断层构造-完整版

第 十二 章
走滑断层
圣•安德列斯断层
第一节、 走滑断层旳基本特征和构造
一、一般特征
走滑断层产状一般近直立，断层面较平直，两盘总体沿 断层走向相对滑动。按所处旳构造背景可分为两类：一类规 模较小，延伸一般不超出几十公里，深度一般不超出几公里， 限于地壳上部；走向与造山带主要褶皱轴向斜交(30-45°) 或垂直(撕裂断层)，常共轭出现。另一类走滑断层呈单组出 现，规模巨大，延伸几百到上千公里，向下贯穿整个地壳， 位移高达几百公里。其中许多构成古、今板块旳边界和强烈 旳地震带。常伴有雁列状褶皱和断裂、拉分盆地、和花状构 造等。
4.压剪裂(P)，逆冲-同向剪切断裂，与主干断层交角约 -15°,与R断裂近对称；
5.反向走滑断裂(X)，与主干断层交角约-75°, 与R’断 裂
近对称； 6.平行主干断层旳同向走滑断层
阶步旳形成
正阶步
反阶步
第三节、 挤压性走滑与拉张性走滑
走滑断层是不同取向旳有关断裂，尤其是R和P断裂旳 沟通、连接而成，断层面经常弯曲，因而走滑运动过 程中，在这些断层弯曲部位或叠接部位（桥区）形成 局部旳挤压和拉张区。
板块斜向汇聚或离散时，因为变形分解形成平行俯冲 带或离散带旳走滑断层，有关旳剪切作用为一般剪切， 形成总体旳挤压走滑或拉张走滑。
第四节、走滑断层控制旳构造
一、拉分盆地：走滑体系中拉伸形成旳盆地 1. 形成过程
2. 几何特征： 松弛断弯部位呈S形或Z形， 拉张桥区旳呈菱形，为一般意义上旳拉分盆地，其长边为走 滑断层，短边为正断层限制 当菱形盆地两端旳正断层原为同一断层时，盆地旳长边等于 走滑位移量。
二、左行和右行走滑断裂
著名旳实例是美国西部旳圣安德列斯断层、我国东部 旳郯城-庐江断层和西部旳阿尔金断层，红河断裂等。

显生宙 中生代
新生代
年代地层单位与地质年代的单位相对应。 宙（宇）、代（界）、纪（系）、世（统）、期（阶） 岩石地层单位：群、组、段
全面分析
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二、地质年代
全面分析
13/63
复习思考题
1 ．什么是相对地质年代？什么是绝对地质年代？ 地层的相对地质年代是怎样确定的？
2．地质年代单位和时间地层单位的含义及相互关 系怎样？
3. 尽可能选择相对稳定的“安全岛”，将建筑物 布置在断层的下盘；（例：大亚湾核电站）
4. 采取抗震结构和建筑型式。
全面分析
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第三节、地质图
地质图(geological map)：
反映一个地区各种地质条件的图件。
一、地质图的种类：
普通地质图 构造地质图 第四纪地质图 基岩地质图 水文地质图 工程地质图
全面分析

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一、水平构造与倾斜构造
倾斜构造：原来呈水平状态的岩层，经构造变动，成为
与水平面成一定角度的倾斜岩层时，称为倾斜岩层(tilted stratum)或倾斜构造。
单斜构造：岩层倾斜方向和倾角大体一致的单斜岩层。
单斜构造的力学成因
正常层序
倒转层序
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一、水平构造与倾斜构造
断裂构造的分类
节理（裂隙）
原生节理 构造节理张剪节节理理 次生节理
断层
正断层 逆断层 平移断层
全面分析
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三、断裂构造
节理 (joint) :
也称裂隙(fissure)，是岩层受力断开后，裂面两侧岩层沿断 裂面没有明显的相对位移时的断裂构造。
原生节理:岩石在成岩过程中形成的节理。 次生节理:由卸荷、风化、爆破等作用形成的节理，分别称

