斷層、理解分析用圖解

1、斷層、理解分析用圖解導(dǎo)讀斷層的分析及圖解匸要是查明斷層的性質(zhì)及斷層變位的各種基本要索。本文對斷層的 各項基本要素的分類、斷層的分析法及圖解法及應(yīng)注意的問題兒個方面進行詳細闡述。斷層的分析及圖解主要是查明斷層的性質(zhì)及斷層變位的各種基木要索。在野外實地觀 察、測量斷層的性質(zhì)及其某些基本要素是斷層研究中的最主要和最基本的方法。但單是野外 觀察是不夠的，因直覺往往易形成錯覺，而且大多數(shù)基本要素須經(jīng)過一定的分析或圖解才能 獲得，當編繪各類投影圖及剖面圖時，就需要進行這種分析或圖解。一、斷層的各項基木要素包括兩人類，即斷距及位移。（一）斷距乂稱視斷距，為斷層兩盤標準層的錯開距離，一般不一定代表斷層的真實

2、位移。乂分四種（圖1）：水平斷距（1）,垂直斷距（z），傾斜斷距（d）及法線斷距或 層位斷距（n） o四者的關(guān)系如下：n=dsin （ p ± a ）（1）l=dcos p （2）z = dsin p（3）式中：a標準層傾角；b斷層而傾角。當斷層與標準傾斜同向時，（1）式中的a麗用負號；界向時，用正號。圖1斷層的斷距1：水平斷距；z：垂直斷距；d：傾斜斷距；n：法線斷距（二）位移又稱真斷距或位移矢量（r）,為沿斷層運動方向的位移，即同一點h斷層 運動前的位置移至斷層運動示的位置的距離。矢量r又有如下的分址（圖2）:沿走向位移 （入），面向斷層面，向右為正，向左為負，傾斜位移（n）,向

3、上為正，向下為負，垂宜 位移（h），向上為正，向下為負；水平位移（r），傾斜水平位移（b）,向下盤方向為 正，反之為負。圖2把位移矢量r分解為斷層裂縫平面上及空間的組成部分矢最r的空間位置依下列三要素而定：n如（為r，與斷層走向線正方向之夾角）及 e角（r與r z間的夾角，即r的傾角）。上述諸要素間的關(guān)系如2u （4）6 = 810= =(5)=丄一sin/r = amg(8)(9)(10)hoge(11)arcsin r(12)斷層的分析及圖解主要限于查明上述斷距及位移參數(shù)。上述斷距或位移參數(shù)z間的關(guān) 系也是圖解法及部分分析法的棊木原理。此外，還冇斷層的延伸、位移方向、相對變位翼、 斷層旋轉(zhuǎn)

4、軸、旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)度等。這些主要應(yīng)通過野外觀察、測量求得。二、斷層分析法及圖解法分析法主耍有基于正弦定理的分析法及莫爾昌諾夫公式。分析法也可用圖解法去表達, 即川圖解表示分析過程。圖解法最常用的有正交投影法及水平剖面法。在實際工作屮，特別 是遇到情況復(fù)雜時，常須根據(jù)貝體情況，運用兒種圖解法或與分析法互相配合。(一) 基于正弦定理的分析法：正弦定理為'三角形中任意兩角的止弦比等于英相應(yīng) 的對邊的長度比”。圖3 (a)示一垂直于斷層走向的剖面上的主要基本要素，圖中ab=210 米，bc = 150米。斷層為南北向正斷層，地層走向亦為南北向。擦痕方向北傾，并與水平線 成30°交角。

5、圖3 (b)示沿斷層面的各基本要素。按正弦定理：«zd _ ab sinza0d ,210x300故:mze bc sinzc be故,則傾角位移de=bd+be=191. 6米。從圖3 （b）求出沿走向位移eh；從de及eh可推導(dǎo)出其他參數(shù)。< a)北es/7”中國繆篦升20, com(b)圖3用正弦定理分析求斷層基本要素（a）垂直于灰?guī)r走向及斷層的地質(zhì)剖面圖；（b）平行于斷層面的投影面斷線示擦痕（二）莫爾昌諾夫公式：上述公式中（4、5、6、7、8）為莫爾昌諾夫基本公式。假定 礦脈與斷層走向線的和遇角為s （圖4）,則莫氏斷裂總公式為：(13)式中有兩個未知數(shù)，即h和入。因此

