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1、第六章第六章 断断 层层一、一、 断层要素和位移断层要素和位移二、二、 断层分类断层分类三、三、 断层类型断层类型四、四、 断层形成机制断层形成机制五、五、 断层效应断层效应六、六、 断层观察与研究断层观察与研究七、七、 韧性剪切带韧性剪切带第六章第六章 断断 层层 断层断层是岩石圈中是岩石圈中顺破裂面发生明显位移顺破裂面发生明显位移的一种断裂的一种断裂构造，断层在自然界里发育广泛，是岩石圈中最重要构造，断层在自然界里发育广泛，是岩石圈中最重要的地质构造类型。断层的研究具有重要的理论意义和的地质构造类型。断层的研究具有重要的理论意义和实际意义。实际意义。 断层和节理同属断裂构造，断层往往是断层
2、和节理同属断裂构造，断层往往是由节理发展而由节理发展而成。成。 断层和节理就其力学成因而言，两者不存在本质差别。断层和节理就其力学成因而言，两者不存在本质差别。 断层与节理的差别断层与节理的差别规模（或大小）规模（或大小）。 岩石圈在纵岩石圈在纵(深深)向上层次性，构造变形也具有受控于向上层次性，构造变形也具有受控于纵向层次，断裂在不同深度也显示出不同的破坏行纵向层次，断裂在不同深度也显示出不同的破坏行为为即浅层次形成脆性断层即浅层次形成脆性断层(即通常称的断层即通常称的断层)；较深；较深层次形成韧性断层层次形成韧性断层(即通常称的韧性剪切带即通常称的韧性剪切带)。第六章第六章 断断 层层一、
3、一、 断层要素和位移断层要素和位移（一（一 ） 断层断层(几何几何)要素要素 断层面断层面 断层是一种面状构造，断层面是一个将岩断层是一种面状构造，断层面是一个将岩块或岩层断开顺着滑动的破裂面。因此断层的空间位块或岩层断开顺着滑动的破裂面。因此断层的空间位置由其置由其走向走向、倾向倾向和和倾角倾角来加以确定。来加以确定。 断层面往往不是一个简单平直的面，而是在走向、断层面往往不是一个简单平直的面，而是在走向、倾向甚至倾角都会发生变化的曲面，或者是一系列断倾向甚至倾角都会发生变化的曲面，或者是一系列断裂面和次级破裂面组成的裂面和次级破裂面组成的(断层断层)带带。 断层线断层线是断层面与地面的交线
4、是断层面与地面的交线断层在地表的出断层在地表的出露线。露线。第六章第六章 断断 层层断盘断盘 断层面两侧沿断层面发生位移的岩块。断层面两侧沿断层面发生位移的岩块。1.下盘；下盘；2.上盘；上盘；3.断层面断层面断层面倾斜情况下：断层面倾斜情况下：上盘上盘 断层面上侧的断块断层面上侧的断块下盘下盘 断层面下侧的断块断层面下侧的断块断层面倾斜情况下：断层面倾斜情况下：东盘东盘 断层面东侧的断块断层面东侧的断块西盘西盘 断层面西侧的断块断层面西侧的断块断层两盘相对滑动情况下：断层两盘相对滑动情况下：上升盘上升盘 相对上升的断块相对上升的断块下降盘下降盘 相对下降的断块相对下降的断块第六章第六章 断断
5、 层层（二）（二） 位位 移移 断层相邻盘运动所产生的空间位置距离。断盘的断层相邻盘运动所产生的空间位置距离。断盘的运动有两种类型运动有两种类型: 直移直移(线线)运动运动 断层运动轨迹为一条直线；两断断层运动轨迹为一条直线；两断盘上未错动前的平行直线，运动后仍然平行；同一盘上未错动前的平行直线，运动后仍然平行；同一断盘上的任何点之间的相对距离不发生改变。断盘上的任何点之间的相对距离不发生改变。 旋转旋转(曲线曲线)运动运动 断层运动轨迹为一条曲线；两断层运动轨迹为一条曲线；两断盘上未错动前的平行直线，运动后不再平行；同断盘上未错动前的平行直线，运动后不再平行；同一断盘上的任何点之间的相对距离
6、发生改变。一断盘上的任何点之间的相对距离发生改变。断层位移有一定的方向和大小，理论上是可测量的，断层位移有一定的方向和大小，理论上是可测量的，断层位移大小断层位移大小(量值量值) 即即滑距滑距和和断距断距。第六章第六章 断断 层层1. 滑距滑距 断层两盘实际的运动距离，错动后两个对应点之断层两盘实际的运动距离，错动后两个对应点之间的真实位移量间的真实位移量总滑距总滑距(ab)。 总滑距在断层面走向线上的分量称为总滑距在断层面走向线上的分量称为走向滑距走向滑距(ac)；走向滑距与总滑距之间的锐夹角走向滑距与总滑距之间的锐夹角(cab)为总滑距的为总滑距的侧伏角侧伏角。 总滑距在断层面倾斜总滑距在
7、断层面倾斜线上的水平分量称为线上的水平分量称为倾倾斜滑距斜滑距(cm). 总滑距在水平面上总滑距在水平面上的投影称为的投影称为水平滑距水平滑距(am)。第六章第六章 断断 层层2. 断距断距 被错断岩层在两盘对应被错断岩层在两盘对应(标志标志)层之间的相对距离层之间的相对距离断距断距。在垂直岩层走向和垂直断层走向的剖面上各种断距是不同的。在垂直岩层走向和垂直断层走向的剖面上各种断距是不同的。 垂直岩层走向剖面上垂直岩层走向剖面上地层断距地层断距断层两盘上断层两盘上对应层的垂直距离对应层的垂直距离(ho)。铅直地层断距铅直地层断距断层两断层两盘上对应层的铅直距离盘上对应层的铅直距离(hg)。水平
