褶皺與斷層識(shí)別

1、(1 )褶皺：巖層受力的擠壓而發(fā)生彎曲的現(xiàn)象稱為褶皺，幾乎在任何沉積巖 區(qū)都能見到的一種極普通的構(gòu)造地質(zhì)現(xiàn)象， 只是其規(guī)模大小不同而已 大者長達(dá) 幾十千米， 甚至幾百千 米，小者在標(biāo)本上就能觀察到，甚至在顯微鏡下可見。不過， 在野外視野所及者，幾百米、幾千米的規(guī)模 居多。真正特大的褶皺，在距離較短的 剖面上是看不出來的，必須通過長距離的剖面穿越，或通過填繪地 質(zhì)圖以后才能分 析出來，而本書所談的褶皺，主要是指視野范圍之內(nèi)能觀察到的褶皺。研究褶皺的基本要點(diǎn)，不外乎褶皺的形態(tài)、產(chǎn)狀、類型、形成的方式以及分布 的特點(diǎn)。 褶皺的基本形態(tài)，只有兩種：背斜和向斜。背斜的標(biāo)志是巖層向上彎曲、核心部位是老巖層

2、，兩側(cè)為新巖層。向斜的標(biāo)志是巖層向下彎曲，核心部位為新地層，兩側(cè)翼部為老地層。如果巖層被侵蝕風(fēng)化，在地表暴露出來 (以平面圖形式表示的 話)時(shí)，從中心到兩側(cè)，巖層的排列，由老到新，對(duì)稱出現(xiàn)，是為背斜。 相反，從 中心向兩側(cè)的巖層，自新到老，對(duì)稱出現(xiàn)，則為向斜。認(rèn)識(shí)背斜和向斜構(gòu)造以后，就可以按照褶皺要素 核部、翼部、轉(zhuǎn)折端、軸 向、傾伏等進(jìn)行具體的描述 了。例如某背斜構(gòu)造， 核部由志留系地層構(gòu)成， 兩側(cè)由 泥盆系至石炭系地層構(gòu)成， 軸向東北， 向西南傾伏。 然后，再將觀察的褶皺進(jìn)行分類，最常用的褶皺分類是根據(jù)褶皺軸面的產(chǎn)狀分為：直立褶皺、歪斜褶皺、倒轉(zhuǎn)褶皺、平臥褶皺、翻卷褶皺。一般說來，這些褶皺

3、的形態(tài)都反映了巖層受力程度的不同?；蛘哒f，從 直立褶皺到翻卷褶皺， 受力越來越強(qiáng)，因兩側(cè)受力的程度不同，軸面向受力較弱的一側(cè)傾斜。另一種褶皺形態(tài)分類，根據(jù)巖層彎曲的形態(tài)而定，也是野外觀察剖面時(shí)常用的，有圓弧褶皺、尖棱褶皺、箱狀褶皺、扇形褶皺及撓曲。以上所說的褶皺形態(tài)，可以說是 “小型 ”的褶皺，即站在褶皺巖層的面前，一 眼看去，就清晰能辨。而實(shí)際 上，還有 “大型”的褶皺，在野外地質(zhì)旅行，穿越長 剖面時(shí)才能辨認(rèn)的，它們大多是 “非單個(gè) ”褶皺，而是由 一系列褶皺復(fù)合組成。通 過剖面示意圖最能說明此種類型 基本上有兩類。一是復(fù)背斜和復(fù)向斜， 也就是在它們的兩翼被一系列次一級(jí)褶皺所復(fù)雜化， 或 者

4、說，大的褶皺輪廓是背斜， 但在翼部尚包含若干小的背斜和向斜。 反過來， 大的 褶皺輪廓是向斜，而在其翼部則尚有次級(jí)的背斜和向 斜。此類復(fù)式的背 斜和向斜，常見于 “地槽區(qū) ”，如我國的秦嶺、天山、內(nèi)蒙中部、喜馬拉雅山等地均有所見。二是隔擋式褶皺和隔槽式褶皺：一個(gè)平行褶皺群內(nèi)，如果背斜呈緊密褶皺，而向斜呈開闊平緩的褶皺，稱為隔擋式褶皺， 如四川東部的褶皺群。 而隔槽式褶皺， 則是一系列相間排列的開闊背斜褶皺被一系列緊密 向斜所隔開。在褶皺形態(tài)的觀察基礎(chǔ)上，進(jìn)一步就是研究形成褶皺的機(jī)理，可在地質(zhì)旅行告一段落以后作詳細(xì)的解剖 如縱彎褶皺作用、橫彎褶皺作用、柔流褶皺作用、壓 肩作用等，此處不作進(jìn)一步論