6、應(yīng)用此公式的條件為：斷層在較短的地段內(nèi)切穿 兩個不同產(chǎn)狀的地質(zhì)體，斷層的產(chǎn)狀要素、兩個地質(zhì)體的產(chǎn)狀要素、兩個地質(zhì)體的水平斷距 均已確定。根據(jù)兩個不同的產(chǎn)狀的地質(zhì)體，可以分別列出兩個方程式，解此二元聯(lián)立方程式 即可求得h和入，進而推導(dǎo)出其他參數(shù)。圖4兩翼礦層（ab和cp）與斷層（yt）交錯平面當斷層只切過一種產(chǎn)狀的地質(zhì)體，則需要查明擦痕與斷層走向線的夾角（y）,可采 用公式：式中只有一個未知數(shù)r，故只需列出一個方程式即可。在運用公式（13、14）時，須注意下列三項規(guī)定：1、對于相遇角3,有采取彼此互補的兩個角屮的任何一個角的可能；規(guī)定在兩個角屮 采用這樣一個角；具兩邊的傾向箭頭都是相向的或相背的

7、。2、兩公式的末項都有正負兩種符號；規(guī)定當被錯開的地質(zhì)體沿走向位移（入）的正值 方向傾斜時，末項為正，反z為負。3、兩公式左邊的1也冇正負之別;規(guī)定當上盤地質(zhì)體的錯動方向與其傾斜方向一致時， 1為正號，反之為負號。（三）正交投影法：如圖4, 1為平面投影圖，沿ab作垂直剖面，根據(jù)地層及斷層沿 剖而方向的視傾角作出垂直剖而圖ii，再沿ek （正交于ab）,利用斷層沿ek方向的視傾角 作縱向剖面圖11【。在此兩個剖面圖匕依比例尺計算并推導(dǎo)斷層的主要荒本要素。但丿應(yīng)注意：ab剖而線的方向m選擇為垂肓于地層走向或斷層走向，最好是垂肓于斷層 走向，因此時，在垂宜剖而圖上可利用斷層真傾角，對于計算各基木要

8、素方便得多，否則還 需經(jīng)過換算。圖5 （a）示圖解結(jié)果為一逆斷層，（b）則示圖解結(jié)果為一正斷層。圖5川正交投影法研究斷層（a）逆斷層；（b）正斷層（四）水平剖而法（或水平切而法）：如圖6,假定斷層mq走向e-w,傾向s,傾角 70° ,斷層作用結(jié)果使兩側(cè)有兩個以上不同產(chǎn)狀的地層發(fā)生錯動，先假定一個低于地表水平 面若干（例如50）米的水平面為零位面。用透明紙作出該零位面的水平剖面圖（“蒙圖”）， 斷層mq在零位面上的投影線為ef,并依次作出兩側(cè)地層在零位面上的投影位置。將此“蒙 圖”依坐標線而與地表水平投影圖重疊，圖5上的實線為地表水平投影圖上的位置，虛線為 零位面上的位逍，可以清楚地

9、查出斷層上、卜兩盤位移情況及其讀數(shù)，即線段kko、nno、 ppo和llo各線段，得交點a及c。a點示未位移前斷裂線上各點的投影交匯點，位移后， 由a點移到（：點（如果上盤是移動盤或相對變位翼，否則，正相反）。分解線段ac得bc 為傾斜位移。進一步分解，可推導(dǎo)出英他參數(shù)。圖6用水平剖血法求位移要素（a）地表平面投影圖；（b）示傾斜位移（h）少垂直位移（h）的關(guān)系三、上述分析法及圖解法舉例，均假定情況是比較簡單的，在實際運用中除注意多種 方法配合外，還應(yīng)注意下列問題：（一）只有一個地質(zhì)體或相同產(chǎn)狀的兩個以上的地質(zhì)體被同一斷層錯動示，在斷層兩 側(cè)賦存的空間位置均已杏明時，只能杏明斷層的各種斷距，不

10、能杏明真正位移r及其分址。 必須有兩個不同產(chǎn)狀的地質(zhì)體在斷層兩側(cè)的賦存位置均已杏明，或只有一個地質(zhì)體同時還杏 明了其擦痕的產(chǎn)狀時，才能杏明各項位移參數(shù)。如果只在斷層一側(cè)杏明了一個（或兩個不同 產(chǎn)狀的）地質(zhì)體的賦存位置，而在斷層的另一側(cè)均沒有出露時，無論擦痕產(chǎn)狀是否已杳明， 斷距或位移均暫不能查明。但應(yīng)注意，擦痕僅表示最后一次運動的遺跡，不代表歷次運動的綜合矢向，因斷層人 多是多次運動形成的，多次運動的矢向也不一定完全一致，因此，一般情況卜，利用擦痕查 明的位移參數(shù)不甚可靠。（二）斷層的產(chǎn)狀要素與其兩側(cè)地質(zhì)體的產(chǎn)狀要素應(yīng)不同。（三）斷層及其兩側(cè)地質(zhì)體的產(chǎn)狀要素要能精確測定，并且不要以局部變化來代

