斷層與構(gòu)造巖石學

斷層構(gòu)造與構(gòu)造巖FaultandTectonite侯泉林（研究生院地學院）E-mail:quhou@斷層構(gòu)造斷層(fault)：巖石沿斷裂面有顯著位移的破裂構(gòu)造,地殼中最主要的變形構(gòu)造之一控制區(qū)域構(gòu)造格局和演化、礦產(chǎn)形成與分布，影響工程建設(shè)，誘發(fā)地震等自然災(zāi)害斷層脆性斷層（地殼淺層）－一般意義上的斷層韌性剪切帶（地殼深部）脆性斷層(brittlefault)韌性斷層(ductilefault)斷層面(faultsurface)：切斷巖石并使兩側(cè)巖石發(fā)生位移的斷裂面。常有檫痕和鏡面。斷層帶(faultzone)：由一系列斷層面或較寬的破碎帶組成。帶內(nèi)巖石破碎，常發(fā)育斷層角礫巖、斷層泥、超碎裂巖和糜棱巖。斷裂帶一般寬達數(shù)米，甚至幾公里。一、斷層面或斷層帶斷層要素產(chǎn)狀(occurrence)：以斷層面的產(chǎn)狀表示，包括走向、傾向和傾角。表示方法：走向/傾向傾角，或傾向傾角斷層線(faultline)：斷層與地面的交線斷層的分類斷層與巖層走向關(guān)系走向斷層傾向斷層斜向斷層順層斷層斷層兩盤相對運動分類1.正斷層（normalfult)：斷層上盤相對下盤沿斷層面向下滑動的斷層.一般為傾角大于45度的高角度正斷層，但多數(shù)向下變緩，形成鏟（犁）式斷層。傾角在45度以下的為低角度正斷層，規(guī)模較大的低角度正斷層稱為拆離斷層。拆離斷層2.逆斷層(reversefault)：斷層上盤相對下盤沿斷層面向上滑動的斷層傾角大于45度為高角度逆斷層，即通常所指逆斷層傾角在45度以下的為低角度逆斷層，傾角小于30度的大規(guī)模逆斷層稱為逆沖斷層。逆沖斷層一般也呈鏟式。3.平移斷層（走滑斷層,strikeslipfault)：兩盤沿斷層走向相對運動,斷層面產(chǎn)狀一般陡立根據(jù)運動性質(zhì)可分為：左行(sinistral)走滑（平移）斷層和右行(dextral)走滑（平移）斷層.4.兼具傾向滑動（正、逆斷層運動）和走滑運動的斷層。左行正斷層、左行逆斷層、右行正斷層、右行逆斷層、正斷右行走滑斷層、正斷左行走滑斷層、逆斷右行走滑斷層、逆斷左行走滑斷層。

命名中后者為主要運動性質(zhì)5.樞紐斷層(hingefault)：斷層兩盤繞一垂直于斷層面的軸旋轉(zhuǎn)形成的斷層,旋轉(zhuǎn)斷層(rotationalfault)的一種。旋轉(zhuǎn)軸在一端旋轉(zhuǎn)軸在中間斷層的形成機制當巖石受力超過其強度，即應(yīng)力差超過其強度便開始破裂。破裂之初，出現(xiàn)微裂隙，微破裂尖端因應(yīng)力集中而逐漸擴展，相互聯(lián)合，形成一條明顯的破裂面，即斷層兩盤借以相對滑動的斷裂面。一、安德森斷裂模式（安德森斷層分類）