根据断层的运动方式：相对向上运动的为上升盘，向下运动 的为下降盘。
三、断层的位移
1.滑距：断层两盘的位移距离。
总滑距：断层面两侧相邻两点位移后的距离（ab） 走向滑距：总滑距沿断层走向的水平投影（ac） 倾向滑距：总滑距沿断层面倾向的水平投影（cm） 水平滑距：总滑距的水平投影（am）
2.断距：断层面两侧被错断的同一岩层的相对距离
五、阶步 断层活动中在断层面形成的与断 层运动方向垂直的微小陡坎，在 陡坎处常发育与擦痕平行的矿物 生长纤维。
正阶步
反阶步
正阶步与反阶步的区别： 1）正阶步陡坎比反阶步缓；2）正阶步有生长矿物纤维；
反阶步无；3）反阶步一般为鳞片状，可剥落。
六、断层带张裂隙、透镜体排列和劈理的取向、褶皱的倒向
根据形成正断层的应力状态和莫尔圆，
引起正断层作用的有利条件是：最大主应力 (σ1)在铅直方向上逐渐增大，或者是最小主 应力(σ3)在水平方向上减小。
因此，水平拉伸和铅直上隆是最适合于 发生正断层作用的应力状态。
σ3 σ3 σ3
σ1 σ1 σ1
形成逆(冲)断层的应力状态是：最大主应力轴(σ1)和中 间主应力轴(σ2)是水平的，最小主应力轴(σ3)是直立的， σ2平行于断层面走向。
M
H
1/
2H
( 1
) sin P(,)
3
2
1/ 2L(1 3 ) sin 2 sin
dM / d 0,
cos 0.5774
5444'
第四节 断层的识别
一、地貌标志
1. 断层崖
2.断层三角面
3.错断山脉 4.串珠、带状分布的湖泊和泉水 5.水系的变化
二、构造标志
1.构造不连续性

三、断层对生产的影响
正断层对生产的影响
• 1、造成煤层不连续； • 2、断层面附近顶板破碎，容易离层和冒顶； • 3、出矸增多，煤质变差； • 4、支护方式改变，掘进（回采）效率降低； • 5、容易造成事故。
逆断层对生产的影响
• 1、造成煤层不连续； • 2、断层面附近岩层破碎，容易冒顶，不易主动支护；使用坑木量增多，主要用于勾顶和加强维护。 • 3、出矸增多，煤质变差； • 4、支护方式改变，掘进（回采）效率降低；有时还需放炮通过或炮采，人工支护。 • 5、煤体受力变的酥软，瓦斯涌水增大。 • 6、15号煤巷道涌水增大。 • 7、容易造成事故。等等。
•
例：94303工作面正断层（F85）开始通过时采取破顶底
方式通过。到后期转为只破底回采通过。
正断层 92312工作面断层
117#
116#
115# 114# H=1.8m
113#
112#
泥岩
F63 111#
9 #煤
砂岩 9 #煤
回风巷
工作面构造示意图
94303正断层
F85
破底区
泥岩
破顶区 砂质泥岩
• 2、影响正规开采 由于陷落柱破坏，无法布置正常回采工作面，限制采掘机
械的有效使用。
• 3、影响采掘施工
由于存在陷落柱，必然增加巷道掘进率，增加岩巷工作 量，增加支护难度。
陷落柱还使开采条件复杂化，降低回采率，特别是对机 械化采煤不利。
• 4、影响安全
陷落柱可能是矿井水或矿井瓦斯的通道，影响煤矿生产 的安全。当然在凤凰山矿揭露的陷落柱没有出现过导水现象。
断层面一般倾角较大，在45度以上。
上盘下降
掘进方向 F63
H=1.8m