8、水平(地层地层)断距断距断层断层两盘上对应层的垂直距两盘上对应层的垂直距离离(hf)。第六章第六章 断断 层层 垂直断层走向剖面上垂直断层走向剖面上视地层断距视地层断距断层两盘断层两盘上对应层的垂直距离上对应层的垂直距离(ho )。视铅值地层断距视铅值地层断距断层断层两盘上对应层的铅直距两盘上对应层的铅直距离离(h g )。视水平视水平(地层地层)断距断距断断层两盘上对应层的垂直层两盘上对应层的垂直距离距离(h f )。第六章第六章 断断 层层二二 断层分类断层分类（一）一） 断层与有关构造的几何关系分类断层与有关构造的几何关系分类1. 断层走向断层走向与褶皱轴向或区域构造线与褶皱轴向或区域构
9、造线之间的几何关系分类之间的几何关系分类F1F1纵断层纵断层断层走向断层走向与褶皱轴向或区域构与褶皱轴向或区域构造线基本一致（造线基本一致（ F1 ）横断层横断层断层走向断层走向与褶皱轴向或区域构与褶皱轴向或区域构造线基本直交造线基本直交(F2)斜断层斜断层断层走向断层走向与褶皱轴向或区域构与褶皱轴向或区域构造线斜交（造线斜交（ F3 ）F2F3第六章第六章 断断 层层2. 断层走向与所切割岩层走向的方位关系分类断层走向与所切割岩层走向的方位关系分类走向断层走向断层断层走向与岩层走向基本一致断层走向与岩层走向基本一致倾向断层倾向断层断层走向与岩层走向基本直交断层走向与岩层走向基本直交(垂直垂直
10、)斜向断层斜向断层断层走向与岩层走向斜交断层走向与岩层走向斜交顺层断层顺层断层断层面与岩层层理的原生地质界面基断层面与岩层层理的原生地质界面基 本一致本一致(断层走向、倾向与岩层走断层走向、倾向与岩层走 向、向、 倾向基本一致倾向基本一致)。第六章第六章 断断 层层（二）二） 断层两盘相对运动分类断层两盘相对运动分类1. 正断层正断层2. 逆断层逆断层3. 平移断层平移断层4. 正平移断层平移正断层正平移断层平移正断层5. 逆平移断层平移逆断层逆平移断层平移逆断层6. 枢纽断层枢纽断层正断层正断层上盘相对下盘向下滑动的断层上盘相对下盘向下滑动的断层上盘下降上盘下降下盘上升下盘上升第六章第六章
11、断断 层层1. 正断层正断层2. 逆断层逆断层3. 平移断层平移断层4. 正平移断层平移正断层正平移断层平移正断层5. 逆平移断层平移逆断层逆平移断层平移逆断层6. 枢纽断层枢纽断层（二）二） 断层两盘相对运动分类断层两盘相对运动分类逆断层逆断层断层上盘相对下盘向上滑动的断层。断层上盘相对下盘向上滑动的断层。逆掩断层逆掩断层指断层倾角指断层倾角45的逆断层。的逆断层。上盘上升上盘上升下盘下降下盘下降第六章第六章 断断 层层1. 正断层正断层2. 逆断层逆断层3. 平移断层平移断层4. 正平移断层平移正断层正平移断层平移正断层5. 逆平移断层平移逆断层逆平移断层平移逆断层6. 枢纽断层枢纽断层（
12、二）二） 断层两盘相对运动分类断层两盘相对运动分类平移断层平移断层断层两盘顺断层面走向相对滑动的断层；断层两盘顺断层面走向相对滑动的断层； 规模巨大的平移断层称为规模巨大的平移断层称为走向滑动断层。走向滑动断层。水平错动水平错动第六章第六章 断断 层层1. 正断层正断层2. 逆断层逆断层3. 平移断层平移断层4. 正平移断层平移正断层正平移断层平移正断层5. 逆平移断层平移逆断层逆平移断层平移逆断层6. 枢纽断层枢纽断层（二）二） 断层两盘相对运动分类断层两盘相对运动分类上盘斜向下降 正平移断层正平移断层和平移正断层和平移正断层属属斜向斜向(滑动滑动)断层断层 断层两盘既不顺断层两盘既不顺断层
13、走向方向也断层走向方向也不顺倾向方向滑不顺倾向方向滑动的断层，位移动的断层，位移与走向和倾向斜与走向和倾向斜交。因此，总位交。因此，总位移在走向和倾向移在走向和倾向上有两个分量。上有两个分量。当平移分量当平移分量下下降分量称为降分量称为正平正平移断层移断层；当水平；当水平分量分量下降分量下降分量称为称为平移正断层平移正断层。第六章第六章 断断 层层1. 正断层正断层2. 逆断层逆断层3. 平移断层平移断层4. 正平移断层平移正断层正平移断层平移正断层5. 逆平移断层平移逆断层逆平移断层平移逆断层6. 枢纽断层枢纽断层（二）二） 断层两盘相对运动分类断层两盘相对运动分类上盘斜向上升上盘斜向上升逆
14、平移断层和平逆平移断层和平移逆断层也移逆断层也属斜属斜向向(滑动滑动)断层断层 断层两盘既不顺断层两盘既不顺断层走向方向也断层走向方向也不顺倾向方向滑不顺倾向方向滑动的断层，位移动的断层，位移与走向和倾向斜与走向和倾向斜交。因此，总位交。因此，总位移在走向和倾向移在走向和倾向上有两个分量。上有两个分量。当平移分量当平移分量上上升分量称为升分量称为逆平逆平移断层移断层；当水平；当水平分量分量上升分量上升分量称为称为平移逆断层平移逆断层。第六章第六章 断断 层层 在自然界，断层运动不总是平行断层走向或倾向的，而在自然界，断层运动不总是平行断层走向或倾向的，而斜向运动的断层更斜向运动的断层更为普遍为
15、普遍。因此人们规定：。因此人们规定：正正(逆逆)断层断层断层滑动线的侧伏断层滑动线的侧伏角角80的断层；即倾向位移量大的断层；即倾向位移量大大的水平位移量。大的水平位移量。正正(逆逆)平移断层平移断层断层滑动线的断层滑动线的侧伏角侧伏角45(10 45)的断层；的断层；即水平位移量倾向位移量。即水平位移量倾向位移量。平移正平移正(逆逆)断层断层断层滑动线的断层滑动线的侧伏角侧伏角45(45 80 )的断层；的断层；即水平位移量倾向位移量即水平位移量倾向位移量平移断层平移断层断层滑动线的断层滑动线的侧伏角侧伏角10的断层；即水平位移量大大的断层；即水平位移量大大的倾向位移量。的倾向位移量。第六章
