煤礦開(kāi)采斷層.ppt

1、斷層課件斷 層斷層要素?cái)鄬臃诸?lèi)斷層的識(shí)別斷層效應(yīng)斷層作用的時(shí)間性正斷層.swf逆斷層 .swf平移斷層.swf 巖石的變形形式: （1）當(dāng)作用力達(dá)到或超過(guò)巖石的屈服極限, 層狀巖層會(huì)失穩(wěn)屈服, 產(chǎn)生彎曲褶皺一、 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)概述 巖石變形的表現(xiàn)形式: 2.作用力達(dá)到和超過(guò)巖石和巖層的強(qiáng)度極限, 巖石失去內(nèi)聚, 發(fā)生破裂、錯(cuò)動(dòng)和破碎。斷層脆性斷層、韌性斷層斷層概論（二） 斷層斷層是一個(gè)將巖塊或巖層斷開(kāi)成兩部分并籍以滑動(dòng)的破裂面。本節(jié)介紹與斷層的幾何學(xué)描述、形成、識(shí)別和觀察等有關(guān)內(nèi)容。【斷層的概念和幾何要素】【斷層分類(lèi)】【斷層的形成機(jī)制】【斷層巖】【斷層效應(yīng)】【斷層的識(shí)別】【斷層的觀察】【斷層作用的

2、時(shí)間性】斷層 斷層面 是巖塊或巖層斷開(kāi)并籍以滑動(dòng)的破裂面。斷層面的空間位置由走向、傾向和傾角確定。自然界的斷層面往往不是一個(gè)產(chǎn)狀穩(wěn)定的平直面，順走向或傾向都會(huì)發(fā)生變化以致形成曲面。大的斷層一般不是一個(gè)簡(jiǎn)單的面，而是由一系列破裂面或次級(jí)斷層組成的帶，即斷層/斷裂帶。斷裂帶內(nèi)還夾雜或伴生有搓碎的巖塊、巖片以及各種斷層巖。斷層規(guī)模越大，斷裂帶也越寬、結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。大斷裂帶還常常呈現(xiàn)分帶性。斷層的幾何要素和位移斷層線 是斷層面與地面的交線，即斷層在地面的出露線。斷層線的彎曲形態(tài)決定于斷層面的彎曲程度、斷層面的產(chǎn)狀以及地面的起伏。斷層面傾角越緩地形起伏越大，斷層線的形態(tài)也越復(fù)雜。 斷盤(pán) 是斷層面兩側(cè)沿?cái)?/p>

3、層面發(fā)生位移的巖塊。如果斷層面是傾斜的，位于斷層面上側(cè)的一盤(pán)為上盤(pán)，位于斷層面下側(cè)的一盤(pán)為下盤(pán)。如果斷層面直立，則按斷盤(pán)相對(duì)于斷層走向的方位描述，如東盤(pán)、西盤(pán)或南盤(pán)、北盤(pán)。根據(jù)兩盤(pán)的相對(duì)滑動(dòng)，相對(duì)上升的一盤(pán)叫上升盤(pán)，相地下降的一盤(pán)叫下降盤(pán)。位移：斷層兩盤(pán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有位移和旋轉(zhuǎn)。在相對(duì)位移時(shí)兩盤(pán)相對(duì)平直滑移而無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩斷盤(pán)上未錯(cuò)動(dòng)前的平行直線，運(yùn)動(dòng)后仍然平行。在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中兩盤(pán)以斷層面法線為軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)滑移，斷盤(pán)上未錯(cuò)動(dòng)前的平行直線運(yùn)動(dòng)后不再平行。多數(shù)斷層常兼具有兩種運(yùn)動(dòng)。因此，在斷層研究中應(yīng)注意測(cè)定斷距。 滑距：指斷層兩盤(pán)實(shí)際的位移距離，是根據(jù)錯(cuò)動(dòng)前的一點(diǎn)，錯(cuò)動(dòng)后成為兩個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的實(shí)際距離?？偦?/p>

4、距（ab） 兩個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的位移距離。走向滑距（ac） 總滑距在斷層面走向線上的分量。走向滑距與總滑距之間的銳夾角cab為總滑距或擦痕的側(cè)伏角。傾斜滑距（cb） 總滑距在斷層面傾斜線上的分量。水平滑距（am） 總滑距在水平面上的分量【總滑距、走向滑距以及傾斜滑距在斷層面上構(gòu)成直角三角形關(guān)系。】總滑距（ab）走向滑距（ac）傾斜滑距（cb）水平滑距（am）斷距:斷距是指斷層兩盤(pán)對(duì)應(yīng)層之間的相對(duì)距離。不同方位的剖面上斷距值不同。垂直于巖層走向的剖面上的斷距有：地層斷距:斷層兩盤(pán)上對(duì)應(yīng)層之間的垂直距離。鉛直地層斷距:斷層兩盤(pán)上對(duì)應(yīng)層之間的鉛直距離。水平地層斷距:斷層兩盤(pán)上對(duì)應(yīng)層之間的水平距離。這三種

