第四节 断裂构造

二.断层
1、断层的几何要素 断层的几何要素包括断层的基本组成部 分以及与阐明其错动性质有关的几何因素断 层面。岩层发生错动位移的破裂面称断层面， 它可以是平面或是弯曲面。小断层或大断层 的局部地段常是平直的，有时较大的断层可 呈舒缓波状的曲面。断层面的产状也是用走 向、倾向、倾角来测定。
(1)断层面和断层破碎带： 岩层断裂后沿其位移的破裂面称为断层 面。它可以是平面、曲面，也可以是波状起 伏的面。实际上，多数岩层中发生的断裂位 移，并不是沿着一个简单的面，而往往是沿 着一个由许多密集的破裂面组成的错动带进 行的，这个错动带称为断层破碎带，其宽度 取决于断层规模，一般为数厘米至数十米， 少数的大断裂有更宽的。断层带是由被挤压、 错动形成的大小不一、粗细不等的岩石碎块、 岩粉等组成，但它们常被胶结或在强烈的挤 压力作用下发生动力变质，某些矿物
2.剪节理 剪节理具有以下特征： （1）产状稳定，在平面上沿走向延伸较远， 在剖面上延展较深。 （2）节理面平直而光滑，常具擦痕、镜面 等现象。节理两壁之间闭合紧密。 （3）当剪节理发育在碎屑岩中时，常切割 较大的碎屑颗粒或砾石。 （4）一般发育较密，相邻两节理之间的间 距较小，常具有等间距分布的特点，密集成 带。
三.活断层 活断层或称活动断裂是指现今仍在活动， 或者近期曾有过活动，不久的将来还可能活 动的断层。后一种情况也称为潜在活断层。 活断层可使岩层错动位移或发生地震， 对工程建筑造成很大的、甚至是无法抗拒的 危害。因此，查明建筑地区有没有活断层及 其对工程建设的影响是一个很重要的问题。 1.活断层的分类 （1）按两盘相对错动方向分类 活断层按两盘错动方向也可分为平移断
1.原生(成岩)裂隙 原生裂隙是岩石在成岩过程中形成的裂 隙。 2．次生裂隙 次生裂隙是由于岩石风化、岩坡变形破 坏、河谷边坡卸荷作用及人工爆破等外力而 形成的裂隙。 3．构造裂隙(节理) 构造裂隙是由地壳运动产生的构造应力 作用而形成的裂隙。在岩石中分布广泛，延 伸较深，方向较稳定，可切穿不同的岩层。 按其力学性质可分为张裂隙和剪裂隙两种。
1.压性断层 由压应力派生的剪力作用形成，也称 压性结构面。 压性断层的走向与压应力方向垂直， 在断层面两侧，主要是上盘岩体受挤压相 对向上位移，如逆断层等。压性断层常与 褶皱轴平行，并可成群出现而构成挤压构 造带。断层带往往有断层角砾岩、糜棱岩 和断层泥，形成软弱破碎带。破碎带中常 有挤压形成的透镜状、扁豆状或菱形块体 及劈理裂隙。在较脆弱的岩石中，断层面 上常有反映错动方向的擦痕。
图3-14 地垒、 地堑及阶梯式断层
相反，若断层面相背倾斜，两断层面中 间岩体相对上升，两边相对下降。则组 合成“地垒”。在地形上，地堑常形成 狭长的凹陷地带，地堑则多构成块状山 地。 (2)逆断层：上盘相对上升、下盘相 对下降的断层称为逆断层，逆断层的规 模一般较大，断层面较为弯曲或呈波状 形态。按断层面倾角大小，可将逆断层 分为：
1.张节理 张节理具有以下主要特征： （3）当张节理发育在碎屑岩中时，它经常 绕过较大的碎屑颗粒或砾石，形成一壁凸出 一壁凹进的现象，因而节理呈现弯曲的形态。 （4）张节理一般发育稀疏，节理之间的距 离较大，分布不均匀，即使局部地段发育较 多，也很少密集成带。 （5）张节理常呈平行或斜裂式（雁行状） 出现，也往往追踪已形成的两组共轭剪切面 而发育成锯齿状，后者称为追踪张节理.