16、第六章 断断 层层1. 正断层正断层2. 逆断层逆断层3. 平移断层平移断层4. 正平移断层平移正断层正平移断层平移正断层5. 逆平移断层平移逆断层逆平移断层平移逆断层6. 枢纽断层枢纽断层（二）二） 断层两盘相对运动分类断层两盘相对运动分类第六章第六章 断断 层层枢纽断层枢纽断层 以断层面上任意一点以断层面上任意一点为中心做旋转运动为中心做旋转运动(位移位移)的断层。的断层。该类型断层的特点是：断盘上任该类型断层的特点是：断盘上任意点的位移量均是不同的意点的位移量均是不同的与与旋转中心距离呈正比旋转中心距离呈正比。当旋转中心当旋转中心(轴轴)位于断层一端位于断层一端(消消失点失点)时，表现为
17、横过断层走向的时，表现为横过断层走向的各个剖面的各个剖面的位移量不等位移量不等；当旋转中心当旋转中心(轴轴)位于断层中心时，位于断层中心时，表现为旋转中心表现为旋转中心(轴轴)两侧的相对位两侧的相对位移不同移不同一侧为上盘上升、一一侧为上盘上升、一侧上盘下降。侧上盘下降。第六章第六章 断断 层层三、三、 断层各论断层各论(类型类型)（一）一） 正断层正断层1. 一般特点一般特点 在自然界，断层在自然界，断层倾角较大倾角较大，普遍，普遍45(60 70为为主主). 正断层只有正断层只有一维运动标量一维运动标量，在垂直断层面方向上和走，在垂直断层面方向上和走向方向上没有位移量；但在水平面上，有二维
18、运动标量，向方向上没有位移量；但在水平面上，有二维运动标量， 即在即在垂直地面方向上和水平面方向上有位移垂直地面方向上和水平面方向上有位移，但走向方向，但走向方向上没有位移量。上没有位移量。第六章第六章 断断 层层2. 正断层组合型式正断层组合型式阶梯状断层阶梯状断层(组合型式组合型式) 由若干条产状基本一致的正断层组成，各条断层的上盘由若干条产状基本一致的正断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向呈整体均匀下降依次向同一方向呈整体均匀下降(或抬升或抬升)，构成阶梯状。，构成阶梯状。第六章第六章 断断 层层掀斜式阶梯状断层掀斜式阶梯状断层(箕状构造箕状构造) 由若干条产状基本一致的正断层组成，各
19、条断层的上盘依次向同由若干条产状基本一致的正断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向呈整体不均匀翘曲，构成掀斜阶梯状。规模大者控制断陷一方向呈整体不均匀翘曲，构成掀斜阶梯状。规模大者控制断陷盆地沉积，地貌上表现为单面山与山谷相间景观。盆地沉积，地貌上表现为单面山与山谷相间景观。第六章第六章 断断 层层地堑地堑 由两条走向基本一致由两条走向基本一致的相向倾斜的正断层组成，的相向倾斜的正断层组成，两条断层之间为共同下降盘两条断层之间为共同下降盘之组合。也可以是由两条走之组合。也可以是由两条走向基本一致的相向倾斜的阶向基本一致的相向倾斜的阶梯状断层组成。梯状断层组成。地堑地堑第六章第六章 断断 层层地
20、垒地垒 由两条走向基本一致由两条走向基本一致的反向倾斜的正断层组成，的反向倾斜的正断层组成，两条断层之间为共同上升盘两条断层之间为共同上升盘之组合。也可以是由两条走之组合。也可以是由两条走向基本一致的反向倾斜的阶向基本一致的反向倾斜的阶梯状断层组成。地垒组合与梯状断层组成。地垒组合与地堑组合正好相反。地堑组合正好相反。地垒地垒第六章第六章 断断 层层盆岭构造盆岭构造 盆岭构造一词源自美国西部科迪勒拉盆岭构造一词源自美国西部科迪勒拉山系的盆岭区，指由不对称的纵列单山系的盆岭区，指由不对称的纵列单面山、山岭及其间列的盆地组成的面山、山岭及其间列的盆地组成的构构造地貌造地貌单元。它是单元。它是在区域
21、伸展作用在区域伸展作用下形成的地堑、地垒、掀斜式阶梯状下形成的地堑、地垒、掀斜式阶梯状断层控制下发育的构造地貌型式断层控制下发育的构造地貌型式。属大特大型正断层组合型式。属大特大型正断层组合型式。第六章第六章 断断 层层裂谷裂谷 裂谷构造是裂谷构造是区域伸展隆起背景下形成的区域伸展隆起背景下形成的狭长断陷、切割深、狭长断陷、切割深、发育演化期长的发育演化期长的大特大型正断层地堑组合型式大特大型正断层地堑组合型式。它是全球板块构。它是全球板块构造的一种类型。裂谷有如下的一些主要特征：造的一种类型。裂谷有如下的一些主要特征：(1) 由一系列由一系列正断层为主的地堑、半正断层为主的地堑、半地堑组成的
22、复杂地堑系地堑组成的复杂地堑系，表现为，表现为断陷断陷谷、断陷盆地等构造地貌谷、断陷盆地等构造地貌；(2) 内部沉积一套内部沉积一套巨厚的包括磨拉石巨厚的包括磨拉石之类的碎屑岩之类的碎屑岩，常伴有蒸发岩和火山，常伴有蒸发岩和火山熔岩、火山碎屑岩沉积；熔岩、火山碎屑岩沉积；(3) 浅源地震带和火山带浅源地震带和火山带，巨大的负，巨大的负布格重力异常和负磁异常带；布格重力异常和负磁异常带；(4) 两类岩浆岩组合：大陆溢流玄两类岩浆岩组合：大陆溢流玄武岩，双峰系列火山岩。武岩，双峰系列火山岩。东非裂谷第六章第六章 断断 层层 环状断层环状断层构造是由若干条弧形、半环状断层构造是由若干条弧形、半环状断