5、斷距中，如已知巖層傾角和三種斷距中的任一種斷距，即可求出其他二種斷距。在垂直于斷層走向的剖面上，也可測(cè)得垂直于巖層走向剖面上相當(dāng)?shù)母鞣N斷距。當(dāng)巖層走向與斷層走向不一致時(shí)，除鉛直地層斷距在兩個(gè)剖面上相等外，在垂直巖層走向的剖面上測(cè)得的地層斷距和水平地層斷距都小于垂直斷層走向的剖面上測(cè)得的數(shù)值。礦山開(kāi)采中，為設(shè)計(jì)豎井和平巷的長(zhǎng)度，常常采用平錯(cuò)和落差一類(lèi)斷距術(shù)語(yǔ)。如右圖，在垂直巖層走向的剖面上，xyz為一直角三角形，xy為落差，yz為平錯(cuò)。平錯(cuò)落差伸展構(gòu)造的類(lèi)型伸展構(gòu)造的模式剝離斷層和變質(zhì)核雜巖伸展構(gòu)造是區(qū)域引張作用下形成的一套具有特色的構(gòu)造系統(tǒng)。馬杏垣曾指出：“引張作用也造就了全球范圍的構(gòu)造現(xiàn)象，

6、其規(guī)模甚至比擠壓變動(dòng)還要大?！鄙煺箻?gòu)造是在區(qū)域性引張作用下形成的一套獨(dú)具特色的構(gòu)造系統(tǒng)。從全球構(gòu)造及其演化的觀點(diǎn)，擠壓作用（如造山帶）與引張作用（如洋中脊、拉張帶）是構(gòu)造作用在時(shí)間和空間上緊密相關(guān)的兩個(gè)方面。由于構(gòu)造研究源于造山帶，造山帶又以擠壓變形為特色，以致曾長(zhǎng)期忽視引張伸展作用及其形成的伸展構(gòu)造。關(guān)于伸展構(gòu)造的重要性，馬杏垣教授曾精辟地指出：“其實(shí)，引張作用也造就了全球范圍的構(gòu)造現(xiàn)象，其規(guī)模甚至比擠壓變動(dòng)還更大”。從構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)和變形體制看，伸展作用和擠壓作用可概括為“開(kāi)”與“合”。“開(kāi)”與“合”乃地殼的水平運(yùn)動(dòng)，在一定條件下水平運(yùn)動(dòng)與升降運(yùn)動(dòng)又相互轉(zhuǎn)化。升降運(yùn)動(dòng)中的上升隆起往往導(dǎo)致重力

7、勢(shì)的變化和重力不穩(wěn)，引起地殼表層的順坡下滑而形成重力滑動(dòng)構(gòu)造。所以，伸展、降起與重力滑動(dòng)具有相對(duì)統(tǒng)一性。伸展構(gòu)造一、伸展構(gòu)造類(lèi)型：地塹和地壘階梯狀斷層、箕狀構(gòu)造和盆嶺構(gòu)造 (一）（二）大型斷陷盆地裂谷剝離斷層伸展區(qū)構(gòu)造，以正斷層為主構(gòu)成各種組合類(lèi)型。1、地塹和地壘地塹主要由兩條走向基本一致的相向傾斜的正斷層構(gòu)成。兩條正斷層之間是一個(gè)共同的下降盤(pán)(圖A)。巨型地塹系稱(chēng)作裂谷。這里主要討論一般規(guī)模的地塹。構(gòu)成大中型地塹邊界的正斷層常常是由數(shù)條產(chǎn)狀相近的正斷層構(gòu)成同向傾斜的階梯式斷層系列。兩側(cè)正斷層可以均等發(fā)育，也可以是一側(cè)更為發(fā)育。地壘主要由兩條走向基本一致的反向傾斜的正斷層構(gòu)成(圖B)。兩條正斷

8、層之間是一個(gè)共同的上升盤(pán)。組成地壘的正斷層可以呈單條產(chǎn)出，也可以是數(shù)條產(chǎn)狀相近的正斷層組成的依次斷落的階梯狀斷層帶。從區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造看，地塹比地壘具有更重要的地質(zhì)意義。2、階梯狀斷層、箕狀構(gòu)造和盆嶺構(gòu)造（1）階梯狀斷層由若干條產(chǎn)狀基本一致的正斷層組成，各條斷層的上盤(pán)依次向同一方向斷落，構(gòu)成階梯式。階梯狀斷層中各條斷層可以是平面狀，也可以是弧形的。根據(jù)各條斷層的傾向與所夾巖層的傾向，可以分為傾向一致的同向斷層組和傾向相反的反向斷層組。階梯狀斷層中斷層限定的斷塊一般均發(fā)生過(guò)旋轉(zhuǎn)。在同向斷層組中，每條斷層的總滑距都小于未發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)的總滑距(圖A)。在反向斷層組中，每條斷層的總滑距均大于未發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)的總