5、述。 怎樣研究褶皺？在地質(zhì)旅行或踏勘剖面時(shí)，認(rèn)識(shí)褶皺以后，如何進(jìn)一步作具體的研究是一項(xiàng)重要的課題，基本上可從以下幾方面入手。對(duì)褶皺形態(tài)的研究：其中包括查明褶皺的位置、產(chǎn)狀、規(guī)模、形態(tài)和分布特點(diǎn)，探討褶皺形成的方式和形成的時(shí)代，了解褶皺與礦產(chǎn)的關(guān)系等等。在這里， 需要觀察的要點(diǎn)有： 查明地層的層序并追索標(biāo)志層。 根據(jù)地層內(nèi)所含 的化石特征以及巖石性質(zhì)等 標(biāo)志， 確定組成褶皺構(gòu)造的層序關(guān)系。 進(jìn)而查明其層序 是正常還是倒轉(zhuǎn)。再觀察這些地層的對(duì)稱排列及其 重復(fù)關(guān)系，確定背斜或向斜的所 在位置。在觀察地層層序及其排列關(guān)系時(shí)，必須抓住某個(gè)巖性特征顯目、 厚度不大、 展布穩(wěn)定的巖層作為了解褶皺的標(biāo)志層。褶

6、皺的產(chǎn)狀也可根據(jù)標(biāo)志層予以確定。這些產(chǎn)狀，主要是測(cè)定褶皺樞紐和軸面的產(chǎn)狀，此兩者是正確判斷褶皺產(chǎn)狀和真實(shí)形態(tài)的前提。其次是觀察褶皺出露的形態(tài)， 也就是從褶皺在地面出露的形態(tài)作縱橫方面的觀 察，經(jīng)過多方分析， 恢復(fù)其 真實(shí)面貌。再次，對(duì)褶皺內(nèi)部的小構(gòu)造研究也應(yīng)注意。所謂小構(gòu)造，指小褶皺、小斷裂面、線理等等。它們分布于主褶皺的不同部位，各自從一個(gè)側(cè)面反映出主褶皺的某些特 征，這些內(nèi)部構(gòu)造，由于規(guī)模較小，易于觀察，因此，以小比大，通過對(duì)褶皺內(nèi)部 小構(gòu)造的研究能進(jìn)一步了解和闡明主褶皺的某些特征（2 ）節(jié)理：這是很常見的一種構(gòu)造地質(zhì)現(xiàn)象，就是我們?cè)趲r石露頭上所見的裂縫，或稱巖石的裂縫。這是由于巖石受力而

7、出現(xiàn)的裂隙，但裂開面的兩側(cè)沒有發(fā)生明顯的 （眼睛能看清楚的 ）位移，地質(zhì)學(xué)上將這類裂 縫稱為節(jié)理，只要你一上山， 接觸石頭，到處都能見到節(jié)理 節(jié)理的名稱， 根據(jù)分類的不同原則而異， 通用的名稱是以節(jié)理與巖層的產(chǎn)狀要 素的關(guān)系而劃分為四種： 走 向節(jié)理：節(jié)理的走向與巖層的走向一致或大體一致。傾向節(jié)理：節(jié)理的走向大致與巖層的走向垂直，即與巖層的傾向一致。 斜向節(jié)理：節(jié)理的走向與巖層的走向既非平行，亦非垂直，而是斜交。 順層節(jié)理：節(jié)理面大致平行于巖層層面。前三種最為常見。其次， 節(jié)理的分類還可以節(jié)理的走向與區(qū)域褶皺主要方向、 斷層的主要走向或 其他線形構(gòu)造的延伸方向等 關(guān)系而進(jìn)行，可劃分為 縱節(jié)理：