23、层围绕一个中心成同心圆状排列之组围绕一个中心成同心圆状排列之组合。合。 放射状断层放射状断层构造是由若干条断层自一个中心向构造是由若干条断层自一个中心向外成辐射状排列之组合。外成辐射状排列之组合。这种构造组合型式形成是隆拱作用这种构造组合型式形成是隆拱作用引起的平面引张之结果，规模一般引起的平面引张之结果，规模一般不大，以小型为主。不大，以小型为主。环状断层环状断层放射状断层放射状断层第六章第六章 断断 层层斜列型斜列型 (雁列式雁列式)断层断层 斜列型断层构造是由若干条彼斜列型断层构造是由若干条彼此平行的正断层呈斜向错列之此平行的正断层呈斜向错列之组合。单条断层与斜列式断层组合。单条断层与斜
24、列式断层带带(串连线串连线)走向呈走向呈30 45斜交。斜交。 这种构造组合型式形成是区这种构造组合型式形成是区域扭动域扭动(剪切剪切)作用之结果，规模作用之结果，规模中等，常常控制小型断陷盆地。中等，常常控制小型断陷盆地。第六章第六章 断断 层层块断型块断型 断层断层 块断型断层构造是由两组方向不同的大中块断型断层构造是由两组方向不同的大中型正断层呈型正断层呈相互切割相互切割构成方格状或菱形断块之组合。构成方格状或菱形断块之组合。这种构造组合型式规模大，常常控制大型断陷盆地。这种构造组合型式规模大，常常控制大型断陷盆地。第六章第六章 断断 层层3. 正断层形成地质背景正断层形成地质背景 正断
25、层发育在各种正断层发育在各种不同的地质环境不同的地质环境中：中： 在构造变动强烈的在构造变动强烈的挤压构造带挤压构造带，正断层一般不发育、，正断层一般不发育、不占主导地位，一般作为挤压构造的不占主导地位，一般作为挤压构造的伴生或派生构造伴生或派生构造。 但在但在构造伸展区构造伸展区(如地台、地台活化区如地台、地台活化区)，正断层及其，正断层及其组合组合占主导地位占主导地位。第六章第六章 断断 层层（二）二） 逆断层逆断层1. 一般特点一般特点 逆断层是自然界中最常见的构造型式，规模从小型到大逆断层是自然界中最常见的构造型式，规模从小型到大特大型普遍发育。根据断层倾角大小，划分为特大型普遍发育。
26、根据断层倾角大小，划分为高角度逆断层高角度逆断层(45)和低角度逆断层和低角度逆断层(45)。 逆断层是断层上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层，其逆断层是断层上盘相对下盘沿断层面向上滑动的断层，其三维位移量是：三维位移量是： 以断层倾向线为以断层倾向线为X坐标，断层只有一维运动标量坐标，断层只有一维运动标量(在垂直断在垂直断层面方向上和走向方向上没有位移量层面方向上和走向方向上没有位移量)； 以水平面为以水平面为X坐标，断层有二维运动标量坐标，断层有二维运动标量(在垂直地面方向在垂直地面方向上和水平面方向上有位移，但走向方向上没有位移量上和水平面方向上有位移，但走向方向上没有位移量)；第六章第
27、六章 断断 层层 逆冲断层是低角度逆断层中的一种，逆冲断层是低角度逆断层中的一种，断层倾角更小断层倾角更小(30)水平位移量达水平位移量达5km以上以上。 断层上盘是远处推移而来的称为断层上盘是远处推移而来的称为外来外来岩块岩块(体体)或或逆冲岩席逆冲岩席；断层下盘意味着相；断层下盘意味着相对未动称为对未动称为原地岩块原地岩块(体体)。 当断层上盘的外来岩块或逆冲岩席遭当断层上盘的外来岩块或逆冲岩席遭受强烈侵蚀切割，将外来岩块剥蚀掉而受强烈侵蚀切割，将外来岩块剥蚀掉而露出下伏原地岩块时，表现为：露出下伏原地岩块时，表现为： 一大片外来岩块中露出一小片由断层一大片外来岩块中露出一小片由断层圈闭的
28、原地岩块圈闭的原地岩块构造窗构造窗； 一大片被强烈剥蚀出来的原地岩块中一大片被强烈剥蚀出来的原地岩块中残留一小片由断层圈闭的外来岩块残留一小片由断层圈闭的外来岩块飞来峰飞来峰插入视频飞来峰第六章第六章 断断 层层2. 逆断层组合型式逆断层组合型式叠冲叠冲(瓦瓦)式逆掩断层式逆掩断层 由若干条产状基本一致的逆掩断层组成，各条断层的上由若干条产状基本一致的逆掩断层组成，各条断层的上盘依次向同一方向向上逆冲，平面上构成叠瓦式盘依次向同一方向向上逆冲，平面上构成叠瓦式(状状)。第六章第六章 断断 层层台中地区叠瓦断层带台中地区叠瓦断层带叠冲叠冲(瓦瓦)式逆掩断层式逆掩断层 叠瓦状构造常常表现为前叠瓦状
29、构造常常表现为前(上上)陡后陡后(下下)缓，各条断层向下缓，各条断层向下常常汇集成一条主断层汇集成一条主断层。第六章第六章 断断 层层对冲式逆掩断层对冲式逆掩断层 由两条倾向相背倾斜、相对逆冲的逆掩断层组成，两条由两条倾向相背倾斜、相对逆冲的逆掩断层组成，两条断层有一共同的下断层有一共同的下(降降)盘。小型的对冲式断层常与背斜伴盘。小型的对冲式断层常与背斜伴生；而大型对冲式断层常控制断陷生；而大型对冲式断层常控制断陷(前陆前陆)盆地边界。盆地边界。第六章第六章 断断 层层背冲式逆掩断层背冲式逆掩断层 由两条倾向相向倾斜、相背由两条倾向相向倾斜、相背(反反)逆冲的逆掩断层组成，逆冲的逆掩断层组成