本节主要要求掌握
断层及其要素 断层的基本类型及其组合类型 断层的野外识别证据

二、断层的基本类型
（l）正断层：正断层一般是由于岩体受到水平张力 及重力作用，使上盘沿断层面向下错动而成。其 断层线较平直，断层面倾角较陡，一般大于45°。 （2）逆断层：逆断层一般是由于岩体受到水平方向 强烈挤压力的作用，使上盘沿断层面向上错动而 成。断层线的方向常与岩层走向或褶皱轴的方向 近于一致，和压应力作用的方向垂直。逆断层的 倾角变化很大，断层面倾角大于45°的称冲断层， 介于25°一45°之间的称逆掩断层，小于25°的 称辗掩断层。 （3）平推断层：其断层面倾角很陡，常近于直立， 断层线平直延伸远，断层面上常有近于水平的擦 痕。
一、断层要素示意图
断层术语
断层基本要素表
断层面：两侧岩块发生相对位移的断裂面。其间岩石破碎， 因而称破碎带。其中在大断层的断层面上常有擦痕， 断层带中常形成糜棱岩、断层角砾和断层泥等。 断层线：断层面与地面的交线。 断盘：断层面两侧的岩块。若断层面是倾斜的，位于断层 面上侧的岩块，称上盘；位于断层面下侧的岩块，称 下盘。若断层面是直立的，可用方位来表示（东盘、 西盘、南盘、北盘）。 断距：断层两盘沿断层面移动开的距离。
四
断层作用时间性
断层形成时代和活动时间 大断层长期活动问题
4.1

断层形成时代的确定
确定断层形成时代的方法
根据与褶皱等构造的相关性Hale Waihona Puke 利用不整合关系（地层、岩体）
同位素年龄测定

断层岩/断层泥中的同构造变质矿物 同构造岩体、岩墙进行
根据同沉积断层及相关地层时代进行分析
4.2
岩浆、矿化标志

第十二章
断层构造地貌
Fault landforms
岩石受力发生断裂并有相对位移叫断层。
断层能直接形成地貌，如断层崖，也能使
原先的地面发生翘起和断陷，或
者错断各种地貌体。
断层活动还能使断层两侧块体的应力状态
发生变化，产生挤压或拉张，形
成隆起高地或落陷洼地。
断层崖形成后，由于外力的剥蚀作用，也
2-15（
a））；如下降块体顶面向外倾斜，断层
处形成三角形裂口，在裂口内堆积竖向楔形崩塌堆12-15（
b））；如楔形裂口填满堆积物后，断层崖仍不断崩塌，则形成12-
15（
c））。
图
12-15
断层崖
三、断层三角面和断层线崖
断层活动形成断层崖后，受横穿断层崖的河流侵蚀，完整的断层断层崖，称断层三角面（图
宁夏贺兰山山前全新世断层活动状况曾用地貌学方法进行45
条
冲沟中的裂点数目比较，分出
8
组裂点，其中苏峪口一带洪积扇上小冲沟中
有
7
组裂点，红果子沟附近冲沟中只有
3
组裂点。各处裂点数目不一致可能
和断层各段活动程度不同有关。当每次断
层活动时，垂直位移明显的地段，
上升盘冲沟中就出现裂点，垂直位移不明
可使断层崖演变为断层三角面等
等。
凡由断层直接形成的地貌和间接形
第一节
断层崖（
fault scarps)
断层活动形成的陡崖，叫断层崖。它的高
度取决于断层的规模，最高的可达
百米，低的只有数米甚至不到
1m，称断层陡坎。断层崖的走向是各式各样
的，它们和断层的性质有关。断层崖坡面

