它断裂带可包括一条或多条主干断层以及次级断层。它 们分叉交织、形成复杂的断裂带结构们分叉交织、形成复杂的断裂带结构们分叉交织、形成复杂的断裂带结构们分叉交织、形成复杂的断裂带结构 根据断层两盘相对运动方向，分为左旋走滑断层 和右旋走滑断层 根据断层两盘相对运动方向，分为左旋走滑断层 和右旋走滑断层 断面较平直，航卫影像上表现为明显的线性构造断面较平直，航卫影像上表现为明显的线性构造 走滑断层常伴生雁列式褶皱、断裂走滑断层常伴生雁列式褶皱、断裂 Duplex of Duplex of IguatuIguatu StrikeStrike- -Slip Shear Zone, Brazil Slip Shear Zone, Brazil from A.from A.VauchesVauches, 1996, 1996 7.4.1 右旋走滑断层右旋走滑断层 Right lateral clockwise 左旋走滑断层左旋走滑断层 Left lateral anti-clockwise 7.4.1 直线状线性构造卫星影像直线状线性构造卫星影像 Right Lateral Strike Slip FaultRight Lateral Strike Slip Fault 7.4.1 7.4.1 7.4.1 走滑断层伴生的褶皱走滑断层伴生的褶皱 雁列式褶皱雁列式褶皱雁列式褶皱雁列式褶皱 褶轴小角度交于断层，多为背斜褶轴小角度交于断层，多为背斜褶轴小角度交于断层，多为背斜褶轴小角度交于断层，多为背斜 远离断层倾伏、消失远离断层倾伏、消失远离断层倾伏、消失远离断层倾伏、消失 产于断层一侧或二侧，或带内，亦产于隐伏断层之上产于断层一侧或二侧，或带内，亦产于隐伏断层之上产于断层一侧或二侧，或带内，亦产于隐伏断层之上产于断层一侧或二侧，或带内，亦产于隐伏断层之上 的覆盖层中的覆盖层中的覆盖层中的覆盖层中 牵引褶皱牵引褶皱牵引褶皱牵引褶皱 N 1 2 3 4 5 圣安德列斯断层圣安德列斯断层圣安德列斯断层圣安德列斯断层 7.4.1 圣安德列斯断层东侧的雁列式褶皱圣安德列斯断层东侧的雁列式褶皱圣安德列斯断层东侧的雁列式褶皱圣安德列斯断层东侧的雁列式褶皱 7.4.1 基底走滑断层上覆岩层雁列构造基底走滑断层上覆岩层雁列构造 7.4.1 新西兰阿尔卑斯断层测旁的倾竖褶皱新西兰阿尔卑斯断层测旁的倾竖褶皱新西兰阿尔卑斯断层测旁的倾竖褶皱新西兰阿尔卑斯断层测旁的倾竖褶皱 7.4.2 走滑断层应力状态和相关变形走滑断层应力状态和相关变形 走滑断层的应力应变场走滑断层的应力应变场 断层弯曲引起的应力应变场断层弯曲引起的应力应变场 走滑断层交切引起的挤压、拉张走滑断层交切引起的挤压、拉张 断层端部应力状态断层端部应力状态 7.4.2.1 走滑断层的应力应变场走滑断层的应力应变场 7.4.2.2 断层弯曲引起的应力应变场断层弯曲引起的应力应变场 7.4.2.27.4.2.2 断层弯曲引起的应力应变场断层弯曲引起的应力应变场断层弯曲引起的应力应变场断层弯曲引起的应力应变场 7.4.2.3 断层交切引起的挤压、拉张断层交切引起的挤压、拉张断层交切引起的挤压、拉张断层交切引起的挤压、拉张 upup downdown 二条平移断层相交引起的隆升（左）和下陷（右）二条平移断层相交引起的隆升（左）和下陷（右）二条平移断层相交引起的隆升（左）和下陷（右）二条平移断层相交引起的隆升（左）和下陷（右） 7.4.2.4 走滑断层端部应力状态走滑断层端部应力状态走滑断层端部应力状态走滑断层端部应力状态 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7.4.2.5 雁列式走滑断层的重叠（雁列式走滑断层的重叠（雁列式走滑断层的重叠（雁列式走滑断层的重叠（O O O O））））和间隔（和间隔（和间隔（和间隔（W W W W）））） WW OO - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7.4.3 与走滑断层有关的构造和相关问题与走滑断层有关的构造和相关问题与走滑断层有关的构造和相关问题与走滑断层有关的构造和相关问题 拉分盆地拉分盆地 花状构造花状构造 走滑断层与转换断层走滑断层与转换断层 离散性/收敛性走滑断层作用离散性/收敛性走滑断层作用 7.4.3.1 拉分盆地（拉分盆地（拉分盆地（拉分盆地（PullPull- -Apart BasinApart Basin）））） 定义走滑断层系中拉伸作用形成的断陷盆地定义走滑断层系中拉伸作用形成的断陷盆地 ＢＢ.