9、滑距(圖B)。斷層分類(lèi)涉及較多因素，包括地質(zhì)背景、運(yùn)動(dòng)方式、力學(xué)機(jī)制和各種幾何關(guān)系等，因此有各種不同的斷層分類(lèi)。按斷層與有關(guān)構(gòu)造的幾何關(guān)系分類(lèi)走向斷層斷層走向與巖層走向基本一致的斷層。傾向斷層斷層走向與巖層走向基本直交的斷層。斜向斷層斷層走向與巖層走向斜交的斷層。順層斷層斷層面與巖層層理等原生地質(zhì)界面基本一致的斷層根據(jù)斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線之間的幾何關(guān)系分類(lèi)縱斷層 斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向一致或基本一致的斷層。橫斷層 斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向直交或基本直交的斷層。斜斷層 斷層走向與褶皺軸向或區(qū)域構(gòu)造線方向斜交的斷層。根據(jù)斷層兩盤(pán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可將斷層分為以下幾類(lèi):A)

10、 正斷層 B) 逆斷層 C) 平移斷層斷層分類(lèi)組合過(guò)渡類(lèi)型：如逆-平移斷層上盤(pán)、下盤(pán)一、地質(zhì)學(xué)名詞，斷層的兩盤(pán)之一。只有在傾斜斷層中才有上下盤(pán)之分，斷層層面兩側(cè)相對(duì)移動(dòng)的巖塊中斷層面以上的巖塊稱(chēng)之為上盤(pán)、在傾斜面下方的一塊巖石即稱(chēng)下盤(pán)。逆斷層上磐受壓力影響，沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)向上移動(dòng)。斷層破裂面平移斷層以水平移動(dòng)為主，分左移斷層和右移斷層。發(fā)生平移斷層示意圖，此為右移斷層。正斷層2-4上磐受壓力影響，沿?cái)鄬用嫦鄬?duì)向下移動(dòng)。上盤(pán)下降逆斷層上盤(pán)上升斷層的分類(lèi)剪力兩側(cè)被高角度斷層圍限中間下降的槽形斷塊構(gòu)造。多指大中型的構(gòu)造大者延長(zhǎng)可達(dá)數(shù)百公里。地塹常成長(zhǎng)條形的斷陷盆地其邊界可以是平直的但更常見(jiàn)的是折線狀邊

11、界一般由多條高角度正斷層聯(lián)合而成。僅在一側(cè)為斷層所限的斷陷稱(chēng)為半地塹或箕狀構(gòu)造。 地塹地塹BACK地壘BACK與地塹相對(duì)應(yīng)的另一種構(gòu)造是地壘。地壘是兩側(cè)被斷層圍限中間上升的斷塊構(gòu)造。其邊界斷層一般也是高角度正斷層。地塹與地壘常伴生，相間排列則形成盆嶺構(gòu)造如美國(guó)西部的盆嶺區(qū)。 地塹大多發(fā)育在地殼受拉伸地區(qū)。在水平拉張作用下地殼在垂向上減薄在上部形成兩組剖面上共軛的高角度正斷層其間的地塊下降就形成地塹。在兩個(gè)傾向相背的斷層中間則形成地壘。地塹常與沉積礦產(chǎn)尤其是煤和油氣藏等密切相關(guān)。著名的地塹有歐洲的萊茵地塹中國(guó)晉陜的汾渭地塹等。地塹在地形上常表現(xiàn)為斷陷谷地，如汾渭地塹就形成汾河谷地與渭河平原（谷地

12、）。地壘地殼中被兩側(cè)傾向相反的正（偶為逆）斷層所界限而中間斷盤(pán)上升的槽形斷塊構(gòu)造?？v向延伸可達(dá)數(shù)百千米。地壘的形成與地殼的水平拉伸作用有關(guān)，常與地塹相間出現(xiàn)。其規(guī)模大小不等，大型的長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)百公里。地塹盆地沉積層厚可達(dá)數(shù)千米。地壘在地形上常表現(xiàn)為斷塊山，如華山、泰山、廬山。中國(guó)山西晉中地塹盆地長(zhǎng)達(dá)500余公里，最深處達(dá)3000余米。歐洲的萊茵地塹盆地聞名于世。逆掩斷層而在逆斷層中斷層面傾角平緩，傾角小于25以下者，稱(chēng)為逆掩斷層。逆沖斷層在地震中，逆斷層是傾斜斷面上邊的巖石向上運(yùn)動(dòng)。而逆沖斷層，是指斷層傾角很小的逆斷層。 逆沖斷層為位移量很大的低角度斷層，傾角一般在30度左右或更小，位移量一般在

13、數(shù)公里（通常指5KM）以上逆掩斷層而在逆斷層中斷層面傾角平緩，傾角小于25以下者，稱(chēng)為逆掩斷層。斷層的形成機(jī)制斷層形成機(jī)制涉及許多方面，包括破裂的發(fā)生和斷層的形成、斷層作用與應(yīng)力狀態(tài)、巖石力學(xué)性質(zhì)，以及斷層作用與斷層形成環(huán)境的物理狀態(tài)等問(wèn)題。當(dāng)巖石受力超過(guò)其強(qiáng)度，即應(yīng)力差超過(guò)巖石強(qiáng)度便開(kāi)始破裂。破裂之初，出現(xiàn)微裂隙、微裂隙逐漸發(fā)展，相互聯(lián)系，形成一條明顯的破裂面，即斷層兩盤(pán)借以相對(duì)滑動(dòng)的破裂面。斷裂面一旦形成而且應(yīng)力差超過(guò)摩擦阻力時(shí)，兩盤(pán)就開(kāi)始相對(duì)滑動(dòng)，形成斷層。隨著應(yīng)力釋放，應(yīng)力差(13)趨向于零或小于滑動(dòng)摩擦阻力，一次斷層作用即告終止。 斷層巖是斷層作用過(guò)程中形成的具有特征性結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物