8、兩者的關(guān)系大致平 行。橫節(jié)理：二者大致垂直。斜節(jié)理：二者大致斜交。 如果褶皺軸延伸穩(wěn)定，不發(fā)生傾伏的話，則走向節(jié)理相當(dāng)于縱節(jié)理，傾向節(jié)理 相當(dāng)于橫節(jié)理在認(rèn)識(shí)節(jié)理的形態(tài)及其名稱以后，也可以適當(dāng)?shù)刈餍┝W(xué)分析研究，如節(jié)理與 褶皺的關(guān)系， 節(jié)理的形態(tài)與受力的關(guān)系等。不過，此類問題的深入研討，已屬專題 性質(zhì)，非地質(zhì)旅行時(shí)所要了解的范疇了。 一般野外調(diào)查應(yīng)選擇節(jié)理比較密集 （數(shù)十條在一起 ）的地方作為觀察點(diǎn)。而對(duì) 節(jié)理的記錄要求，大致有下列 各項(xiàng)內(nèi)容：節(jié)理群所在地的地理位置。節(jié)理與褶皺或斷層的關(guān)系：如在褶皺的軸部、翼部、斷層的上盤或下盤等等。節(jié)理所在的巖層時(shí)代或?qū)游?、巖石的性質(zhì)、巖層的產(chǎn)狀要素。節(jié)理的產(chǎn)

9、狀要素。節(jié)理面及 充填物的特征。節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)及旋向。節(jié)理組、系歸屬及相互關(guān)系。節(jié)理密度統(tǒng)計(jì)（條/米） 。備注。（3 ）斷層：斷層與節(jié)理同屬斷裂構(gòu)造，而斷層往往是節(jié)理的進(jìn)一步發(fā)育所致?；蛘哒f，當(dāng)節(jié)理發(fā)生位移，兩壁有所錯(cuò)動(dòng)時(shí)，即稱為斷層。斷層是野外常見的一種重要地質(zhì)現(xiàn)象。 地質(zhì)旅行時(shí)遇到斷層，應(yīng)如何研究呢？首先要確定斷層的幾何要素，其內(nèi)容包括下列各點(diǎn)： 斷層面。 所謂斷層面， 就是兩部分巖塊沿著滑動(dòng)方向所產(chǎn)生的破裂 面。斷層面的空間位置也像地層的層面一樣，是由其走向和傾向而確定的。但斷層 面并非一個(gè)平整的面，往往是一個(gè)曲面，特別是向地下沿伸 的那一部分，產(chǎn)狀可以 有較大的變化。此外，斷層面不是單

10、獨(dú)存在的，往往是有好幾個(gè)平行地排列著，構(gòu) 成所謂斷層帶，又由于斷層帶上兩壁巖層的位移錯(cuò)動(dòng)，使巖石發(fā)生破碎，因此又稱為斷層破碎帶。其寬度達(dá)幾米、甚至幾十米。一般情況下，斷層的規(guī)模愈大，斷層 帶的寬度也愈大。 斷盤。 斷層面兩側(cè)相對(duì)移動(dòng)的巖塊稱為斷盤。 由于斷層面兩壁發(fā)生相對(duì)移動(dòng)， 所以斷盤就有上升盤和下降盤之分。在野外識(shí)別時(shí)，按其位于斷層面之上者稱上盤；位于斷層面之下者稱下盤。當(dāng)斷層面垂直時(shí)，就無上盤或下盤之分。 斷層線。斷層面與地面相交之線，稱斷層線。 位移。 這是斷層面兩側(cè)巖塊相對(duì)移動(dòng)的泛稱。 在野外觀察斷層時(shí)， 位移的方 向是必須當(dāng)場(chǎng)解決的問題之 一。特別遇到開礦時(shí)，一旦遇到礦脈 （或礦層

11、 ）中斷， 往往是斷層位移所致，需要立即追查。追查的辦法是 運(yùn)用兩側(cè)巖層的層序關(guān)系來判 斷或撫摸斷層面上的擦痕等來確定。在地質(zhì)旅行時(shí)， 如何注意斷層？怎樣研究斷層？觀察什么內(nèi)容？此類問題必須熟練掌握， 現(xiàn)分述如下： 先討論斷層的標(biāo)志及兩盤相對(duì)位移問題。 構(gòu)造 （線）不連續(xù)。各種地質(zhì)體，諸如地層、礦層、礦脈、侵入體與圍巖的接觸界線等都有一定的形狀和分布方向。一旦斷層發(fā)生，它們就會(huì)突然中斷、錯(cuò)開，即造成構(gòu)造 （線）的不連續(xù)現(xiàn)象，這是判斷斷層現(xiàn)象的直接標(biāo)志。 地層的重復(fù)或缺失。這是很重要的斷層證據(jù)。雖然褶皺構(gòu)造也有地層的重復(fù)現(xiàn)象，但它是對(duì)稱性的重復(fù)；而斷層的地層重復(fù)卻是單向性的。 至于地層的缺失，