不同的應(yīng)力狀態(tài)形成不同運動性質(zhì)的斷層。該模式認為因為地面與空氣間無剪應(yīng)力作用，所以形成斷層的三軸應(yīng)力狀態(tài)中的一個主應(yīng)力軸趨于垂直地平面。以此為依據(jù)將斷層分為正斷層、逆(沖)斷層和平移斷層三種基本類型，并提出了形成三種斷層的應(yīng)力狀態(tài)。斷層面是一個剪裂面，σ1（主壓應(yīng)力）與兩剪裂面的銳角分角線一致，σ3（最小壓應(yīng)力或最大拉應(yīng)力）與兩剪裂面的鈍角分角線一致。σ1所在盤向銳角角頂方向滑動，斷層兩盤垂直于σ2（中間應(yīng)力）方向滑動。（應(yīng)力以壓應(yīng)力為正值，所以應(yīng)力增大為壓應(yīng)力值增大，應(yīng)力減小為拉應(yīng)力增大）

形成正斷層的應(yīng)力狀態(tài)是：σ1直立、σ2和σ3水平，σ2與斷層走向一致，上盤順斷層傾斜向下滑動。

根據(jù)形成正斷層的應(yīng)力狀態(tài)和莫爾圓，引起正斷層作用的有利條件是：最大主應(yīng)力(σ1)在鉛直方向上逐漸增大，或者是最小主應(yīng)力(σ3)在水平方向上減小。因此，水平拉伸和鉛直上隆是最適合于發(fā)生正斷層作用的應(yīng)力狀態(tài)。σ3σ1σ3σ1σ3σ1

形成逆(沖)斷層的應(yīng)力狀態(tài)是：最大主應(yīng)力軸(σ1)和中間主應(yīng)力軸(σ2)是水平的，最小主應(yīng)力軸(σ3)是直立的，σ2平行于斷層面走向。

逆沖斷層的應(yīng)力狀態(tài)和莫爾圓表明，適于逆沖斷層形成作用的可能情況是：σ1在水平方向逐漸增大，或者是最小主應(yīng)力(σ3)逐漸減小。因此，水平擠壓有利于逆沖斷層的發(fā)育。

形成平移斷層的應(yīng)力狀態(tài)是：最大主應(yīng)力軸(σ1)和最小主應(yīng)力軸(σ3)是水平的，中間主應(yīng)力軸(σ2)是直立的，斷層面走向垂直于σ2，滑動方向也垂直于σ2，兩盤順斷層走向滑動。最大有效力矩準則根據(jù)安德森模式，正斷層應(yīng)高角度，逆斷層才是低角度。但實際上自然界大多數(shù)大規(guī)模正斷層是低角度的。這是目前國際地質(zhì)學界沒有解決的問題。為此鄭亞東教授（1999）提出了最大有效力矩準則：在伸展環(huán)境下，脆韌性層狀巖石將形成伸展褶劈理(ecc)，該劈理的傾角受最大有效力矩控制，一般為35度左右，這些伸展褶劈理進一步擴展形成低角度正斷層。AndersonmodelMaximumeffectivemomentcriteria斷層速的識就別一、票地貌目標志3.產(chǎn)錯斷執(zhí)山脈4.勉串珠銀、帶巡壽狀分斧布的稅湖泊蓋和泉杜水5.奮水系瘡的變裁化1.朵斷份層崖2.彩斷層堤三角乒面二、賽構(gòu)造捆標志1.銅構(gòu)造孤不連且續(xù)性2.充斷層狡面的陰存在3.咐強變嬌形帶呈的出矛現(xiàn)如強模烈劈憲理化辯帶和強薯烈碎漠裂帶4.石斷層筑構(gòu)造狀巖斷層膝兩盤看巖石網(wǎng)在斷晃層活豪動中猛被改追造形豈成的棍變形窗巖石地殼何淺部惡－脆撿性斷泛層－爐脆性孩斷層硬構(gòu)造邁巖(江碎裂蜂巖)地殼扶深部晝－韌饒性剪任切帶翅－糜前棱巖大型仇斷層找：正餡斷層定－地桐層缺榜失，碎逆斷侵層－貸地層夾重復三、束地層韻標志嶄（地帖層的朱重復合與缺枕失）四、蔑小型焦巖體隆、礦啞化和嫂熱液袋蝕變單成帶羨分布五、萄同一侮巖層尿巖相努和厚柳度的援急劇鋸變化大型路斷層臘：正當斷層策－地盜層缺螞失，嚴逆斷給層－帽地層饅重復一、璃地層垮關(guān)系斷層望運動歪性質(zhì)盾的判直別二、喬.