14、成分的巖石。斷層從產(chǎn)出的構(gòu)造層次上分為脆性斷層和韌性斷層，斷層巖也相應(yīng)地分為與脆性斷層伴生的碎裂巖（系列）和與韌性剪切帶伴上的糜棱巖（系列）。1、斷層巖是斷層存在的良好標(biāo)志。2、斷層巖的屬性，是碎裂巖系還是糜棱巖系，可以指示斷層是脆性斷層還是韌性斷層。3、利用斷層巖可以測(cè)定或分析斷層形成時(shí)的溫度和壓力，為分析斷層形成深度和形成環(huán)境的溫壓狀態(tài)提供信息。4、 斷層巖的結(jié)構(gòu)可以為分析確定斷層兩盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向提供依據(jù)。破裂巖系列一般包括斷層角礫巖、碎粒巖或碎斑巖、碎粉巖、假玄武玻璃和斷層泥等。 斷層巖（1）斷層效應(yīng)斷層效應(yīng)是指斷層作用引起的各種現(xiàn)象。本節(jié)討論的斷層效應(yīng)只是斷層引起地層關(guān)系的變化和巖層的視錯(cuò)

15、動(dòng)。走向斷層引起的效應(yīng)（1）走向斷層常常造成兩盤(pán)地層的缺失和重復(fù)。缺失是指一套順序排列的地層中的一層或數(shù)層在地面斷失的現(xiàn)象。重復(fù)是原來(lái)順序排列的地層部分或全部重復(fù)出現(xiàn)。根據(jù)斷層性質(zhì)(即正斷層或逆斷層)、斷層與巖層傾向是否一致，當(dāng)兩者一致時(shí)的傾角相對(duì)大小以及侵蝕夷平等各種條件，會(huì)造成六種基本的重復(fù)和缺失(如圖)。自然界中實(shí)際出現(xiàn)較多的是斷層傾角大于巖層傾角的四種情況(A、B、D、E)。走向斷層引起的效應(yīng)（2）斷層性質(zhì)、斷層傾斜與地層傾斜的關(guān)系以及地層重復(fù)或缺失三個(gè)變量具有一定關(guān)系。若已知其二即可確定另一變量。例如，已發(fā)現(xiàn)地層重復(fù)，并已確定斷層產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀相反，則該斷層應(yīng)為正斷層（下表）。以上討

16、論的地層重復(fù)和缺失，是剝蝕夷平作用使兩盤(pán)處于同一水平地面上表現(xiàn)的結(jié)果。此外，斷層走向與巖層走向完全一致以及兩盤(pán)巖層產(chǎn)狀穩(wěn)定一致的情況也不多見(jiàn)，因此，實(shí)際應(yīng)用這些規(guī)律時(shí)，要綜合考慮各種因素。 斷層類(lèi)型很多，規(guī)模差別極大，形成機(jī)制和構(gòu)造背景各異，因此，研究的內(nèi)容、方法和手段各不相同。但是斷層研究的首要環(huán)節(jié)是要識(shí)別斷層和確定斷層的存在。雖然斷層可以通過(guò)分析和解譯航衛(wèi)片、物探圖、地質(zhì)圖和有關(guān)資料得以確定或推定。但識(shí)別和確定斷層存在的主要方式是進(jìn)行野外觀測(cè)。斷層活動(dòng)總會(huì)在產(chǎn)出地段的有關(guān)地層、構(gòu)造、巖石或地貌等方面反映出來(lái)，形成了所謂的斷層標(biāo)志，這些標(biāo)志是識(shí)別斷層的主要依據(jù)。地貌標(biāo)志（1） 斷層的識(shí)別斷層

17、崖由于斷層兩盤(pán)的相對(duì)滑動(dòng)，斷層的上升盤(pán)常常形成陡崖，這種陡崖稱(chēng)為斷層崖。盆地與山脈間列的盆嶺地貌是斷層造成一系列陡崖的典型實(shí)例斷層三角面斷層崖受到與崖面垂直方向水流的侵蝕切割，乃形成沿?cái)鄬幼呦蚍植嫉囊幌盗腥切味秆?，即斷層三角面。地貌?biāo)志（2）錯(cuò)斷的山脊往往是斷層兩盤(pán)相對(duì)平移的結(jié)果。橫切山嶺走向的平原與山嶺的接觸帶往往是規(guī)模較大的斷裂。串珠狀湖泊洼地往往是大斷層存在的標(biāo)志。這些湖泊洼地主要是由斷層引起的斷陷形成的。泉水的帶狀分布往往也是斷層存在的標(biāo)志。念青唐古拉南麓從黑河到當(dāng)雄一帶散布著一串高溫溫泉(右圖)，是現(xiàn)代活動(dòng)斷層直接控制的結(jié)果。水系特點(diǎn)斷層的存在常常影響水系的發(fā)育，引起河流的急劇轉(zhuǎn)向