面上呈岩片相互叠置构成叠瓦状。
精品课件
（三）断层的识别与断层位移方
1-断层面
向的确定
（1）磨擦镜 面
断层面上重熔 膜
• （2）擦痕
• 两盘相互滑动 在断层面上留
下滑动痕迹，
一端粗而深， 另一端细而浅。
精品课件
（3）阶步：在断层面上与擦痕方向呈正交的微细陡 坎称为阶步。在断层面上表现为一侧平缓，另一侧陡立的阶梯状。
精品课件
5-地层的重复与缺失；
地层层序正常、连续，当有走向正（或逆）断层存在时， 造成断层两盘地层缺失或重复。据此可以判断地层的 存在，也可以根据地层产状与断层产状，鉴别断层两 盘相对运动方向，断层性质。
重复
缺失
缺失
重复
精品课件
重复 缺失
5-地形与地貌
(1)断层崖与断层三角面
精品课件
（三）断层的识别与断层位移方 向的确定
精品课件
剪切裂隙：
在断层一盘或两盘呈 羽状排列的剪切裂隙， 有时一组发育，有时 两组呈共轭产出。其 中一组剪切破裂与主 断层夹角小于45°， 大约在15°左右，其 运动方向与主断层相 同，与主断层所夹锐 角指向本盘运动方向。
精品课件
4-构造线或地质体的不连续性 （1）地层沿走向突然中断 • 水平岩层：在同一高度上一组岩层与相邻的另一组 岩层相交，说明两组为断层接触。 • 倾斜岩层：一组倾斜岩层沿走向突然中断，标志层 在水平方向被错开，是因为断层沿倾斜方向断盘上、 下位移造成的。
（1）构造岩分类： A-碎裂岩系列—产在 脆性断层中，由脆性 变形机制形成的。 B-糜棱岩系列-产在 韧性断层中，由韧性 变形机制形成的。
精品课件
碎裂岩系列—断层角砾岩、碎裂岩、超碎裂岩、玻化岩和断层泥

断层构造地貌
此外，在活动剪切带中派生的拉张应力区 也可形成断陷盆地。剪切断裂带的两侧块 体受力偶作用，断裂带中便形成两组近于 垂直的破裂面，一组是挤压走滑的断裂， 另一组为拉张走滑断裂，后者便发育成断 陷盆地。
断层构造地貌
剪切断裂带中由于走滑断裂的走向发生拐 弯或在雁行排列断裂的首尾相接地区都可 派生局部拉张应力而陷落成盆地，这种盆 地又称拉分盆地。
断层构造地貌
断层构造地貌
断层构造地貌
断层活动常在沟谷横剖面形态上有所反映。
断层构造地貌
2.河流阶地错断变形 断层错断阶地既表现为阶地的垂直位错，
也有水平位错。
断层构造地貌
断层垂直错动使同一级阶地高度发生变化， 由于断层活动的幅度、时间和次数的不同， 河流阶地变形也不一样。
断层构造地貌
2.断层崖反映断层活动的幅度 一般来说，断层崖的高度就是断层活动幅
度。但是，由于外力剥蚀，断层崖的高度 要比断层活动幅度小，断层崖的高度只能 近似地表示断层的活动幅度。 断层崖附近的沟谷中的各级阶地之间的相 对高度总和和断层崖高度大致相等，它们 可以近似地表示断层活动的幅度。
断层构造地貌
3.断层崖的形成时代
第十二章 断层构造地貌
断层构造地貌
概念
岩石受力发生断裂并有相对位移叫断层。 凡由断层直接形成的地貌和间接形成的地
貌，统称断层构造地貌。
断层构造地貌
第一节 断块山地
一、断块山地的一般特征
断块山地是受正断层控制的块体，呈整体 抬升或翘起抬升形成的山地。
断块山地有地垒式山地、掀斜式山地。
断层构造地貌
形块体在其运动前方收敛，并且每一断层有同时 的或间断的交错运动，断层间的楔形地块将受到 挤压并抬升成高地。 如果两断层相围的楔形块体在其运动前方撒开， 则楔形地块受拉张，从而下降形成低地。

