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1、断层、理解分析用图解导读断层的分析及图解匸要是查明断层的性质及断层变位的各种基本要索。本文对断层的 各项基本要素的分类、断层的分析法及图解法及应注意的问题儿个方面进行详细阐述。断层的分析及图解主要是查明断层的性质及断层变位的各种基木要索。在野外实地观 察、测量断层的性质及其某些基本要素是断层研究中的最主要和最基本的方法。但单是野外 观察是不够的，因直觉往往易形成错觉，而且大多数基本要素须经过一定的分析或图解才能 获得，当编绘各类投影图及剖面图时，就需要进行这种分析或图解。一、断层的各项基木要素包括两人类，即断距及位移。（一）断距乂称视断距，为断层两盘标准层的错开距离，一般不一定代表断层的真实
2、位移。乂分四种（图1）：水平断距（1）,垂直断距（z），倾斜断距（d）及法线断距或 层位断距（n） o四者的关系如下：n=dsin （ p ± a ）（1）l=dcos p （2）z = dsin p（3）式中：a标准层倾角；b断层而倾角。当断层与标准倾斜同向时，（1）式中的a丽用负号；界向时，用正号。图1断层的断距1：水平断距；z：垂直断距；d：倾斜断距；n：法线断距（二）位移又称真断距或位移矢量（r）,为沿断层运动方向的位移，即同一点h断层 运动前的位置移至断层运动示的位置的距离。矢量r又有如下的分址（图2）:沿走向位移 （入），面向断层面，向右为正，向左为负，倾斜位移（n）,向
3、上为正，向下为负，垂宜 位移（h），向上为正，向下为负；水平位移（r），倾斜水平位移（b）,向下盘方向为 正，反之为负。图2把位移矢量r分解为断层裂缝平面上及空间的组成部分矢最r的空间位置依下列三要素而定：n如（为r，与断层走向线正方向之夹角）及 e角（r与r z间的夹角，即r的倾角）。上述诸要素间的关系如2u （4）6 = 810= =(5)=丄一sin/r = amg(8)(9)(10)hoge(11)arcsin r(12)断层的分析及图解主要限于查明上述断距及位移参数。上述断距或位移参数z间的关 系也是图解法及部分分析法的棊木原理。此外，还冇断层的延伸、位移方向、相对变位翼、 断层旋转
4、轴、旋转方向及旋转度等。这些主要应通过野外观察、测量求得。二、断层分析法及图解法分析法主耍有基于正弦定理的分析法及莫尔昌诺夫公式。分析法也可用图解法去表达, 即川图解表示分析过程。图解法最常用的有正交投影法及水平剖面法。在实际工作屮，特别 是遇到情况复杂时，常须根据貝体情况，运用儿种图解法或与分析法互相配合。(一) 基于正弦定理的分析法：正弦定理为'三角形中任意两角的止弦比等于英相应 的对边的长度比”。图3 (a)示一垂直于断层走向的剖面上的主要基本要素，图中ab=210 米，bc = 150米。断层为南北向正断层，地层走向亦为南北向。擦痕方向北倾，并与水平线 成30°交角。
5、图3 (b)示沿断层面的各基本要素。按正弦定理：«zd _ ab sinza0d ,210x300故:mze bc sinzc be故,则倾角位移de=bd+be=191. 6米。从图3 （b）求出沿走向位移eh；从de及eh可推导出其他参数。< a)北es/7”中国缪篦升20, com(b)图3用正弦定理分析求断层基本要素（a）垂直于灰岩走向及断层的地质剖面图；（b）平行于断层面的投影面断线示擦痕（二）莫尔昌诺夫公式：上述公式中（4、5、6、7、8）为莫尔昌诺夫基本公式。假定 矿脉与断层走向线的和遇角为s （图4）,则莫氏断裂总公式为：(13)式中有两个未知数，即h和入。因此
6、应用此公式的条件为：断层在较短的地段内切穿 两个不同产状的地质体，断层的产状要素、两个地质体的产状要素、两个地质体的水平断距 均已确定。根据两个不同的产状的地质体，可以分別列出两个方程式，解此二元联立方程式 即可求得h和入，进而推导出其他参数。图4两翼矿层（ab和cp）与断层（yt）交错平面当断层只切过一种产状的地质体，则需要查明擦痕与断层走向线的夹角（y）,可采 用公式：式中只有一个未知数r，故只需列出一个方程式即可。在运用公式（13、14）时，须注意下列三项规定：1、对于相遇角3,有采取彼此互补的两个角屮的任何一个角的可能；规定在两个角屮 采用这样一个角；具两边的倾向箭头都是相向的或相背的
7、。2、两公式的末项都有正负两种符号；规定当被错开的地质体沿走向位移（入）的正值 方向倾斜时，末项为正，反z为负。3、两公式左边的1也冇正负之别;规定当上盘地质体的错动方向与其倾斜方向一致时， 1为正号，反之为负号。（三）正交投影法：如图4, 1为平面投影图，沿ab作垂直剖面，根据地层及断层沿 剖而方向的视倾角作出垂直剖而图ii，再沿ek （正交于ab）,利用断层沿ek方向的视倾角 作纵向剖面图11【。在此两个剖面图匕依比例尺计算并推导断层的主要荒本要素。但丿应注意：ab剖而线的方向m选择为垂肓于地层走向或断层走向，最好是垂肓于断层 走向，因此时，在垂宜剖而图上可利用断层真倾角，对于计算各基木要