18、，甚至錯(cuò)斷河谷。構(gòu)造標(biāo)志如果線狀或面狀地質(zhì)體在平面上或剖面上突然中斷、錯(cuò)開(kāi)，不再連續(xù)，說(shuō)明有斷層存在。右下圖示斷層造成的構(gòu)造線不連續(xù)現(xiàn)象。為了確定斷層的存在和測(cè)定錯(cuò)開(kāi)的距離，在野外應(yīng)盡可能查明錯(cuò)斷的對(duì)應(yīng)部分。構(gòu)造強(qiáng)化是斷層可能存在的重要依據(jù)。構(gòu)造強(qiáng)化現(xiàn)象包括有：巖層產(chǎn)狀的急變和變陡；突然出現(xiàn)狹窄的節(jié)理化、劈理化帶；小褶皺劇增以及擠壓破碎和各種擦痕等現(xiàn)象。構(gòu)造透鏡體是斷層作用引起構(gòu)造強(qiáng)化的一種現(xiàn)象。斷層帶內(nèi)或斷層面兩側(cè)巖石碎裂成大小不一的透鏡狀角礫塊體，長(zhǎng)徑一般為數(shù)十厘米至二、三米。構(gòu)造透鏡體有時(shí)單個(gè)出現(xiàn)，有時(shí)成群產(chǎn)出。構(gòu)造透鏡體一般是擠壓作用產(chǎn)出的兩組共軛剪節(jié)理把巖石切割成菱形塊體后，其楞角又

19、被磨去形成的。包含透鏡體長(zhǎng)軸和中軸的平面，或與斷層面平行，或與斷層面成小角度相交。在斷層帶中或斷層兩側(cè)，有時(shí)見(jiàn)到一系列復(fù)雜緊閉的等斜小褶皺組成的揉褶帶。揉褶帶一般產(chǎn)于較弱薄層中，小褶皺軸面有時(shí)向一方傾斜，有時(shí)陡立，但總的產(chǎn)狀常常與斷層面斜交，所交銳角一般指示對(duì)盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。斷層巖的發(fā)育和較廣泛產(chǎn)出也是斷層存在的良好判據(jù)。 地層標(biāo)志地層的重復(fù)和缺失是識(shí)別斷層的主要依據(jù)。 巖漿活動(dòng)和礦化作用標(biāo)志大斷層尤其是切割很深的大斷裂常常是巖漿和熱液運(yùn)移的通道和儲(chǔ)聚場(chǎng)所，因此，如果巖體、礦化帶或硅化等熱液蝕變帶沿一條線或帶斷續(xù)分布，常常指示有大斷層或斷裂帶存在。一些放射狀或環(huán)狀巖墻也指示放射狀斷裂或環(huán)狀斷裂的存

20、在。巖相和厚度標(biāo)志如果一個(gè)地區(qū)的沉積巖相和厚度沿一條線發(fā)生急劇變化，可能是斷層活動(dòng)的結(jié)果。斷層引起巖相和厚度的急變有兩種情況：一種情況是控制沉積盆地和沉積作用的同沉積斷層的活動(dòng)，引起沉積環(huán)境沿著斷層發(fā)生明顯變化，巖相和厚度因而發(fā)生顯著差異；另一種情況是，斷層的遠(yuǎn)距離推移，使相隔甚遠(yuǎn)的巖相帶直接接觸。 查明和確定斷層是研究斷層的基礎(chǔ)和前提。在地質(zhì)調(diào)查中，應(yīng)注意觀察、發(fā)現(xiàn)和收集指示斷層存在的各種標(biāo)志和跡象，同時(shí)結(jié)合其他地質(zhì)條件和背景加以綜合分析。測(cè)定斷層面產(chǎn)狀和兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)以便確定斷層性質(zhì)，進(jìn)而測(cè)定或分析斷層規(guī)模和組合關(guān)系是斷層研究的重要方面。（一）斷層面產(chǎn)狀的測(cè)定如果斷層面比較平直，地形切割強(qiáng)烈

21、而且斷層線出露良好，可根據(jù)斷層線的“V”字形法則來(lái)判定斷層面的產(chǎn)狀。隱伏斷層的產(chǎn)狀主要根據(jù)鉆孔資料用幾何作圖方法予以測(cè)定。物探資料也可幫助判定斷層面產(chǎn)狀。斷層伴生和派生的小構(gòu)造也有助于判定斷層產(chǎn)狀。如斷層伴生的剪節(jié)理帶和劈理帶，一般與斷層面近一致。斷層派生的同斜緊閉揉褶帶、片理化構(gòu)造巖的面理，以及定向排列的構(gòu)造透鏡體帶等，常與斷層面成小角度相交。這些小構(gòu)造變形愈強(qiáng)烈，愈壓緊，與斷層面也愈接近。需要指出，這些小構(gòu)造的產(chǎn)狀常常是易變且急變的，應(yīng)大量測(cè)量并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以確定代表性的產(chǎn)狀。 斷層的觀測(cè)在確定斷層面產(chǎn)狀時(shí)，要充分考慮斷層產(chǎn)狀沿走向和沿傾向可能發(fā)生的變化。許多斷層尤其是逆沖斷層的斷層面，常