30、，两条断层有一共同的上两条断层有一共同的上(升升)盘。对冲式断层常与复背斜伴盘。对冲式断层常与复背斜伴生，分别发育在背斜两翼，总体构成生，分别发育在背斜两翼，总体构成扇型扇型。第六章第六章 断断 层层楔冲式断层楔冲式断层 这类断层组这类断层组合有点类似叠瓦式构造，合有点类似叠瓦式构造，所不同在于断层倾角较陡，所不同在于断层倾角较陡，断层之间的断片呈楔形体断层之间的断片呈楔形体而故名而故名。它的发育。它的发育与基底与基底大断层大断层活动有关。活动有关。第六章第六章 断断 层层3. 逆冲推覆构造逆冲推覆构造 逆冲推覆构造指由逆冲断层及其上盘推覆体或逆冲岩逆冲推覆构造指由逆冲断层及其上盘推覆体或逆冲
31、岩席组合而成的大型巨大型构造席组合而成的大型巨大型构造。这类构造广泛产于各。这类构造广泛产于各种造山带和前陆，对油气赋存有着密切的关系，因而成种造山带和前陆，对油气赋存有着密切的关系，因而成为近年地学理论和实际研究领域中的一大热点。并取得为近年地学理论和实际研究领域中的一大热点。并取得较大的进展。较大的进展。 逆冲推覆构造与逆掩断层的区别在于，前者规模大、逆冲推覆构造与逆掩断层的区别在于，前者规模大、水平位移水平位移(推覆距离推覆距离)大；后者规模较小，水平断距有限。大；后者规模较小，水平断距有限。 由于由于两者只存在规模大小的差异两者只存在规模大小的差异，因此逆冲推覆构造，因此逆冲推覆构造的
32、组合型式也有与逆掩断层类似的组合型式的组合型式也有与逆掩断层类似的组合型式如叠瓦如叠瓦式、对冲式、背冲式和楔冲式等。式、对冲式、背冲式和楔冲式等。第六章第六章 断断 层层(1)(1)逆冲推覆构造的几何结构逆冲推覆构造的几何结构 台阶式结构台阶式结构 逆冲断层面呈长而平的逆冲断层面呈长而平的断坪断坪(Flat)与连接其间的短而陡的与连接其间的短而陡的断坡断坡(Rmp)交替构成台阶状。交替构成台阶状。断坪顺层断坪顺层发育在软弱中或岩性差异显著的界面上；发育在软弱中或岩性差异显著的界面上；断坡切层断坡切层发育在较坚硬的岩层中。发育在较坚硬的岩层中。第六章第六章 断断 层层 根据断坡与上、下盘岩层根据
33、断坡与上、下盘岩层的产状关系，断坡可分为的产状关系，断坡可分为上上盘断坡盘断坡(断坡部位断层面与断坡部位断层面与上盘岩层斜切上盘岩层斜切)和和下盘断坡下盘断坡(断坡部位断层面与下盘岩断坡部位断层面与下盘岩层斜切层斜切) ： 根据断坡走向与逆冲位移根据断坡走向与逆冲位移方向的方位关系，断坡可分方向的方位关系，断坡可分为为前断坡前断坡(逆冲岩席前侧、逆冲岩席前侧、断坡走向与逆冲方向断坡走向与逆冲方向直交直交)、侧断坡侧断坡(断坡走向与逆冲方断坡走向与逆冲方向向一致一致)和和斜断坡斜断坡(断坡走向断坡走向与逆冲方向与逆冲方向斜交斜交)。第六章第六章 断断 层层双重逆冲构造双重逆冲构造 由顶板逆冲断层
34、与底板逆冲断层及夹于其中的一套叠瓦式逆冲断层和断层由顶板逆冲断层与底板逆冲断层及夹于其中的一套叠瓦式逆冲断层和断层夹块夹块(片片)组合而成的构造。其特点是双重逆冲构造中的各次级叠瓦状逆冲断层向上相互趋组合而成的构造。其特点是双重逆冲构造中的各次级叠瓦状逆冲断层向上相互趋近并且相互连接共同构成顶板逆冲断层；各次级叠瓦状逆冲断层向下也相互趋近并且相近并且相互连接共同构成顶板逆冲断层；各次级叠瓦状逆冲断层向下也相互趋近并且相互连接共同构成底板逆冲断层；由次级逆冲断层围限的岩块称为互连接共同构成底板逆冲断层；由次级逆冲断层围限的岩块称为断夹块断夹块(Horse)。如果叠如果叠瓦状逆冲断层向上没有连接成
35、顶板逆冲断层，这种叠瓦状逆冲断层称为瓦状逆冲断层向上没有连接成顶板逆冲断层，这种叠瓦状逆冲断层称为叠瓦扇叠瓦扇。第六章第六章 断断 层层反冲断层反冲断层(Backthrust) 在逆冲断层系中出现的在逆冲断层系中出现的与总体逆冲方向相反的与总体逆冲方向相反的逆冲断层逆冲断层。反冲断层主。反冲断层主要出现在逆冲断层系的要出现在逆冲断层系的前锋部位和断坡后侧，前锋部位和断坡后侧，是因逆冲滑动中受断坡是因逆冲滑动中受断坡或锋缘前侧阻抗而发生或锋缘前侧阻抗而发生反冲作用形成。反冲作用形成。第六章第六章 断断 层层逆冲推覆构造的分带、分层和分段逆冲推覆构造的分带、分层和分段 分带分带：根带：根带中带中带
36、锋带以及后缘带、外缘带锋带以及后缘带、外缘带第六章第六章 断断 层层分层分层：表现在垂向上各推覆体：表现在垂向上各推覆体叠叠层式层式的变化。经长期多次逆冲形的变化。经长期多次逆冲形成的推覆体互相叠置而构成推覆成的推覆体互相叠置而构成推覆体垛或推覆体堆柱体垛或推覆体堆柱(Nappepile)分段分段：逆冲断层：逆冲断层沿走向上的分段沿走向上的分段变化。在不同的区段，各条逆冲变化。在不同的区段，各条逆冲断层的运移量或压缩量是变化的，断层的运移量或压缩量是变化的，但各分段上的逆冲断层运移量或但各分段上的逆冲断层运移量或压缩量的总和基本一致。不同分压缩量的总和基本一致。不同分段上可能出现明显的变化，表
37、现段上可能出现明显的变化，表现在逆冲断层系的地层组成、变形在逆冲断层系的地层组成、变形强度、变形性状和变形结构等方强度、变形性状和变形结构等方面的显著差异。面的显著差异。逆冲推覆构造的分带、分层和分段逆冲推覆构造的分带、分层和分段第六章第六章 断断 层层(2)(2)逆冲推覆构造的扩展逆冲推覆构造的扩展 前展式或背驮式前展式或背驮式(Piggyback pro-pagation)自腹陆向前陆扩展。每一新产生的逆冲断自腹陆向前陆扩展。每一新产生的逆冲断层发育在已经存在逆冲断层之下，各逆冲岩席向逆冲方向层发育在已经存在逆冲断层之下，各逆冲岩席向逆冲方向(前陆前陆)扩展，并增生在前进中扩展，并增生在前