ＣＣ.ＢＢurchfiel 基于圣安德列斯断层控制的死谷 盆地的研究首次提出 基于圣安德列斯断层控制的死谷 盆地的研究首次提出 拉分盆地的研究对于进一步深化走滑断层系和相 关构造基础理论研究，石油天然气和盐类矿产勘 探开发等具有重要的意义 拉分盆地的研究对于进一步深化走滑断层系和相 关构造基础理论研究，石油天然气和盐类矿产勘 探开发等具有重要的意义 7.4.3.1.1 拉分盆地的几何学特点拉分盆地的几何学特点拉分盆地的几何学特点拉分盆地的几何学特点 形态菱形。以前称作菱形断陷形态菱形。以前称作菱形断陷形态菱形。以前称作菱形断陷形态菱形。以前称作菱形断陷 规模规模规模规模 长数百米长数百米长数百米长数百米百公里百公里百公里百公里 宽数十米宽数十米宽数十米宽数十米数十公里数十公里数十公里数十公里 深数十米深数十米深数十米深数十米数十公里数十公里数十公里数十公里 长宽比长宽比长宽比长宽比 约３约３约３约３ １１１１ 7.4.3.1.1 7.4.3.1.2 拉分盆地的演化拉分盆地的演化拉分盆地的演化拉分盆地的演化 在二条断层控制下发育，也可在一组雁列断层 控制下发育 在二条断层控制下发育，也可在一组雁列断层 控制下发育 大型拉分盆地中可以发育次级走滑断层和拉分 盆地，形成堑中堑和堑中垒 大型拉分盆地中可以发育次级走滑断层和拉分 盆地，形成堑中堑和堑中垒 拉分盆地形态一般窄而长，宽度受断层间距控 制而相对稳定，长宽比达到３１时停止发育 拉分盆地形态一般窄而长，宽度受断层间距控 制而相对稳定，长宽比达到３１时停止发育 盆地消亡过程一般是自边界向内部萎缩盆地消亡过程一般是自边界向内部萎缩 7.4.3.1.2 复合拉分盆地的演化复合拉分盆地的演化复合拉分盆地的演化复合拉分盆地的演化模拟模拟模拟模拟 大型拉分盆地及其内部次级构造大型拉分盆地及其内部次级构造大型拉分盆地及其内部次级构造大型拉分盆地及其内部次级构造 From Atilla Aydin et.al., 1982From Atilla Aydin et.al., 1982 7.4.3.1.3 拉分盆地的地质特点拉分盆地的地质特点拉分盆地的地质特点拉分盆地的地质特点 发育快、沉降快、厚度大、相变快发育快、沉降快、厚度大、相变快 陆缘陆相→海相；或海相→湖相→河流相陆缘陆相→海相；或海相→湖相→河流相 陆内拉分盆地全为陆相陆内拉分盆地全为陆相 大型拉分盆地，长期生长，地壳相对薄，有火山 活动，热流较高 大型拉分盆地，长期生长，地壳相对薄，有火山 活动，热流较高 利于油气、盐类矿床形成利于油气、盐类矿床形成 地震伸展扭动背景中，容易诱发地震地震伸展扭动背景中，容易诱发地震 土耳其安那托利亚断层； 1920年甘肃海原地震；滇 西北红河北段第四纪断陷 土耳其安那托利亚断层； 1920年甘肃海原地震；滇 西北红河北段第四纪断陷 （据吴大宁等，1985） （据吴大宁等，1985） 7.4.3.1.3 7.4.3.2 花状构造（花状构造（花状构造（花状构造（Flower StructureFlower Structure）） 走滑断层自下而上发散为若干条次级断层，在走滑断层自下而上发散为若干条次级断层，在 剖面上呈花状形态剖面上呈花状形态 根据剖面形态、断层力学性质分为正花状和负根据剖面形态、断层力学性质分为正花状和负 花状花状 花状构造花状构造多多发育在未发生强烈变形和构造叠加发育在未发生强烈变形和构造叠加 