標喬志物析的錯雞斷：包括怒巖層提、巖租脈、不整泛合面粉、先蹦期斷層和羨侵入溝體邊彎界等眠。三、窗牽引偉構(gòu)造牽引捆褶皺托(d箭ra筒g銳fo刊ld齡)：須斷層挽兩盤貪緊鄰察斷層懲面的飲巖層路因斷公層運云動拖棄曳發(fā)笛生彎榮曲形雹成的寺褶皺倚，也交稱拖冷曳褶縱皺。反牽看引褶長皺(促re甩ve爪rs渡e咱dr慮ag瓣)：呢鏟式閱正斷鹽層形閥成的掉一種呢牽引補褶皺四、督擦痕垮(s統(tǒng)tr叔ia成e,甲s場cr傍at敏ch柿)斷層抓兩盤券相對脅運動珠時在爭斷層額面上拼劃下恒的刻車痕。反映孩斷層琴兩盤后的真析實運智動軌藏跡。釘頭來痕：撫由大扯而深夠的一掩端和好小而訪淺的兵一端嘩形成嫌的擦裁痕，耗斷層峽對盤醬由深援的一榆端向杜淺的仆一端胸運動五、徹階步翁(s報te較p)斷層萌活動砍中在菠斷層愈面形惡成的孝與斷層運顫動方柳向垂且直的梅微小襪陡坎軟，在陡坎縱處常川發(fā)育偽與擦回痕平狼行的錯礦物生長埋纖維蟻。正階教步反階絲式步正階剃步與憑反階但步的鋤區(qū)別突：1）帖正階析步陡也坎比礦反階裁步緩施；2月）正總階步難有生步長礦末物纖存維；吸反階蛋步無趟；3酷）反室階步溝一般芹為鱗賺片狀要，可哲剝落順。張裂惑隙透鏡翻體、匪面理非取向褶皺轟的倒折向六、斷層道帶張逐裂隙萌、透嗚鏡體疫排列桿和劈煙理的繞取向移、褶分皺的孝倒向由于蜓張裂臣隙平作行于誤最大墾主應(yīng)綿力方冊向，梳透鏡伸體的此扁平姻面、將劈理債面平貢行或舒近平得行于餓應(yīng)變嫩橢球傅體的雖XY多面，壩因而需可據(jù)仗以下愁準則伴確定架運動閣方式舉：張裂孩隙與框斷層版面所比交銳飲角指喊示本朱盤的貞運動膊方向習；劈醒理面妻與斷押層所驕交銳揚角指蹲示對南盤的既運動衰方向倒。（自冰己判形斷左盜圖有捉?jīng)]錯題誤？暖）構(gòu)造條巖石憶學(p豆et滑ro濱te末ct罷on禽ic和s)概航述概念：構(gòu)量造巖(t幅ec葡to雁ni總te棚)或斷便層(裂)巖(f穴au伙lt和r如oc肝ks讀):即形毯成于妥斷裂拒帶（密剪切塑帶）獵中的峽變形惠巖石妙。有杜關(guān)構(gòu)湯造巖治的研植究已抬有10皮0多年稠的歷治史。過去圾認識：構(gòu)各造巖奶是脆抵性變贊形的壤產(chǎn)物嚇，即包破裂諒起主壇導作獻用，鉗所以錫又稱赴為碎君裂巖綢或斷朗裂構(gòu)斷造巖或。并倦按碎懸裂程浩度分慨為斷泡層角萌礫巖—碎裂稼巖—糜棱哲巖，宿這種濾認識刪一直艦持續(xù)肥將近茅一個努世紀姜?，F(xiàn)代紋認識：上精世紀70年代葉之后雞，隨語著對口地殼戴深層降次的遲變形皮及其磁有關(guān)矛巖石腳的深拿入研問究，榮以及塌有關(guān)無實驗繪研究襯，對斜構(gòu)造茶巖，進特別磚是糜缸棱巖僅的研冊究才督有了犧突破器性進鍬展。屑認識虜?shù)?，糜棱勢巖并呢非脆翁性破利裂后循經(jīng)強啟烈研宏磨而茄成的泉產(chǎn)物之，而誰是韌價性變豎形的編產(chǎn)物前。所以銜將構(gòu)棵造巖得分為己兩個府系列?。核榱寻霂r系嘆列—脆性典系列拜，代先表地幅殼淺散部斷劫層帶奧的產(chǎn)希物；胸糜棱般巖系紙列—韌性硬系列恒，代壁表地蔬殼深司部剪賤切帶霜的產(chǎn)弓物。Si翠bs熟on址(秒19遇77竹)根據(jù)尋對構(gòu)刑造巖伶的新株認識互，提循出了晌新的誰分類該方案恐。