38、进中的逆冲岩席的前锋。的逆冲岩席的前锋。第六章第六章 断断 层层后展式或上叠式后展式或上叠式(Overstep prop-agation)自前陆向腹陆扩展。每一新产生自前陆向腹陆扩展。每一新产生的逆冲断层发育在已经存在逆冲断层上面，各逆冲岩席向逆冲来源方向的逆冲断层发育在已经存在逆冲断层上面，各逆冲岩席向逆冲来源方向(腹腹陆陆)扩展，并增生在前进中的逆冲岩席的后缘。扩展，并增生在前进中的逆冲岩席的后缘。 第六章第六章 断断 层层(3)(3)逆冲作用与褶皱作用逆冲作用与褶皱作用 逆冲推覆构造总有褶皱逆冲推覆构造总有褶皱伴生伴生，褶皱变形强烈而复杂，两者在，褶皱变形强烈而复杂，两者在几何学上具有相
39、关性，在成因上具有统一性。逆冲推覆引起褶几何学上具有相关性，在成因上具有统一性。逆冲推覆引起褶皱的观点是皱的观点是20世纪世纪70年代以来构造地质研究的重要进展和认识。年代以来构造地质研究的重要进展和认识。 在逆冲岩席推移过程中，从一个低层位断坪经断坡爬升到高在逆冲岩席推移过程中，从一个低层位断坪经断坡爬升到高层位时，于在断坡上形成以背斜为主的褶皱。这种背斜一般不层位时，于在断坡上形成以背斜为主的褶皱。这种背斜一般不对称对称(逆冲方向的一翼逆冲方向的一翼前翼陡、后翼缓前翼陡、后翼缓)；且多数无根；且多数无根(发育发育在逆冲岩席中，消失于逆冲断层面之上在逆冲岩席中，消失于逆冲断层面之上)。根据逆
40、冲推覆构造带中褶皱与断层关系，将褶皱作用分为三类：根据逆冲推覆构造带中褶皱与断层关系，将褶皱作用分为三类：断弯褶皱作用、断展褶皱作用、断滑褶皱作用断弯褶皱作用、断展褶皱作用、断滑褶皱作用第六章第六章 断断 层层断弯褶皱作用断弯褶皱作用(Fault-bend folding)逆冲岩席在爬升过程中逆冲岩席在爬升过程中形成的褶皱作用。褶皱作用形成的褶皱作用。褶皱作用与断坡密切相关与断坡密切相关，褶皱发生在断，褶皱发生在断坡形成之后。坡形成之后。第六章第六章 断断 层层断展褶皱作用断展褶皱作用(Fault-propagation folding)逆冲岩席在开始逆冲岩席在开始爬升过程中引起的褶皱作用。褶
41、皱爬升过程中引起的褶皱作用。褶皱形成于逆冲断层的终端形成于逆冲断层的终端，褶，褶皱发生与断坡形成同时皱发生与断坡形成同时第六章第六章 断断 层层断滑褶皱作用断滑褶皱作用(Detachment folding)逆冲岩席在逆冲岩席在顺层滑动顺层滑动过程中引起的褶皱作用。过程中引起的褶皱作用。与断坡无关，褶皱也形成于逆冲断与断坡无关，褶皱也形成于逆冲断层的终端。层的终端。第六章第六章 断断 层层（三）三） 平移断层平移断层一般特点一般特点 平移断层倾角较陡，普遍平移断层倾角较陡，普遍60(70 80为主为主)； 平移断层是断层两盘相对沿断层面沿水平方向滑动的断层，其三维位移量是：平移断层是断层两盘相
42、对沿断层面沿水平方向滑动的断层，其三维位移量是： 以断层走向线为以断层走向线为X坐标，断层只有一维运动标量坐标，断层只有一维运动标量(在垂直断层面方向上和倾向在垂直断层面方向上和倾向方向上没有位移量方向上没有位移量)； 以水平面为以水平面为X坐标，断层有二维运动标量坐标，断层有二维运动标量(在垂直地面方向上和水平面方向上在垂直地面方向上和水平面方向上没有位移，但走向方向上有位移量没有位移，但走向方向上有位移量)。 根据两盘的相对滑动方向，可进一步命名为：根据两盘的相对滑动方向，可进一步命名为：右行右行(右旋、顺扭右旋、顺扭)平移断层平移断层垂直断层走向观察垂直断层走向观察，对盘对盘向右方滑动；
43、向右方滑动；左行左行(左旋、反扭左旋、反扭)平移断层平移断层垂直断层走向观察，对盘向左方滑动；垂直断层走向观察，对盘向左方滑动； 自然界平移断层发育可以分为两类：自然界平移断层发育可以分为两类： 一类是与褶皱、大逆掩断层等构造相一类是与褶皱、大逆掩断层等构造相伴生的伴生的平移断层，这类平移断层规模不大。平移断层，这类平移断层规模不大。属于褶皱或逆掩断层的统一构造应力场控制下的属于褶皱或逆掩断层的统一构造应力场控制下的配套成分配套成分，故平移断层与构造线，故平移断层与构造线(褶皱轴、逆掩断层线褶皱轴、逆掩断层线)斜交。斜交。 另一类是另一类是区域性平移断层区域性平移断层(常称为常称为走向滑动断层
44、走向滑动断层)。它是某一地区的主干控制性。它是某一地区的主干控制性构造，故其规模巨大。形成构造，故其规模巨大。形成与区域性剪切构造应力场与区域性剪切构造应力场。第六章第六章 断断 层层2. 与平移断层作用与平移断层作用 有关的一些现象有关的一些现象 走滑拉分现象走滑拉分现象 ：在平移断层活动中，在平移断层活动中，断层走向的局部弯转，次级断层的断层走向的局部弯转，次级断层的切割切割，在断块的一端引起岩块的拉开、陷落形成盆地、拗陷；在另一端引起重，在断块的一端引起岩块的拉开、陷落形成盆地、拗陷；在另一端引起重叠、挤压形成褶皱或逆冲断层。叠、挤压形成褶皱或逆冲断层。第六章第六章 断断 层层 平移断层