的地区的地区 7.4.3.2.1 正花状构造正花状构造 压扭性应力状态压扭性应力状态 背冲式逆断层组合背冲式逆断层组合 断面下陡上缓，凸断面下陡上缓，凸 面向上面向上 地层呈背形，但非地层呈背形，但非 弯滑褶皱弯滑褶皱 正花状构造示意图正花状构造示意图正花状构造示意图正花状构造示意图 7.4.3.2.2 负花状构造负花状构造 离散性、张扭性应离散性、张扭性应 力状态力状态 似地堑正断层组合、似地堑正断层组合、 断面凹向上断面凹向上 地层平缓地层平缓 浅部发育纵向向形浅部发育纵向向形 （不具弯滑性质） 负花状构造示意图负花状构造示意图负花状构造示意图负花状构造示意图 （不具弯滑性质） 7.4.3.3 转换断层与走滑断层转换断层与走滑断层转换断层与走滑断层转换断层与走滑断层 转换断层转换断层Trans Fault 的概念由的概念由J. T. Wilson 1965 提出提出 转换断层断层面陡立，横切洋中脊，是洋中脊扩 张作用形成，其两盘相对位移局限于两段洋中脊 之间，是主要的地震震源地之一。某些大型转换 断层构成板块边界。 转换断层断层面陡立，横切洋中脊，是洋中脊扩 张作用形成，其两盘相对位移局限于两段洋中脊 之间，是主要的地震震源地之一。某些大型转换 断层构成板块边界。 Trans Fault and Fracture ZoneTrans Fault and Fracture Zone 7.4.3.3 转换断层与走滑断层的区别转换断层与走滑断层的区别转换断层与走滑断层的区别转换断层与走滑断层的区别 转换断层转换断层转换断层转换断层走滑断层走滑断层走滑断层走滑断层 7.4.3.3 转换断层与走滑断层对比转换断层与走滑断层对比转换断层与走滑断层对比转换断层与走滑断层对比 1.标志层的平错断距随着断层活动而不 断加大（Ⅱ） 2.标志层的错位与剪切方向一致（Ⅱ） 3.剪切滑动贯穿整个断层带，整个带上 均可发生地震 4.变质带和断层岩带在断层两盘对称发 育（ⅡC） 5.如有两条或更多条断层，各条断层的 剪切位移方向均一致（ⅡB） 6.沿整个断层带位移常常变化，趋势尾 端位移量减小 7.断层尾端既可压缩或拉伸，也常转为 斜向张扭或压扭 1.标志层的平错断距基本稳定不变 （Ⅰ） 2.标志层的错位与断层剪切方向相反 （Ⅰ） 3.剪切滑动只限于标志层之间（Ⅰ中 的bc之间），地震只发生于该段上 4.变质带和断层岩带在断层两盘不对 称，除标志层间两盘发育外，其余 部分只一盘发育（ⅠC） 5.如有两条断层，两条断层的位移方 向可以一致，也可以不一致（ⅠA） 6.沿整个断层位移量均相等 7.断层端点或压缩或拉伸 走滑断层走滑断层转换断层转换断层 本节要点本节要点本节要点本节要点 走滑断层的基本特征走滑断层的基本特征走滑断层的基本特征走滑断层的基本特征 几何学几何学 伴生褶皱伴生褶皱 走滑断层应力状态和相关变形走滑断层应力状态和相关变形走滑断层应力状态和相关变形走滑断层应力状态和相关变形 应力应变场图解应力应变场图解 断层弯曲、交切、端部的应力应变场断层弯曲、交切、端部的应力应变场 拉分盆地的形成演化、地质特征及其研究意义拉分盆地的形成演化、地质特征及其研究意义拉分盆地的形成演化、地质特征及其研究意义拉分盆地的形成演化、地质特征及其研究意义 花状构造正花状构造正花状构造正花状构造正/ / / /负花状构造特征和应力状态负花状构造特征和应力状态负花状构造特征和应力状态负花状构造特征和应力状态 走滑断层与转换断层的异同走滑断层与转换断层的异同走滑断层与转换断层的异同走滑断层与转换断层的异同 思考、讨论题思考、讨论题 走滑断层带内部应力 状态和可能产生的构 造类型及其方位的解 释可否用于对伸展构 造、逆冲推覆构造等 其它类型断层带的研 究 走滑断层带内部应力 状态和可能产生的构 造类型及其方位的解 释可否用于对伸展构 造、逆冲推覆构造等 其它类型断层带的研 究 走滑断层的应力应变场走滑断层的应力应变场走滑断层的应力应变场走滑断层的应力应变场