該軟分類厚法主溉要考頸慮構(gòu)嗓造巖賣的結(jié)膀構(gòu)：1、固辱結(jié)與農(nóng)未固饅結(jié)；2、紊催亂組固構(gòu)與扁面理我化組球構(gòu)；3、碎胃斑的秤大小炕與基養(yǎng)質(zhì)的悟含量孤；4、重府結(jié)晶皇程度疼。此廣分類抗法在飄我國遼產(chǎn)生幣了很燃大影范響，稅并得玩到廣吸泛應(yīng)狀用。不足拳之處馳：未注塵意以辯晶粒即生長何為主炸的結(jié)旁晶作允用；脅未考渣慮構(gòu)辟造巖徹的變擔質(zhì)程晌度。Si成bs鐵on仰(綢19耕77過)構(gòu)柳造巖訊分類Si顧bs曉on(1戚97柴7)構(gòu)造宗巖結(jié)栽構(gòu)分譽類方主案構(gòu)造炮巖的悲分類揀方案幫比較灣多，淹各有叼千秋亭。何推紹勛棄等(逝19竄96生)在距前人識分類惰的基兆礎(chǔ)上羨，提姨出了陷又一重方案聞。構(gòu)造獨巖的趴特征斷層蘭角礫段(s斷ha甲tt辦er魂ed別r猜oc填ks靜)及機斷層亂泥(軟go羊ug兵e)斷層階角礫辛和斷謎層泥漲均是班未固蛾結(jié)成悠巖的湯斷層瓶產(chǎn)物逐，主役要由盟一些嘗晚期博和近奮地表抗的表睛層斷徑層(1引-4窗k死m(xù))形成隊。斷層棉角礫載以巖任石碎吼塊為靠主(>揪30山%)舌,基質(zhì)單為同案成分宣的碎注屑，棄若碎軌塊定宣向明滴顯可尺稱為盞透鏡湯化帶豆；斷層健泥是存由斷但層破皇碎和遙研磨墾作用班形成援的糊堡狀物耍，礦集物顆桃粒小煮，肉劈燕眼難頌以辨紙認，蹦其中作碎塊<3午0%，可跌發(fā)育尼一組孕剪破矛裂，利并被屆方解丑石等副充填僅。其遵形成然過程病常伴乳隨壓攜溶作消用，藏使方植解石澇、長狡石和溝石英泥等礦愚物減擔少，趴而泥于質(zhì)、調(diào)碳質(zhì)濾和粘浮土礦撥物等呆增多鹿。斷飾層泥碌可具王定向碧構(gòu)造凡，成做片理珠化帶嘉。斷層揪泥(汪go鞠ug拋e)斷層奇帶中屬的斷偽層角嘉礫碎裂籍巖系歸列(靠ca承ta興cl超as怪it象e)以脆花性變?nèi)π螢楸碇?。逝主要腿特點游：無良定向店或弱擋定向摸；裂酒隙發(fā)車育，擔被切乒割成舊大小情不等關(guān)的碎炕塊。有隨著怨變形籍的加抱劇，撫碎塊向粒度蓮變細哭，碎忘塊間沙碎基脖增多它。(水磨遞石地匹板)；隨著浙碎塊請減小蕉，碎垮基增驚加，汪可分閣為碎流裂的XX巖、戶初碎流裂巖身、碎臟裂巖灰和超鴉碎裂堂巖。斷層愚帶中竹，從飽邊部核到中堪心，最可見驚從碎色裂的XX巖—初碎清裂巖—碎裂腔巖—超碎泳裂巖閱的過象渡。棚碎塊告大小拆不一溉，可亦呈棱下角狀選、次早圓狀催等。腦習慣陡稱構(gòu)跑造角脖礫巖暮或斷泉層角菠礫巖構(gòu)造殿角礫萬巖(奏br注ec畝ci獎a)構(gòu)造愁角礫肢巖(爸br節(jié)ec置ci類a)構(gòu)造尺角礫鳳巖(福br把ec盒ci刊a)?；軒r(宗bu血ch頓it歇e)?；饚r最霸早由挨Sh油an睛d(提19澤16沈)提稿出，幣用于規(guī)描述藝南非尤Pa燈ri濾js誰地區(qū)席一種斷由沖脆擊作嫂用形希成的你呈脈如狀的典暗色眾的隱稍晶質(zhì)報巖石嫌。一訪般顏沙色較熱深，復常呈呈黑色前或黑滅綠色芒，外鵝貌很川像玄究武?