12、凡沉積間斷或不整合構(gòu)造也可造成，但這兩類地層缺 失都是區(qū)域性的，而斷層造成 的地層缺失則是局部性的。 關(guān)鍵的問題，旅行者應(yīng)對(duì)區(qū)域內(nèi)的地層系統(tǒng)及其 分布情況有一個(gè)較為全面的了解 （可以在旅行準(zhǔn)備時(shí)查閱地層表、剖面、地層柱狀圖之類）。利用地層的重復(fù)或缺失不僅是判斷斷層的重要手段， 而且是判斷斷層兩盤相對(duì) 動(dòng)向的重要方法，借此還可 以確定斷層的性質(zhì)正斷層，還是逆斷層？基本上有六種情況，如圖所示。 斷層面 （帶）上的構(gòu)造特征。這是識(shí)別斷層的直觀證據(jù)，即在眼前“方寸”之地內(nèi)所能見到的若干構(gòu)造現(xiàn)象，最常見的有以下幾種： 斷層擦痕：就是斷層兩側(cè) 巖塊相互滑動(dòng)和磨擦?xí)r留下的痕跡，由一系列彼此平行而 且較為均勻

13、的細(xì)密線條組 成，或?yàn)橐幌盗邢嚅g排列的擦脊與擦槽構(gòu)成。 在堅(jiān)脆巖石的斷層擦痕的表面，往 往平滑明亮，發(fā)光如鏡。并常覆以炭質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)或碳酸鹽質(zhì)的薄膜。有時(shí)，也在斷層的擦面上見到不規(guī)則的階梯狀斷口，其上覆以纖維狀的礦物（如方解石之類 ） 晶體。斷層擦痕對(duì)于決定兩盤位移方向頗有用處，如用手撫摸時(shí)， 感到光滑的方向乃 是對(duì)盤活動(dòng)位移的方向。 或 自粗而細(xì)，自深而淺的方向乃示對(duì)盤活動(dòng)位移的方向。 或者利用階梯狀斷口，階梯形陡坡之傾向指示對(duì)盤 相對(duì)滑動(dòng)的動(dòng)向。構(gòu)造巖：當(dāng)斷層兩壁相對(duì)移動(dòng)之時(shí)，巖石發(fā)生破碎，在強(qiáng)大的壓力下，礦物出現(xiàn)定向排列，并有重結(jié)晶作用。也就是說，由于動(dòng)力作用而發(fā)生變質(zhì)，形成一系列 新

14、的巖石，即稱為構(gòu)造巖。構(gòu)造巖的種類很多，如構(gòu)造角礫石 （角礫形狀不規(guī)則，大小不一 ）。碎裂巖 （破碎的程度比前者更高，主要是 原巖中的礦物顆粒的破碎，常見于逆斷層或平移 斷層的斷裂帶中 ） 。糜棱巖（破碎極細(xì)，用顯微鏡觀察 ）。更 進(jìn)一步的破碎即片理 化巖（具有片狀構(gòu)造的構(gòu)造巖 ）。此外，還有牽引構(gòu)造：是斷層帶中的一種伴生構(gòu)造， 它是由于斷層兩壁發(fā)生位 移時(shí)使地層造成弧形的彎曲 現(xiàn)象，可以指示斷層的位移方向，如圖所示。與斷層帶有關(guān)的，還有一種斷層的伴生構(gòu)造， 主要是斷層旁側(cè)的節(jié)理及拖曳褶 皺。這些節(jié)理常與斷層斜交， 其銳角所指的方向指示本盤滑動(dòng)的動(dòng)向。其他標(biāo)志，主要是指地貌或水文上的一些特征，

15、不過，此種地質(zhì)現(xiàn)象只能說明有斷層存在，不易說明其兩盤的運(yùn)動(dòng)方向，諸如三角面山，河流的突然改向，山脊 的突然中斷，眾多的溫泉或泉水的定向分布，小型 的火成巖體的入侵及其伴生的變 質(zhì)作用、礦化現(xiàn)象及礦脈的定向分布等等均示斷層的存在， 特別是從較大 的地貌現(xiàn) 象所反映的斷層特征，有時(shí)在航空照片甚至衛(wèi)星照片上都能看到。認(rèn)識(shí)斷層的證據(jù)、判斷斷層的存在以后， 就可以進(jìn)一步將斷層進(jìn)行分類， 這也是野外觀察斷層時(shí)必須解決 的問題。一般最常用的斷層分類法， 是根據(jù)兩盤巖塊相對(duì)移動(dòng)的性質(zhì)而定， 分為三種： 正斷層、逆斷層和平移斷層。 如果斷層面的傾角小于 30°，則又稱為逆 掩斷層。若規(guī)模很大的逆斷層