22、成波狀起伏或臺(tái)階式。對(duì)于這種波狀性的原因有多種不同解釋。一種解釋是，大斷層形成之前的初始子斷裂是各自分散的，而后逐漸聯(lián)合形成大斷層，由于聯(lián)合的方式不同，可以有折線狀、正弦曲線狀或花冠狀等。格佐夫斯基(1975)認(rèn)為，在斷裂形成后原應(yīng)力場(chǎng)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力軌跡將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，引起斷裂線向另一方向偏轉(zhuǎn)，最后形成弧形面。至于臺(tái)階式，主要是逆沖斷層中斷坪與斷坡交替變化的結(jié)果。此外，各套巖系的巖性差異、不同深度物理?xiàng)l件對(duì)斷裂的影響以及多期變形等等，也都影響斷層產(chǎn)狀及其產(chǎn)狀的變化。較大規(guī)模的斷層產(chǎn)狀和形態(tài)總是變化的，一定不要用局部產(chǎn)狀作為斷層的總體產(chǎn)狀。例如隆起邊緣的大斷層，地表常為低角度逆沖斷層，向深處傾角可

23、以逐漸變大，甚至直立。伸展區(qū)大型正斷層，也常呈上陡下緩的鏟狀。（二）斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的確定但是，一條斷層或一定階段的斷層活動(dòng)性質(zhì)往往又具有相對(duì)穩(wěn)定性。這種運(yùn)動(dòng)總會(huì)在斷層面上或其兩盤(pán)留下一定的痕跡，如擦痕等。這些遺跡或伴生現(xiàn)象成為分析判斷斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的主要依據(jù)。1、根據(jù)兩盤(pán)地層的新老關(guān)系分析兩盤(pán)中地層的相對(duì)新老，有助于判斷兩盤(pán)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于走向斷層，上升盤(pán)一般出露老巖層(A、B、D、E)。但如果地層倒轉(zhuǎn)，或斷層傾角小于巖層傾角，則老巖層出露盤(pán)是下降盤(pán)(C、F)。如果兩盤(pán)中地層變形復(fù)雜，為一套強(qiáng)烈壓緊的褶皺，那么，就不能簡(jiǎn)單地根據(jù)兩盤(pán)直接接觸的地層新老而判定相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如果橫斷層切過(guò)褶皺，

24、對(duì)背斜來(lái)說(shuō)，上升盤(pán)核部變寬，下降盤(pán)核部變窄，對(duì)于向斜，情況剛好相反。 2、牽引構(gòu)造斷層兩盤(pán)近斷層處常常發(fā)生明顯褶皺，稱(chēng)作牽引褶皺。一般認(rèn)為是斷層錯(cuò)動(dòng)拖曳的結(jié)果，并且以褶皺的弧形彎曲的突出方向指示本盤(pán)的運(yùn)動(dòng)方向。近來(lái)的研究指出，如果“牽引”褶皺是兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的，則意味著于斷層發(fā)生時(shí)的脆性變形在先，塑性彎曲在后，這與一般變形發(fā)育的過(guò)程相矛盾?？赡艿那闆r是是先發(fā)生撓曲，后形成斷層。而牽引褶皺是在早期塑性變形彎曲基礎(chǔ)上，在斷層兩盤(pán)錯(cuò)動(dòng)中得到進(jìn)一步發(fā)展。牽引褶皺的方位，不僅決定于兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，還決定于斷層產(chǎn)狀與兩盤(pán)標(biāo)志層的產(chǎn)狀以及不同剖面或平面上的表現(xiàn)。一般說(shuō)來(lái)，變形越強(qiáng)烈，牽引褶皺愈緊閉。為了準(zhǔn)確

25、利用牽引褶皺，應(yīng)該在平面上和剖面上同時(shí)進(jìn)行觀察。還要結(jié)合斷層兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的其他特征，以對(duì)斷層兩盤(pán)相對(duì)動(dòng)向作出準(zhǔn)確判斷。 除正常牽引構(gòu)造外，還有一種逆牽引構(gòu)造，其彎曲形態(tài)與正常牽引構(gòu)造相反，弧形彎曲突出方向指示對(duì)盤(pán)運(yùn)動(dòng)方向。逆牽引構(gòu)造主要見(jiàn)于同沉積斷層發(fā)育區(qū)（見(jiàn)褶皺一章中同沉積褶皺和本章同沉積斷層一節(jié)的有關(guān)內(nèi)容）。 斷層作用的時(shí)間性斷層作用的時(shí)間性涉及斷層形成時(shí)代、活動(dòng)時(shí)間以及長(zhǎng)期活動(dòng)問(wèn)題。斷層形成時(shí)代及活動(dòng)時(shí)間的確定斷層一般是在一定構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中形成的。這類(lèi)斷層可以利用斷層與同期構(gòu)造（如褶皺等）的相互關(guān)系來(lái)確定其形成時(shí)期。如果斷層與被其切斷的褶皺成有規(guī)律的幾何關(guān)系，則二者很可能是在同一次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中