图3-19 断层擦痕和阶步
图3-20 断层牵引褶皱 (a)正断层，(b)逆断层
(4)在地貌上，断层常形成断层崖、三角 面山、山脉的中断或错开，平原相接触等现 象。 (5)沿断层带常形成沟谷、洼地，或出现 线状分布的湖泊、泉水等。 (6)某些喜湿性植物呈带状分布。 断层与裂隙对山体或岩体的完整性、稳 定性、渗透性影响极大，在水工建筑中持别 重视。本课程将在野外地质实习中进行专门 的讲述与观察。
第四节
断裂构造
断层的规模大小相差悬殊，小的在岩 石手标本上即可见到，大者可延伸数 十公里以上。有时还有多条大致平行 延伸，性质相近的大断层组成一个断 裂带，它们长可达数百甚至上千公里， 宽可达几公里。
一.节理的类型及特征
断裂两侧岩石仅因开裂而分离，并未发 生明显相对位移的断裂构造称裂隙(或节理)。 它往往是褶皱和断层的伴生产物，然而自然 界中岩石的裂隙，并非都是由于地质构造运 动所造成的，根据裂隙的成因，可将其分为 原生(成岩)裂隙、次生裂隙和构造裂隙三种 类型。
按力学成因分类 节理按其形成时的力学性质，主要分为由张 应力形成的张节理和由剪切应力形成的剪节 理。 1.张节理 张节理具有以下主要特征： （1）产状不稳定，在平面上沿走向延伸不 远，在剖面上延展不深。单个节理短而弯曲。 （2）节理面粗糙不平，擦痕不发育，节理 两壁裂开距离较大，有些张节理呈开口状或 楔形，常被脉岩充填。
况是因地震而引起老断层错动，也称断层复活 或产生新的断层。如1976年唐山地震时，发生 一条长8km的地表 错断，以NE 30 ° 的方向穿过市区， 最大水平断距达 1.63m，垂直断距 达0.7m，错开了楼 房、错开了道路 等一切建筑。 图3-21 唐山地震地面断层错动层图 据历史地震伴生的地表断裂最大位移值统计， 大多数不超过10m，一些统计数据见表所列。
2.剪节理 剪节理具有以下特征： （5）往往成对出现，沿两组剪切面形成， 叫“X”节理或共轭剪节理，经常一组发育 较好，另一组发育较差 （6）常呈羽列现象。往往一条剪节理由若 干条方向相同、首尾相接的小节理呈羽状排 列而成。沿小节理走向向前观察，后一条小 节理重叠在前面一条小节理的左侧，称为左 行；反之为右行。利用剪节理的这种羽列现 象可以判断岩石相对运动方向.
层、正断层和逆断层，但对平移断层通常称 为走向滑动型断层，而对正、逆断层则称倾 向滑动型断层。 走向滑动型断层是最多见的一种，断层 面陡倾或直立，平直延伸，有的规模很大。 这类断层往往能积蓄较高的能量，发生高震 级的强烈地震。 倾向滑动型的逆断层也较常见，多是由 水平挤压形成，断层倾角较缓，通常小于 45°。错动时多为上盘上升，所以上盘地表 变形开裂现象较多、较严重，岩体也较下盘 破碎，对建筑物危害较大。
（2）按活动性质分类 活断层按其活动性可分为蠕变型和突发 型两类。 1）蠕变型活断层 指只有长期缓慢的相对位移变形，而不 发生地震或只有少数微弱地震的活断层，也 有人称为动而不震型。 2）突发型活断层 指断层错动位移是突然发生的，并同时 发生较强烈的地震，有人称为震中有断型。 这可分为两种情况： 一是地震就是该断层错 动所引起的，即所谓的发震断层。另一种情