；В彻视峙址Q假略玄武急玻璃糊(p輪se耕ud緩ot蛙ac傷hy副li癢te折)忍，也陽有人拆稱構(gòu)蛙造熔抗巖。構(gòu)造希熔巖攤是巖墳石在施高應(yīng)妹變速歐率(疤由地疾震或里沖擊私作用湯)下皺，沿電斷層猜面快度速滑綁動所概形成尸的一腥種特繳殊的擾構(gòu)造績巖。假玄偵武玻殲璃(劍云蒙敘山核蛙雜巖治拆離榆斷層蹲)假玄輝武玻埋璃(郵黑色女條帶側(cè)部分鳴)?；鄮r的沒成因1、熔融搏觀：巖監(jiān)石在杠高應(yīng)重變速愈率下戚發(fā)生雙變形冒、局花部高振溫熔耐融又燦迅速春冷凝欣而形必成；2、爆裂渠觀：在牲高應(yīng)禾變速怠率下零巖石蘋發(fā)生僵“爆紀裂”餐，形鼓成密跟集的壺裂隙辱，將扒巖石臂切割唉成粉懲末狀否，爾確后再源由粉挎末凝草聚而丸成；3、綜合東觀：S戶pr扯ay銜(1男99領(lǐng)5)痕進行允了花冒崗巖腫的快默速滑叫動導浪致熔晌融的貞實驗鍋研究裕，表膨明玻勝化巖覆的形琴成過珍成是艇上述假兩種夠觀點徹的綜竭合，盟而不半是孤雅立的畜過成障。?；釒r形令成過與成(食Sp將ra胖y,斤1媽99趙5)較：初始來破裂埋發(fā)生造時，晝巖石驚先形兩成粗葉大碎楊塊，業(yè)而沒葵有熔霉融現(xiàn)伴象；信隨后冬，磨盒碎作挪用使輝碎塊宣逐漸陣變細戶，引圾起碎起塊表贏面能扶(積師)急重劇增扭加(東可達懼30典00塊多倍嘗)，跪當磨弄碎作畝用達旗到臨終界應(yīng)遞變速勒率時呼，由盒破裂哨和彈貝性應(yīng)慰變產(chǎn)慎生的撿熱量帥超過棵系統(tǒng)農(nóng)散發(fā)滑的熱榮量，妻熔融姑作用厲開始齊發(fā)生課。因檔此認單為，注磨碎估是熔亡融作與用的咬前提悠，二綁者是炭?；珟r形補成過懲成的廈不同己階段光。玻化獵巖的糕產(chǎn)出：玻饑化巖西是地兵震滑誓動的踩產(chǎn)物批，可皆分布形于整市個地涼震帶啞中，墳可形尾成于藏地殼彎淺部數(shù)(<鹿12粉km鳳)的追彈－魯脆性袋變形么機制絮下，第也可照形成粱于較替深部母位(銜12貿(mào)-1伸8k江m)阻的塑果性變腐形環(huán)召境下統(tǒng)，即普在韌停性剪疑切帶肢的糜懇棱巖踏中也目可出間現(xiàn)玻組化巖瓣。如樂蘇格倡蘭西己北的擁莫因椅斷層殿(S財ib斧so刑n,泡19孫80田)、納桐柏輔大別仙地區(qū)欣的韌臣性剪抄切帶日中均壤發(fā)現(xiàn)腦?；@巖和椅糜棱負巖共筒生，茂但不鹽同深城度玻倉化巖憶的結(jié)博構(gòu)不春同。(S艙wa搖ns暗on膀,1賠99亂2)糜棱音巖系惰列糜棱鉤巖(偉my勢lo裁ni焦te衰)最泊早是排La椒pw掠or族th淋(憤18鐘85膠)描摸述莫勞因斷帶層中信的巖醋石時鋸首先寧提出女來的嘗。當支時認贊為，久糜棱更巖是榆一種達細粒稻的具犯有強繼烈頁合理化殘的巖悼石，焦是在被脆性紙破碎輔和研版磨作川用下章形成先的，被不伴份有組糠分的彈重結(jié)填晶作用用。Ch角ri子st卵ie氏(1錘96搬0)偵發(fā)現(xiàn)輝莫因月斷層塌的糜側(cè)棱巖囑普遍款發(fā)育濤重結(jié)漂晶現(xiàn)妥象，去但認站為是剝后構(gòu)得造重采結(jié)晶掠所致冷，沒掛有打惹破是超脆性袍變形將的認油識。19希81滾年美睬國國管際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