26、形成的。查明這次構(gòu)造作用的時(shí)期，也就確定了斷層形成時(shí)期。如果一條斷層切斷一套較老的地層，而被另一套較新的地層以角度不整合所覆蓋，可以確定這條斷層形成于角度不整合下伏地層中最新地層形成以后和上覆地層中最老地層沉積之前。利用放射性同位素法可測(cè)定巖體時(shí)代，據(jù)此可推斷斷層的形成時(shí)代或活動(dòng)時(shí)代。例如，如果斷層被巖墻巖脈充填，而且?guī)r墻巖脈有錯(cuò)斷跡象，則巖體侵入于斷層形成或活動(dòng)時(shí)期。如果斷層被巖體切斷，斷層形成顯然早于巖體。如果斷層切割巖體，則斷層活動(dòng)應(yīng)晚于巖體。此外，由重力作用引起的重力滑動(dòng)斷層，可以在沉積時(shí)期，成巖時(shí)期、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期或其以后的任一時(shí)期發(fā)生。這類(lèi)斷層的形成時(shí)期可以根據(jù)卷入斷層的最新地層和未

27、被切斷的上覆最老地層來(lái)確定。總之，斷層一般形成于某一構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期，也可以與某一沉積盆地的沉積作用同時(shí)活動(dòng)。而重力滑動(dòng)斷層可以在地質(zhì)發(fā)展的任一階段形成和發(fā)育。所以對(duì)斷層形成和發(fā)育時(shí)期，應(yīng)對(duì)具體斷層進(jìn)行具體分析。斷層長(zhǎng)期活動(dòng)的分析區(qū)域性大斷裂往往是長(zhǎng)期活動(dòng)的。這些斷裂常常經(jīng)歷了一個(gè)以上的構(gòu)造旋回。即使在一個(gè)構(gòu)造旋回中，也可有多次的活動(dòng)。大斷裂的長(zhǎng)期多次活動(dòng)主要表現(xiàn)在斷層兩盤(pán)幾個(gè)時(shí)期的地層的巖相和厚度的顯著差異，可以根據(jù)斷裂對(duì)地層及其厚度和巖相變化的控制作用來(lái)進(jìn)行研究，從而說(shuō)明這類(lèi)大斷裂活動(dòng)的歷史。大型走向滑動(dòng)斷層會(huì)引起兩側(cè)地層對(duì)應(yīng)性水平錯(cuò)開(kāi)，時(shí)代愈老的地層，其錯(cuò)距越大。沉積盆地邊緣的大型正斷層，常

28、常與盆地沉降同時(shí)活動(dòng)，即同沉積斷層。長(zhǎng)期多次活動(dòng)的大斷裂往往是多期巖漿活動(dòng)帶。構(gòu)造巖漿巖帶是分析斷裂長(zhǎng)期多次活動(dòng)的重要參考，出露地表的巖漿巖在一定程度上反映了切割深度。伴隨長(zhǎng)期多次巖漿活動(dòng)，會(huì)發(fā)生多次成礦作用，形成復(fù)雜多金屬成礦帶。同沉積斷層（1）同沉積斷層又稱(chēng)生長(zhǎng)斷層，主要發(fā)育于沉積盆地邊緣，尤其是大中型斷陷盆地的邊緣。在大盆地內(nèi)部也常有次級(jí)同沉積斷層。在沉積盆地形成發(fā)育的過(guò)程中，盆地不斷沉降，沉積不斷進(jìn)行、盆地外側(cè)不斷隆起，這些作用都是在控制盆地邊緣的斷層的不斷活動(dòng)中發(fā)生的。同沉積斷層（2）：主要特點(diǎn)1、同沉積斷層一般為走向正斷層，剖面上常成上陡下緩的凹面向上的鏟狀。2、上盤(pán)即下降盤(pán)地層明

29、顯增厚，這是同沉積斷層最基本的特征和識(shí)別標(biāo)志。同一地層在下降盤(pán)與上升盤(pán)的厚度比稱(chēng)為生長(zhǎng)指數(shù)，生長(zhǎng)指數(shù)反映了同沉積斷層的活動(dòng)強(qiáng)度。3、斷距隨深度增大，地層時(shí)代愈老，斷距愈大。4、常在上盤(pán)發(fā)育逆牽引構(gòu)造。因?yàn)閿嗑嗍抢鄯e的，所以任一標(biāo)志層的斷距都反映了該層沉積以前斷層活動(dòng)引起的斷距之和。5、逆牽引構(gòu)造一般構(gòu)成背斜，與斷層走向一致延伸，背斜頂點(diǎn)向深部逐漸偏移，偏移的軌跡與斷層面大致平行。（一）斷層要素幾何要素?cái)鄬用婧蛿鄬訋鄬泳€斷盤(pán)擦痕（一）斷層要素（一）斷層要素?cái)鄬泳€（一）斷層要素FootwallHanging Wall 斷盤(pán)（一）斷層要素?cái)鄬游灰葡喈?dāng)點(diǎn)（撕裂點(diǎn)）與相當(dāng)層的概念滑距總滑距(ns)走向