45、的派生构造平移断层的派生构造旁侧或间夹派生斜列构造旁侧或间夹派生斜列构造 产出于一条平移断层一侧或两条产出于一条平移断层一侧或两条平移断层之间的岩层中，不穿平移断层之间的岩层中，不穿越主干平移断层。派生构造多越主干平移断层。派生构造多为褶皱。为褶皱。第六章第六章 断断 层层隐伏平移断层上覆层斜列构造隐伏平移断层上覆层斜列构造 平移断层并未出露地表，下伏平移断层并未出露地表，下伏平移断层的相对运动导致上伏平移断层的相对运动导致上伏岩层形成一系列派生构造。派岩层形成一系列派生构造。派生构造以褶皱为主，但常伴生生构造以褶皱为主，但常伴生横切派生褶皱的派生高角度正横切派生褶皱的派生高角度正断层或张节理
46、。断层或张节理。第六章第六章 断断 层层（四）四） 顺层断层顺层断层 顺层断层顺层断层是是顺层面、不整合面等顺层面、不整合面等先存面滑动形成的断层先存面滑动形成的断层。由于断层。由于断层面与原生面基本一致，岩层的面与原生面基本一致，岩层的切层、切层、重复和缺失难以查明重复和缺失难以查明，因而很容易，因而很容易被忽视。这类断层被忽视。这类断层有滑距有滑距(甚至很甚至很大大)、但基本、但基本没有断距没有断距。顺层断层主。顺层断层主要见于：褶皱翼部层间滑动面发要见于：褶皱翼部层间滑动面发展而成；基底与盖展而成；基底与盖层褶皱之间；逆掩层褶皱之间；逆掩断层的断坪部位；断层的断坪部位；重力滑覆构造。重力
47、滑覆构造。第六章第六章 断断 层层（五）断层形成的区域背景（五）断层形成的区域背景第六章第六章 断断 层层四、四、 断层效应断层效应 广义的断层效应是指断层作用引起的各种现象。狭义的断层广义的断层效应是指断层作用引起的各种现象。狭义的断层效应是指单斜岩层中断层引起地层关系的变化和岩层的效应是指单斜岩层中断层引起地层关系的变化和岩层的平面视平面视错动。错动。 一条断层其一条断层其真实的位移应是三维真实的位移应是三维(立体立体)的的，因此，因此在任一面在任一面(平平面、剖面面、剖面)上的位移都仅是真实位移在这个面上的分量上的位移都仅是真实位移在这个面上的分量，就会产，就会产生生位移的错觉位移的错觉
48、，产生这些错觉的原因在于未能从三维，产生这些错觉的原因在于未能从三维(立体立体)上上全面分析两盘的相对错动。全面分析两盘的相对错动。 断层切割地层或其它面断层切割地层或其它面(板板)状地质体，两者有不同空间几何状地质体，两者有不同空间几何关系，所产生的几何效应也不同，以下我们从几个不同方面对关系，所产生的几何效应也不同，以下我们从几个不同方面对这个问题加以讨论这个问题加以讨论: 1. 断层走向与岩层走向一致；断层走向与岩层走向一致；(走向断层效应走向断层效应) 2. 断层走向与岩层走向斜交或直交。断层走向与岩层走向斜交或直交。(倾向断层效应倾向断层效应)第六章第六章 断断 层层（一）（一） 走
49、向断层效应走向断层效应 走向断层错切岩层后的效应主要表现在造成两盘断层的缺失走向断层错切岩层后的效应主要表现在造成两盘断层的缺失和和重复。和和重复。缺失缺失是指一套顺序排列的地层中的一层或数层在夷是指一套顺序排列的地层中的一层或数层在夷平地面上或剖面上断失的现象；重复是指一套顺序排列的地层平地面上或剖面上断失的现象；重复是指一套顺序排列的地层中的一层或数层在夷平地面上或剖面上重复出现的现象。断层中的一层或数层在夷平地面上或剖面上重复出现的现象。断层性质性质的不同、的不同、断层与岩层倾斜关系、倾角大小断层与岩层倾斜关系、倾角大小决定了地层的决定了地层的重重复和缺失复和缺失(效应效应)。第六章第六
50、章 断断 层层1. 走向正断层效应走向正断层效应（1） 地层地层重复重复断层与地层断层与地层倾向相反倾向相反。（2） 地层地层缺失缺失断层与岩层断层与岩层倾向相同倾向相同、断层倾角、断层倾角岩层倾角。岩层倾角。（3） 地层地层重复重复断层与岩层断层与岩层倾向相同倾向相同、断层倾角、断层倾角岩层倾角。岩层倾角。（3） 地层地层缺失缺失断层与岩层断层与岩层倾向相同倾向相同、断层倾角、断层倾角岩层倾角。岩层倾角。第六章第六章 断断 层层（二）（二） 倾向断层效应倾向断层效应 1. 倾向平移断层效应倾向平移断层效应 平面上任表现为平错；平面上任表现为平错；在剖面上顺岩层倾向滑动的断盘表现在剖面上顺岩层
51、倾向滑动的断盘表现为上升盘为上升盘究竟是究竟是“正断层正断层”或或“逆断层逆断层”视断层倾向而定视断层倾向而定。第六章第六章 断断 层层2. 倾向正倾向正(逆逆)断层效应断层效应 剖面上表现为正剖面上表现为正(逆逆)错动；平面上表现上升盘面状地质体界错动；平面上表现上升盘面状地质体界线向倾向方向错线向倾向方向错(移移)动效应。动效应。第六章第六章 断断 层层3. 倾向平移正倾向平移正(逆逆)断层或倾向正断层或倾向正(逆逆) 平移断层效应平移断层效应 当倾向断层的上盘在断层面上斜向滑动时，出现当倾向断层的上盘在断层面上斜向滑动时，出现三种效应三种效应： （1） 滑移线与岩层在断面上的迹线平行，平
52、面和剖面上岩层好像滑移线与岩层在断面上的迹线平行，平面和剖面上岩层好像无位移无位移； （2） 滑移线位于岩层在断层面上滑移线位于岩层在断层面上迹线的下侧迹线的下侧，平面上表现为平移错动；剖面，平面上表现为平移错动；剖面上上正平移平移正正平移平移正断层表现为断层表现为正断层效应正断层效应；逆平移平移逆逆平移平移逆断层表现为断层表现为逆断层效逆断层效应应； （3）滑移线位于岩层在断层面上）滑移线位于岩层在断层面上迹线的上侧迹线的上侧，平面上仍表现为平移错动；但剖，平面上仍表现为平移错动；但剖面上面上正平移平移正正平移平移正断层表现为断层表现为逆逆断层效应、断层效应、逆平移平移逆逆平移平移逆断层表现