16、（推移數(shù)千米以至數(shù)十千米者 ），又 稱為推覆體。這 是“地槽區(qū)”常見的一種構(gòu)造現(xiàn)象，如阿爾卑斯地區(qū)是世界上最聞名的推覆體所在地。比如有下列各類最為普通。邊緣，地貌上的表現(xiàn)，是山中如有一共同的上升盤，則不過，野外所見到的斷層，往往并非單個(gè)出現(xiàn)，而是以組合的形態(tài)出現(xiàn)居多， 階梯斷層。此類組合由一系列正斷層構(gòu)成，多見于地殼塊斷運(yùn)動(dòng)上升地塊的 脊與山谷的相間排列 （圖 4.24） 。 地塹與地壘。兩條大致平行的斷層，其間有一共同的下降盤，稱為地塹；其為地壘。一般形成地塹與地壘的斷層多為正斷層，也有 逆斷層，或?yàn)檎?、逆斷層的結(jié)合。許多由新生代地 層組成的盆地，多被地塹構(gòu)造所 控制，例如我國的汾河、渭河地

17、塹盆地。當(dāng)然，也有視野所能及的小型 地 塹與地壘構(gòu)造。后者在地質(zhì)旅行路線上亦有機(jī)會(huì)相遇。 疊瓦狀構(gòu)造。由若干條平行排列的逆斷層構(gòu)成，其上盤在剖面上構(gòu)成一個(gè)接一個(gè)的疊瓦狀（或稱覆瓦狀）構(gòu)造，我國四川龍門山地區(qū)有此種構(gòu)造存在。除三者比較常見外，在某些特殊場(chǎng)合還能見到以下幾種類型： 環(huán)型斷層及放射 狀斷層，多見于火山活動(dòng)區(qū) 的火山錐附近或穹隆構(gòu)造的周圍， 也見于侵入體的周圍。 近年來，不少地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為天體撞擊地球以后的 隕擊坑周圍亦有此種斷裂構(gòu)造，有 人認(rèn)為太湖四周也能見到，故太湖也可能屬天體撞擊形成的。 旋扭斷層，多見于較大的斷裂之旁，是一種規(guī)模小的弧形斷層，好似主斷層派 生出來。 還有一種在地質(zhì)

18、旅行時(shí)不易見到而在研究板塊構(gòu)造時(shí)大范圍內(nèi)認(rèn)識(shí)的轉(zhuǎn)換斷層， 特別在研究海底地質(zhì)構(gòu)造 時(shí)十分重要，此處不再詳述了。關(guān)于斷層的野外觀察，還有一類特大的斷層，屬于地殼上的深斷裂帶，也應(yīng)注意。就目前所知的這些著名 的深斷裂帶，如西太平洋海溝構(gòu)成的 “深斷裂帶 ”，北 起千島群島，向南經(jīng)日本、琉球、我國的臺(tái)灣至菲律 賓，長達(dá) 7000 千米以上。又如 東非大裂谷，南自莫桑比克向北經(jīng)坦桑尼亞至烏干達(dá)以北，長達(dá) 6000 千 米。我國東 部郯城（山東）至廬江 （安徽）的大斷裂，呈東北方向延伸，長達(dá) 2400 千米。還有 一條，自浙江 麗水至廣東海豐的大斷裂，長度亦可達(dá) 500 千米以上。這樣巨大而延伸遙遠(yuǎn)的深而大的斷裂，能否在短距離的地質(zhì)旅行中也能有所認(rèn) 識(shí)呢？可以。 因?yàn)槿绱司薮蟮臄嗔?，并非一時(shí)發(fā)育起來的，而是經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展才形成的。 因此，在巨大斷裂的兩側(cè) 的沉積巖層的特征就明顯地反映出差異性。它們的沉積建造，幾乎從元古代到古生代這樣長的地質(zhì)歷程中 都不相同