30、滑距(ss)傾斜滑距(ds)總滑距側(cè)伏角(a)PPdsssnsa（一）斷層要素?cái)鄬游灰葡喈?dāng)點(diǎn)（撕裂點(diǎn)）與相當(dāng)層的概念滑距斷距(在垂直于被斷巖層的走向的剖面上）地層斷距（ho)鉛直地層斷距(hg)水平地層斷距(hf)hff （一）斷層要素?cái)鄬游灰葡喈?dāng)點(diǎn)（撕裂點(diǎn)）與相當(dāng)層的概念滑距斷距落差平錯(cuò)視地層斷距（ho)鉛直地層斷距(hg=hg)視水平地層斷距(hf)hff 視地層斷距（ho)（二）斷層分類(lèi)與有關(guān)構(gòu)造幾何關(guān)系與褶軸區(qū)域構(gòu)造線關(guān)系縱斷層:斷層走向與褶皺軸向平行。 橫斷層:斷層走向與褶皺軸向垂直。 斜斷層:斷層走向與褶皺軸向斜交。 與巖層走向的關(guān)系走向斷層:斷層走向與巖層走向基本一致。 傾向斷層

31、:斷層走向與巖層走向直交。 斜向斷層:斷層走向與巖層走向斜交。 順層斷層:斷層面與巖層面基本一致。 （二）斷層分類(lèi)根據(jù)兩盤(pán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)正斷層平移（走滑）斷層正斷層走滑斷層逆斷層高角度：45低角度：45逆沖斷層:30推覆構(gòu)造與推覆體（外來(lái)巖塊、原地巖塊）逆斷層走滑斷層的主要特點(diǎn)左行與右行逆平移斷層正平移斷層依據(jù)運(yùn)動(dòng)方向走向滑移斷層、傾向滑移斷層、斜向滑移斷層（二）斷層分類(lèi)斷層的組合類(lèi)型環(huán)狀及放射狀斷層（二）斷層分類(lèi)斷層的組合類(lèi)型疊瓦式逆斷層或逆沖斷層（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定斷層面磨擦鏡面擦痕階步正階步反階步（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定斷層面階步正階步反階步（三）斷層的識(shí)別與斷層位

32、移方向的確定斷層面階步正階步反階步（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定構(gòu)造巖碎裂巖系列糜棱巖系列（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定松散構(gòu)造巖斷層泥、斷層角礫巖與構(gòu)造透鏡體（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定松散構(gòu)造巖斷層泥、斷層角礫巖與構(gòu)造透鏡體（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定固結(jié)構(gòu)造巖碎裂巖、超碎裂巖（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定固結(jié)構(gòu)造巖假玄武玻璃（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定派生構(gòu)造主要派生構(gòu)造（側(cè)羽狀破裂與褶皺）（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定派生構(gòu)造拖曳褶皺和牽引構(gòu)造（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定構(gòu)造線或地質(zhì)體的不連續(xù)性水平巖層傾斜巖層（三）斷層的識(shí)別與斷

33、層位移方向的確定構(gòu)造線或地質(zhì)體的不連續(xù)性褶皺巖層（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定構(gòu)造線或地質(zhì)體的不連續(xù)性褶皺巖層（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定地層的重復(fù)與缺失（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定地形與地貌斷層崖與斷層三角面（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定地形與地貌帶狀分布的泉水、湖泊（洼地）、地震震中（三）斷層的識(shí)別與斷層位移方向的確定地形與地貌：其它包括帶狀或線狀地球物理、地球化學(xué)異常等平原和山嶺的突變山脊、河流折線狀分布、河流急轉(zhuǎn)彎（四）斷層效應(yīng)斷層效應(yīng)決定因素：斷層產(chǎn)狀、斷層真位移、被斷地層產(chǎn)狀、剖面位置（四） 斷層效應(yīng)走向滑移、傾斜滑移、斜向滑移斷層對(duì)于不同性質(zhì)的斷層、不

34、同產(chǎn)狀的巖層，其斷層效應(yīng)有所差別（四） 斷層效應(yīng)（Apparaent Slip)（四） 斷層效應(yīng)（Apparaent Slip)斜向滑移斷層效應(yīng)（五）斷層活動(dòng)的時(shí)間問(wèn)題斷層形成時(shí)間的確定同沉積斷層多次活動(dòng)斷層現(xiàn)代活動(dòng)斷層（五）斷層活動(dòng)的時(shí)間問(wèn)題斷層形成時(shí)間的確定角度不整合同位素測(cè)年同沉積斷層多次活動(dòng)斷層現(xiàn)代活動(dòng)斷層（五）斷層活動(dòng)的時(shí)間問(wèn)題斷層形成時(shí)間的確定角度不整合同位素測(cè)年同構(gòu)造巖體的記年構(gòu)造巖測(cè)年同沉積斷層多次活動(dòng)斷層現(xiàn)代活動(dòng)斷層（五）斷層活動(dòng)的時(shí)間問(wèn)題斷層形成時(shí)間的確定同沉積斷層厚度斷距隨深度變化產(chǎn)狀多次活動(dòng)斷層現(xiàn)代活動(dòng)斷層2134567712345667123456712345（五）斷層活動(dòng)的時(shí)間問(wèn)題斷層形成時(shí)間的確定同沉