11、替一 般情況。（四）如果是旋轉(zhuǎn)斷層，一般在地質(zhì)圖上就能看岀來，即沿斷層兩側(cè)或一側(cè)的不同地 段，雖地層剖面完全一致，但地層產(chǎn)狀（不是市于褶illi原因）變化很大。此時，要在斷層的 各個點（對于均衡地旋轉(zhuǎn)的斷層則在相距較大的兩個點）上進行測量、分析或圖解，已查明 斷層旋轉(zhuǎn)的各項要素。節(jié)理、圖解、圖表這一類主要是一些統(tǒng)計性質(zhì)的圖表，或者根據(jù)統(tǒng)計資料編制的圖解。評價勘探工作中 常用的有下列兒種：1、玫瑰圖：是用于研究節(jié)理的一種圖解，它是根據(jù)節(jié)理的統(tǒng)計資料編制的。其編制方 法及一般要求如下：（1）研究露頭節(jié)理時，應(yīng)于一般觀察后在每一露頭上選出12個有代表性的地段， 其長可為1015公尺，記錄下各露頭及所

12、選地段的方位，做剖面的地層描述，注明各層厚 度及單層厚度，指出節(jié)理的一般性質(zhì)。然示依照不同方向順次描述，各方向的節(jié)理應(yīng)逐次編 號，并對每一類作如下記錄：節(jié)理號、距前、后理的距離,節(jié)理面的走向、傾斜及傾角,沿 走向的變化情況，節(jié)理的長度、寬度及分枝時況，有無張口及填充物和其性質(zhì)，節(jié)理劈面的 特點，該方向節(jié)理的總密度或測量次數(shù)，闡述節(jié)理與地層產(chǎn)狀的關(guān)系（縱向節(jié)理或斜交節(jié)理， 前者其主要分枝平行于地層走向或傾向）。研究巖心節(jié)理的要求同上，但盂采取全巖心（不裂為碎塊），而r巖心采取率應(yīng)達到 90%以上，一般很難具備這一條件，因此所獲資料往往不很完整。（2）確定主要節(jié)理和次要節(jié)理，主要節(jié)理為在某個方向上

13、發(fā)冇很強烈的節(jié)理，其特征 為：節(jié)理間距不人（0.33米），垂宜發(fā)冇很深（10米），節(jié)理寬度較人。次要節(jié)理的 特征為：節(jié)理寬度較小。2、編制節(jié)理產(chǎn)狀要素統(tǒng)計表（見表1）:表的垂直方向劃分18格（如統(tǒng)計節(jié)理傾斜則 劃分36格），代表北半園兩個彖限的18個間隔，每格代表10° ,即270°279。，280° 289°（如劃分36格，則代表四個象限的36個10°間隔）。每一垂直分格記入各類節(jié) 理的走向及傾角測量結(jié)果（如劃分36格，則計入節(jié)理的傾向及傾角測量結(jié)果）。把每一格 內(nèi)的測量結(jié)果相加，處以所計入該格的測量次數(shù)，即得該格中的平均產(chǎn)狀耍索。注明節(jié)理為

14、 主要或次要節(jié)理。這些平均值，即為編制玫瑰圖的原始資料。表1節(jié)理產(chǎn)狀要素統(tǒng)計表3303393403493503590910 1920 2930 3940 4950 5960 6970 7980 89注：如統(tǒng)計傾向，則劃分為36格，増加9099、100109260269諸分度格。3、編制節(jié)理的產(chǎn)狀要素玫瑰圖：玫瑰圖繪于專門的園形紙上，其上繪有5°或10°為 間隔的放射狀和同心園狀的分度格。如系統(tǒng)計走向和傾角，則編成半園形玫瑰圖（圖7）, 放射線方向代表走向，同心園上表示節(jié)理的傾角。如統(tǒng)計傾向和傾角，則編成全園形玫瑰圖， 放射線方向代表傾向。按統(tǒng)計表屮的產(chǎn)狀要索平均值投上各點，即可畫成節(jié)理產(chǎn)狀要索玫瑰 圖。圖7節(jié)理玫瑰圖（如放射線代表傾向，畫成全園形，如為節(jié)理產(chǎn)狀要素玫魂圖，不畫比例尺，如僅表 示主要節(jié)理，上方注明u字，如同吋表示主耍及次要節(jié)理，分別用不同圖例而不注明u字, 如為節(jié)理強度玫瑰圖，需