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1、西北大学国家级精品课程构造地质学西北大学地质学系第7章 断层概述经常引起地质灾害的地质构造 之一本章主要内容1. 断层的几何学与运动学要素2. 断层的类型及其应力环境3. 同沉积断层4. 断层的识别标志5. 断层两盘相对运动方向的判定一、断层的几何学与运动学要素. 断层的几何学要 素岩层或岩体顺破裂面发生 明显位移的构造就是断层 ，又叫断裂。一个小型断层上盘下盘上升盘下降 盘断层面主要有断层面和断盘。 断盘：断面两侧发生相对 位移的岩块或岩层。分上 盘与下盘，或上升盘与下 降盘。断层面：简称断面，使岩块或岩层破裂，并顺着它 发生相对运动的破裂面。一般上部陡直，下部平缓 ，呈犁式。大型断层的断裂
2、面往往是由一系列破裂 面或次级断层组成的带，即断层（裂）带。大型断层的断裂带往往具有双层结构，上部发育脆性碎裂岩，下部发育糜棱岩。一、断层的几何学与运动学要素 1. 断层的几何学要素2. 断层的运动学要素 断层的位移：断层两盘相对运动量的大小，分滑距和断距。 断距：被错断岩层在两盘上的对应层之间的相对距离，与观 测方向有关。在垂直岩层走向的剖面 上可观测到的断距有： 地层断距(ho)、铅直地 层断距(hg=hg)、水平 地层断距( hf).滑距：断层两盘实际的 位移距离。错动前的一 点错动后分成的两个对 应点之间的实际距离称 为总滑距(ab).总滑距可分解为走 向滑距(ac)、倾向滑距 (cb
3、)和水平滑距(am)。断层滑距和断距一、断层的几何学与运动学要素 2. 断层的运动学要素二、断层的分类根据断层走向与岩层走向的关系分类走向断层：断层走向与地层走向一致；倾向断层：断层走向与地层倾向一致；斜向断层：断层走向与地层走向斜交；顺层断层：断层面与地层层面重合。根据断层走向与伴生褶皱（或区域构造线）之间的几何关系分类纵断层：断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向基本一致。横断层：断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向基本垂直；斜断层：断层走向与褶皱轴向或区域构造线方向斜交。2. 根据断层两盘相对运动方向分类这是地质学中最常用的分类方案 。断层的类型断层发生前伸展作用压缩作用正断层逆断层断面走滑断
4、层斜向滑动断层倾向滑动断层分为三种基本的类型：正断层、逆断层和平移(走滑)断层二、断层的分类特点：发 育于拉张环 境；断面倾角 往往较大；断层带内 岩石破碎相 对不太强烈 。（1） 正断层上盘相对下降，下盘相对上升的断层。陕西省泾阳县口镇正断层断面N二、断层的分类 2. 根据断层两盘相对运动方向分类（2）逆断层小型逆断层上盘相对上升的断层。特点：发育于挤压环境； 断面倾角总体较缓 ，如较大时称冲断层 ；断层带内岩石破碎 、变形相对比较强烈 。二、断层的分类 2. 根据断层两盘相对运动方向分类新疆乌恰县托云泥盆系砂岩中的小型逆断层二、断层的分类 2. 根据断层两盘相对运动方向分类合肥盆地 南缘前
5、泥 盆系佛子 岭群向J2砾岩上逆 冲，安徽 省金寨县 船板冲AnD佛子岭群J2（3）平移断层 两盘顺断面走向相对滑动的断层。一般把规模巨大 的平移断层称为走(向)滑(动)断层，但这两个概念 经常混用。可分为左行平移断层和右行平移断层。左行与右行平移断层右行平移左行平移特点：挤压 和拉张环境都 可以形成； 断面一般较陡 ；断层带内 变形变质作用 往往比较强烈 。二、断层的分类 2. 根据断层两盘相对运动方向分类一种特殊的平移断层-转换断层沿着断层滑动方向位移突然中止的平移断层。发育于大洋中脊的转换断层大西洋洋中脊地貌三、同沉积断层又称生长断层，地层发育的同时形成的断层。同沉积断层一般断层同沉积断
6、层与一般断层的比较特点：1.一般为走向正断层，剖面 上常呈上陡下缓的犁式；2.上盘生长地层明显增厚， 这是同沉积断层最基本的特 征和识别标志；3. 断距随深度增大，地层时代越老，断距越大；4. 上盘常发育逆牵引构造。同沉积正断层中的逆牵引构造和反向断层四、断层效应断层 效应同一断层在不同截面上显示出不同的特征的现象就是断层效应。研究断层时应从多方面考察断层的特征。五、断层的形成机制Anderson模式形成断层的三种应力状态及其表 现形式1 23123123123123123正断层：1直立，2和3水平，2水平；逆断层：1和2水平，3直立，2平行于断面走向；平移断层：1和3水平，2直立且垂直于断面
7、走向。褶皱和断层的形成与受力状态密切相关在不同应力环境下岩石受到断层作用和褶皱作用的 模式六、断层的识别标志1. 地貌 标志祁连山祁连山祁连山脉被阿尔金断层错断（卫星影像）断层造成水系向同一方向偏转阿尔金断裂造成疏勒河左行偏转（卫星影 像）疏勒河阿尔金断裂六、断层的识别标志 1. 地貌标志2. 构造标志3.地层标志4.岩浆活动和矿化标志5.岩相和厚度突变带断层控制矿脉的现象矿脉上盘下盘坑道地表地层产状突变指示下伏断层六、断层的识别标志 1. 地貌标志七、断层的研究1. 根据断层的识别标志确定断面或断裂带2. 断层两盘相对运动方向的确定-断层定性3. （1）断面两侧相邻地层中的老地层一般相对上升
8、；4. （2）牵引构造，注意与逆牵引构造的区别断层带中的牵引及其指示的两盘运动方向3. 擦痕和阶步 擦痕和阶步是断层两盘相对运动时在断层面上留下的痕 迹。断层面上的阶步与反阶步擦痕是两盘岩石以及被磨碎的岩屑和岩粉在断面上刻划的结果，由粗到 细（即感觉光滑）的方向指示对盘的运动方向。阶步是断层面上与擦痕垂直的微细陡坎，一般面向对盘的运动方向。反阶步正好相反。七、断层的研究4. 羽状节理与断面两侧小褶皱羽状张节理与主断层所交锐角指示节理所在盘的运动方向。断层派生的两组剪节理中，与主断层小角度相交的那组节理与主断层的锐夹角指示本盘的运动方向。断层侧边派生的节理和小褶皱七、断层的研究八、断层活动的速度
9、与断层的形成时间断层活动的速度有快有慢。快速活动的断层有可能引起地震、滑坡、山崩等地质灾害；慢速活动断层有利于减弱地震灾害并在一 定范围内引起岩石圈的变形。 2. 断层的形成时代断层形成于被错断的最新地层之后，覆盖断层的最老地层之前 。塔里木盆地南部地区巴东南地震解释剖面DO2+3Z-O1C DO2+3C思考题1. 在野外如何识别断层的存在？如何判断其性质？2. 正断层、逆断层和平移断层分别形成于何种构造环境？3. 牵引构造与逆牵引构造有何不同？4. 怎样确定断层发生的时间？5. 同沉积断层有何特点 ？某地地质图 请判断断层的性质某地地质图 请判断断层性质走滑断层断面弯曲处应力状态 左阶式与右阶式弯曲