53、为断层表现为正正断层断层效应效应第六章第六章 断断 层层4. 横断层错断褶皱效应横断层错断褶皱效应 当褶皱被横断层切断后，平面上表现为当褶皱被横断层切断后，平面上表现为断层两盘中褶断层两盘中褶皱皱核部宽度变化核部宽度变化和和褶皱褶皱轴迹的错移轴迹的错移之效应。之效应。 当横断层以当横断层以平移断层平移断层性质错断褶皱时，褶皱性质错断褶皱时，褶皱核部宽度不核部宽度不产生变化。褶皱轴迹错移，错移距离平移量产生变化。褶皱轴迹错移，错移距离平移量。第六章第六章 断断 层层 当横断层以当横断层以正正(逆逆)断层断层性质错断褶皱时，褶皱核部宽度产生变化。性质错断褶皱时，褶皱核部宽度产生变化。 错断正常背斜
54、错断正常背斜上升盘核部变宽；下降盘变窄。上升盘核部变宽；下降盘变窄。 错断正常向斜错断正常向斜上升盘核部变窄；下降盘变宽。上升盘核部变窄；下降盘变宽。 褶皱轴迹错移，错移距离褶皱轴迹错移，错移距离平移量，上升盘褶皱轴迹向轴面倾向方向移动。平移量，上升盘褶皱轴迹向轴面倾向方向移动。 当断层横切倒转褶皱时应视为倾向断层错断单斜断层的位移效应。当断层横切倒转褶皱时应视为倾向断层错断单斜断层的位移效应。第六章第六章 断断 层层五、断层形成机制五、断层形成机制 断层形成从表面来看是一种地质现象，而其本质上应属力断层形成从表面来看是一种地质现象，而其本质上应属力学现象（即物体破裂问题），但它又是一个远比一
55、般的力学问学现象（即物体破裂问题），但它又是一个远比一般的力学问题要复杂得多课题题要复杂得多课题 。涉及。涉及破裂的发生和断层的形成、断层作破裂的发生和断层的形成、断层作用与应力状态、岩石力学性质，以及断层作用与断层形成环境用与应力状态、岩石力学性质，以及断层作用与断层形成环境的物理状态的物理状态等等。等等。 断层形成过程断层形成过程 但岩石受力超过其强度极限但岩石受力超过其强度极限(即应力差超过即应力差超过岩石抗压、抗张或抗剪强度岩石抗压、抗张或抗剪强度)时，岩石便开始破裂。破裂之初时，岩石便开始破裂。破裂之初出现微出现微(张张)裂隙、微裂隙逐渐发展、相互联合串连成为一条明裂隙、微裂隙逐渐发
56、展、相互联合串连成为一条明显的破裂面，在剪切应力作用下产生相对的滑动而形成断层，显的破裂面，在剪切应力作用下产生相对的滑动而形成断层，随着应力释放或应力差趋向于零，一次断层作用即告终止随着应力释放或应力差趋向于零，一次断层作用即告终止。第六章第六章 断断 层层（一）断层形成的应力状态（一）断层形成的应力状态(安德森模式安德森模式) 根据自然界绝大多断层存在相互滑动这一特点，断层面应属根据自然界绝大多断层存在相互滑动这一特点，断层面应属剪切面，它是岩石剪切面，它是岩石(块块)受力超过其抗剪强度，沿最大剪应力作用受力超过其抗剪强度，沿最大剪应力作用面产生破裂。面产生破裂。第六章第六章 断断 层层1
57、.正断层应力状态正断层应力状态 最大最大主应力主应力(1)直立，中间主应直立，中间主应力力(2)和最小主应力和最小主应力(3)水水平，平， 2与断层走向一致。与断层走向一致。断层沿最大剪切面发育。断层沿最大剪切面发育。断层断层(剪切面剪切面)滑动方向为滑动方向为上盘顺断层倾向向下滑动。上盘顺断层倾向向下滑动。第六章第六章 断断 层层2.逆断层应力状态逆断层应力状态 最小最小主应力主应力(3)直立，中间主应直立，中间主应力力(2)和最大主应力和最大主应力(1)水水平，平， 2与断层走向一致。与断层走向一致。断层沿最大剪切面发育。断层沿最大剪切面发育。断层断层(剪切面剪切面)滑动方向为滑动方向为上
59、复杂的地质条件来加以考虑断层作用。加以考虑断层作用。根据地球内部可能存在的边界条件所引起的应力条系统，根据地球内部可能存在的边界条件所引起的应力条系统，假定一个标准应力状态并附加以类似实际构造状况的边界条件假定一个标准应力状态并附加以类似实际构造状况的边界条件，从而推算各种，从而推算各种边界应力场下势断层的可能产状和性质。边界应力场下势断层的可能产状和性质。哈弗莱模式的标准应力状态边界条件哈弗莱模式的标准应力状态边界条件：1. 岩块表面为地表，无剪应力作用，岩块表面为地表，无剪应力作用，仅受一个大气压的压力；仅受一个大气压的压力；2. 岩块底部的应力等于上覆岩块重量，岩块底部的应力等于上覆岩块
60、重量，应力方向指向上方；应力方向指向上方；3. 边界上无剪应力作用。边界上无剪应力作用。如果在上述边界在水平挤压受力情况如果在上述边界在水平挤压受力情况下，可能产生两组共轭的剪切下，可能产生两组共轭的剪切(逆断层逆断层)且无论在地表还是地下深处，产状均且无论在地表还是地下深处，产状均无变化。对于水平拉张产生的正断层无变化。对于水平拉张产生的正断层和平面剪切产生的平移断层亦如此。和平面剪切产生的平移断层亦如此。第六章第六章 断断 层层 考虑自然界实际地质情况，哈弗莱提出了考虑自然界实际地质情况，哈弗莱提出了三种附加应力状态三种附加应力状态。假设三种附。假设三种附加应力状态的中间应力轴加应力状态的
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