斷層帶：由一系列斷層面或由較寬的破碎帶組成的大型斷層。 帶內岩石破碎，常發育斷層角礫岩、斷層泥、超碎岩和 糜棱岩。斷裂帶一般寬達數米，甚至幾公里。
斷層線：斷層與地面的交線
斷層產狀：以斷層面的產狀表示，包括走向、傾向和傾角。 表示方法：走向/傾向 傾角，或傾向 傾角
二、斷層盤
斷層盤：斷層面兩側發生位移的岩塊。 傾斜斷層：斷層面上側岩塊為上盤，下側為下盤。 直立斷層：據斷層走向將兩盤分為東西盤、南北盤、北東、 南西盤或北西、南東盤。
1）在垂直於被錯斷地層走向的剖面上： 地層斷距：斷層兩盤被錯斷的對應層間的垂直距離（ho）。 鉛直地層斷距：對應層間的鉛直距離（hg）。 水準地層斷距：對應層間的水準距離（hf）。
2）在垂直於斷層走向的剖面上： 視地層斷距：斷層兩盤被錯斷的對應層間的垂直距離（ho）。 視鉛直地層斷距：對應層間的鉛直距離（hg）。 視水準斷層斷距：對應層間的水準距離（hf）。 斷層走向平行於地層走向：斷距＝視斷距
第八章 斷層構 造
斷層：岩石沿斷裂面有顯著位移的破裂構造。 地殼中最主要的變形構造之一
控制區域構造格局和演化、礦產形成與分佈， 影響工程建設，誘發地震等自然災害
斷 脆性斷層（地殼淺層）－一般意義上的斷層 層 韌性剪切帶（地殼深部）
第一節 斷層要素
一、斷層面或斷層帶
斷層面：切斷岩石並使兩側岩石發生位移的斷裂面。 常有檫痕和鏡面。
大型斷層：正斷層－地層缺失，逆斷層－地層重複
四、小型岩體、礦化和熱液蝕變成帶分佈 五、同一岩層岩相和厚度的急劇變化
實習10、斷層運動學和力學機制作圖法
1.根據共軛斷層求主應力方向
練習1. 兩組斷層產狀分別為： 2°∠40°和 222°∠82° 求主應力（三軸）方向。

3.构造岩标志 3.构造岩标志
由于断层两盘的相对错动，导致 由于断层两盘的相对错动， 断层面附近的岩石破碎、碾压变形， 断层面附近的岩石破碎、碾压变形， 甚至发生重结晶作用和矿物的定向 排列，产生新矿物， 排列，产生新矿物，形成与原岩明 显不同的新岩石，即构造岩（ 显不同的新岩石，即构造岩（构造 角砾岩、压碎岩、糜棱岩、构造片 角砾岩、压碎岩、糜棱岩、 ）。构造岩的存在是断层的直接 岩）。构造岩的存在是断层的直接 标志， 标志，碎裂变质岩的延伸方向就是 断层的延伸方向。 断层的延伸方向。
断盘的命名
上盘 NW盘 盘 NE盘 盘
SW盘 盘 下盘
SE盘 盘
二、断层的位移
（一）滑距 断层面上某一相当点（化石、 断层面上某一相当点（化石、结 核等）， ），被错开后的直线距离称滑 核等），被错开后的直线距离称滑 总滑距）。 ）。滑距在断层走向上 距（总滑距）。滑距在断层走向上 的投影为走向滑距， 的投影为走向滑距，在倾向上的投 影为倾向滑距。 影为倾向滑距。 （二）断距 断距是指断盘两侧对应层之间的 距离。 距离。在不同的剖面上断距具有不 同的分量。 同的分量。
5.根据标志体的错开 5.根据标志体的错开
（二）断层的识别标志
1.地貌标志 1.地貌标志 (1)断层崖 断层两盘的相对运动， (1)断层崖 断层两盘的相对运动，常使断层的 上升盘形成陡崖，这种陡崖称之为断层崖。 上升盘形成陡崖，这种陡崖称之为断层崖。 (2)断层三角面 断层崖受到水流的侵蚀切割， (2)断层三角面 断层崖受到水流的侵蚀切割， 形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖即 断层三角面。 断层三角面。 (3)错断的山脊和水系 (3)错断的山脊和水系 山脊和水系沿某一方 向错断常常是断层存在的标志 。 (4)湖泊 湖泊、 (4)湖泊、泉水的带状分布 (5)不同地貌单元的线状分布山区与平原、 不同地貌单元的线状分布山区与平原 (5)不同地貌单元的线状分布山区与平原、高 山与低山等的线状接触带暗示断层的存在。 山与低山等的线状接触带暗示断层的存在。