Ⅲ. 断层的识别 在野外调查断层时，首先要确定断层的存 在，然后才能对断层进行进一步的研究。调 查时可利用如下特征作为识别断层的标志。 (1) 沿岩层走向追索，若发现岩层突然中 断，而和另一岩层相接触，则说明有横穿岩 层走向的断层或与岩层走向斜交的断层存在， 如果断层横切褶皱轴表现为断层两侧核部岩 层的宽度突然变化，在背斜核部相对变 宽的一侧为上升盘，而向斜核部相对变宽的 一侧为下降盘。
重新结晶，定向排列或产生一些新的变质矿 物，如叶蜡石、绿帘石、绿泥石、绢云母等。 这种断层破碎带中所特有的岩石称为构造岩。 根据破碎程度、重结晶及结构特征，构造岩 又可分为下列几种。 1）断层角砾岩。主是由＞2mm被搓碎的 棱角状碎块及岩粉等经胶结形成，角砾仍保 持原岩的矿物成分和结构。 2）碎裂岩。主要由＜2mm的原岩碎粒并 杂以岩粉经胶结形成。能用放大镜分辨原岩 成分。
图3-16 构造应力场 与断裂关系示意图
4.压扭性断层 具有压性断层兼扭性断层的力学特性，如 部分平移逆断层。 5.张扭性断层 具有张性断层兼扭性断层的力学特性，如 部分平移正断层。 （三）按断层产状与岩层产状的关系分类 1.走向断层。断层走向与岩层走向平行。 2.倾向断层。断层走向与岩层走向垂直。 3.斜交断层。断层走向与岩层走向斜交。 此外，也可根据断层走向与褶曲轴线方向的 关系进行分类：纵断层、横断层、斜断层。
2.张性断层 由张（拉）应力派生的剪力作用形成，也称 张性结构面。张性断层的走向是垂直于张应 力方向，常为正断层形式，断层面粗糙，多 呈锯齿状。 3. 扭性断层 由扭（剪）应力作用形成，也称扭性结 构面。与主压应力方向的交角小于45°，并 常成对出现。断层平直光滑，常有大量擦痕。 扭性断层一般是两组共生，呈“X”型交叉分 布，但往往是一组发育，而另一组不发育， 如平移断层等。
有时断层错动方向兼有平移和上下 的相对位移，这时如以平移为主，则称 正平移断层或逆平移断层。若以上下错 动为主，则称平移正断层或平移逆断层。 （二）按断层力学成因性质分类 断层是在地壳运动构造应力作用下， 岩体内部相应产生的压应力、张应力和 扭应力（剪应力）的作用所形成的。因此， 断层按力学性质可分为以下五种类型。
第四节
断裂构造
岩石承受变形的能力是有限的，当 变形超过岩石的变形极限(受力超过岩石 的强度)，岩石的连续性和完整性遭到破 坏，产生破裂和位移。岩层或岩体在构 造应力作用下发生破裂，沿破裂面两侧 有明显相对位移的构造现象称为断层。 在地貌上，大的断层常常形成裂谷和陡 崖，如著名的东非大裂谷、中国华山北 坡大断崖。破裂面两侧无明显位移的称 为节理。它与构造节理合称为断裂构造。
(3)上盘和下盘： 断层面两侧被断层面分开的岩体称为断 块。若断层面是倾斜的，位于断层面以上的 岩体为上盘，位于断层面以下的岩体为下盘。 (4)断距： 断层两盘相对位移的距离和为断距。岩 层上的A点，断裂后滑移到C点，则AC之间的 距离称为总断距。总断距的水平分量DC为水 平断距；总断距的铅直分旦AD为铅直断距。
1)冲断层：断层面倾角大于45 ° 2)逆掩断层：断层面倾角在45 °25°之间。 3)辗掩断层：断层面倾角小于25°。 逆断层也往往成组出现。几条相互平 行的逆掩断层或冲断层可以组合成为叠瓦 式构造。
（3）平移断 层：这是断层两 盘产生相对水平 位移的断层多系 受剪（扭）应力形 成，因此大多数与褶皱轴斜交，与“X ”节 理平行或沿该节理形成，断层的倾角常常是 近于直立的。这种断层的破碎带一般较窄， 沿断层面常有近水平的擦痕。