8、素方便得多，否则还 需经过换算。图5 （a）示图解结果为一逆断层，（b）则示图解结果为一正断层。图5川正交投影法研究断层（a）逆断层；（b）正断层（四）水平剖而法（或水平切而法）：如图6,假定断层mq走向e-w,倾向s,倾角 70° ,断层作用结果使两侧有两个以上不同产状的地层发生错动，先假定一个低于地表水平 面若干（例如50）米的水平面为零位面。用透明纸作出该零位面的水平剖面图（“蒙图”）， 断层mq在零位面上的投影线为ef,并依次作出两侧地层在零位面上的投影位置。将此“蒙 图”依坐标线而与地表水平投影图重叠，图5上的实线为地表水平投影图上的位置，虚线为 零位面上的位逍，可以清楚地
9、查出断层上、卜两盘位移情况及其读数，即线段kko、nno、 ppo和llo各线段，得交点a及c。a点示未位移前断裂线上各点的投影交汇点，位移后， 由a点移到（：点（如果上盘是移动盘或相对变位翼，否则，正相反）。分解线段ac得bc 为倾斜位移。进一步分解，可推导出英他参数。图6用水平剖血法求位移要素（a）地表平面投影图；（b）示倾斜位移（h）少垂直位移（h）的关系三、上述分析法及图解法举例，均假定情况是比较简单的，在实际运用中除注意多种 方法配合外，还应注意下列问题：（一）只有一个地质体或相同产状的两个以上的地质体被同一断层错动示，在断层两 侧赋存的空间位置均已杏明时，只能杏明断层的各种断距，不
10、能杏明真正位移r及其分址。 必须有两个不同产状的地质体在断层两侧的赋存位置均已杏明，或只有一个地质体同时还杏 明了其擦痕的产状时，才能杏明各项位移参数。如果只在断层一侧杏明了一个（或两个不同 产状的）地质体的赋存位置，而在断层的另一侧均没有出露时，无论擦痕产状是否已杳明， 断距或位移均暂不能查明。但应注意，擦痕仅表示最后一次运动的遗迹，不代表历次运动的综合矢向，因断层人 多是多次运动形成的，多次运动的矢向也不一定完全一致，因此，一般情况卜，利用擦痕查 明的位移参数不甚可靠。（二）断层的产状要素与其两侧地质体的产状要素应不同。（三）断层及其两侧地质体的产状要素要能精确测定，并且不要以局部变化来代
11、替一 般情况。（四）如果是旋转断层，一般在地质图上就能看岀來，即沿断层两侧或一侧的不同地 段，虽地层剖面完全一致，但地层产状（不是市于褶illi原因）变化很大。此时，要在断层的 各个点（对于均衡地旋转的断层则在相距较大的两个点）上进行测量、分析或图解，已查明 断层旋转的各项要素。节理、图解、图表这一类主要是一些统计性质的图表，或者根据统计资料编制的图解。评价勘探工作中 常用的有下列儿种：1、玫瑰图：是用于研究节理的一种图解，它是根据节理的统计资料编制的。其编制方 法及一般要求如下：（1）研究露头节理时，应于一般观察后在每一露头上选出12个有代表性的地段， 其长可为1015公尺，记录下各露头及所
12、选地段的方位，做剖面的地层描述，注明各层厚 度及单层厚度，指出节理的一般性质。然示依照不同方向顺次描述，各方向的节理应逐次编 号，并对每一类作如下记录：节理号、距前、后理的距离,节理面的走向、倾斜及倾角,沿 走向的变化情况，节理的长度、宽度及分枝時况，有无张口及填充物和其性质，节理劈面的 特点，该方向节理的总密度或测量次数，阐述节理与地层产状的关系（纵向节理或斜交节理， 前者其主要分枝平行于地层走向或倾向）。研究岩心节理的要求同上，但盂采取全岩心（不裂为碎块），而r岩心采取率应达到 90%以上，一般很难具备这一条件，因此所获资料往往不很完整。（2）确定主要节理和次要节理，主要节理为在某个方向上
13、发冇很强烈的节理，其特征 为：节理间距不人（0.33米），垂宜发冇很深（10米），节理宽度较人。次要节理的 特征为：节理宽度较小。2、编制节理产状要素统计表（见表1）:表的垂直方向划分18格（如统计节理倾斜则 划分36格），代表北半园两个彖限的18个间隔，每格代表10° ,即270°279。，280° 289°（如划分36格，则代表四个象限的36个10°间隔）。每一垂直分格记入各类节 理的走向及倾角测量结果（如划分36格，则计入节理的倾向及倾角测量结果）。把每一格 内的测量结果相加，处以所计入该格的测量次数，即得该格中的平均产状耍索。注明节理为
14、 主要或次要节理。这些平均值，即为编制玫瑰图的原始资料。表1节理产状要素统计表3303393403493503590910 1920 2930 3940 4950 5960 6970 7980 89注：如统计倾向，则划分为36格，増加9099、100109260269诸分度格。3、编制节理的产状要素玫瑰图：玫瑰图绘于专门的园形纸上，其上绘有5°或10°为 间隔的放射状和同心园状的分度格。如系统计走向和倾角，则编成半园形玫瑰图（图7）, 放射线方向代表走向，同心园上表示节理的倾角。如统计倾向和倾角，则编成全园形玫瑰图， 放射线方向代表倾向。按统计表屮的产状要索平均值投上各点，即可画成节理产状要索玫瑰 图。图7节理玫瑰图（如放射线代表倾向，画成全园形，如为节理产状要素玫魂图，不画比例尺，如仅表 示主要节理，上方注明u字，如同吋表示主耍及次要节理，分别用不同图例而不注明u字, 如为节理强度玫瑰图，需
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