讨论：节理
?为什么雁列节理局限发育在剪切带中？
挤压或拉张环境中能否形成雁列节理？
第七章 断层（ Fault）
?断层概论
?伸展构造及重力滑动构造
?逆冲推覆构造
?走滑断层
?韧性剪切带
7.1 断层概论
?断层分类
?断层形成机制 *
?断层的识别 *
?断层作用的时间性
7.1.1 断层分类
?根据与相关构造的几何关系
? 与岩层走向的关系
走向、倾向、斜向、顺层
? 与褶轴／区域构造线关系
纵、横、斜（断层）
?根据两盘相对运动
? 正断层,逆断层 （逆冲断层）,平移断层
? 组合断层,平移－正断层；逆－平移断层
7.1.1 断层分类：逆冲断层
?逆冲断层特征
? 倾角 < 30°
? 位移 > ５ km
? 常形成构造窗 *／飞来峰 *
7.1.1 断层分类飞来峰与构造窗
? 飞来峰
? 构造窗
? 飞来峰和构造窗的形成（ 视频 ）
7.1.2 断层形成机制
?断层形成机制涉及的问题
? 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
? 断层作用与形成环境的物理状态
7.1.2.1 断层的形成作用
?据电镜观察，随着变形继续，岩石内部的羽状微裂隙（多为张性）逐渐扩展联合，形成宏观破裂面（断层）
?当σ
1
－σ
3
大于阻力时，断层两侧沿着断面发生宏观滑动
?扩容试验很好地反映了微裂隙的生成、
扩展在断层形成中的作用
V
e
7.1.2.1 断层的形成作用单向压缩的扩容实验
?为 什么在岩石发生破裂前，随着压 缩量增大，实验岩 石样品的体积不仅 不继续缩小，反而 增大？
7.1.2.1 断层的形成作用断层的活动
?断 层 活 动 的基本方式
（据 San Address Ft.
的现代监测）
? 连续蠕滑（上图）
没有突然发生的应力降，不发生地震
? 脉冲式（下图）
应力的积累和释放与地震的发生有着一致对应关系
t
有地震段落
σ
t
无地震段落
7.1.2.2 断层形成的应力状态
?E,M,Anderson Model
?W,Hafner Model
7.1.2.2.1 断层形成的应力状态
Anderson Model
?用于解释地表或近地表断层
?适用条件
? 地质体为均质，
无先存软弱面
? 受力均匀，主应力轴水平或直立
? 以点应力状态代表地质体整体应力状态
7.1.2.2.1 断层形成的应力状态
Anderson Model
σ
1
σ
3
τ
σ
σ
1
σ
3
τ
σ
正断层作用的应力状态莫尔园 逆断层作用的应力状态莫尔园
7.1.2.2.2 断层形成的应力状态
Hafner Model
?受力条件比 Anderson模式复杂
?三种附加应力状态
? 标准状态与 Anderson model相同
7.1.2.2.2 断层形成的应力状态
Hafner Model
关于 Anderson 和 Hafner 模式的评价
?两种模式的前提条件都是均匀介质。但地壳浅层处于脆性、非均质状态，有先存软弱面存在。同时作用力也不是恒定的，边界条件也各不相同
?在一定尺度、一定条件下，非均匀体可视作均匀体
?对了解一定区域的应力场有帮助，但要注意对具体问题做具体分析
7.1.3 断层的识别
?地貌标志
?构造标志
?地层标志
?岩浆、矿化标志
?岩相和厚度标志
?遥感图像特征
7.1.3.1 断层的识别地貌标志
?断层崖和断层三角面
?山脊错断
?盆岭边界
?串珠状湖泊洼地
?带状泉水
?水系－河流急转
7.1.3.1 断层的识别 \地貌标志温泉、地震震中与断层关系（念青唐古拉）
温泉、地震震中与断层关系（念青唐古拉）
7.1.3.2 断层的识别构造标志
?地质界线突然中断
?构造强化
? 产状突变
? 节理带、劈理带
? 小褶皱
? 挤压破碎、擦痕、构造透镜体
?断层岩
7.1.3.3 断层的识别地层标志地层重复／缺失
7.1.3.4 断层的识别岩浆、矿化标志
?花岗岩和矿化
? 秦岭沙沟八里坪岩体南部的线状形态
? 卡林型金矿
商丹断裂带沿线分布的双王、马鞍桥、于坪、庞家河金矿或矿化点
?硅化、蚀变、热液活动
7.1.3.5 断层的识别岩相和厚度标志
?同沉积断层的活动 ——“原生”变化
?断层切割，使不同岩相、厚度的地层直接接触
7.1.3.5 断层的识别同沉积断层
?——生长断层
?发育于盆地边缘
?断层活动与沉积作用同时进行
?断层两盘地层岩相、厚度有明显差异
?逆牵引构造
7.1.3.6 断层的识别遥感图象特征
7.1.3.6 断层的识别遥感图象特征
7.1.3.6 断层的识别遥感图象特征
7.1.4 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
7.1.4.1 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
? 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
7.1.4.2 大断层长期活动分析
?大断层控制沉积岩相和厚度
?大型平移断层在不同时期的活动性导致不同时代的地层错距不一致
?大断层往往控制多期岩浆活动和矿化作用本节要点
?飞来峰 /构造窗的形成过程及其识别
?断层形成机制
?Anderson / Hafner模式：主要论点（内容）、
适用条件以及二者的异同
?断层的形成作用和活动方式
?正、逆断层应力状态莫尔圆的表示
?断层的识别标志思考讨论题
?Anderson模式在多大程度上解释了断层形成时的应力状态？这种模式的局限是什么？
?褶皱是塑性变形，断层是脆性变形，二者为何可以同时出现？
附录
（自学内容）
断层岩
?碎裂岩
? 断层角砾岩 φ > 2mm；注意与其它角砾区分
? 碎粒岩 φ,0.1-2mm
? 碎粉岩 φ > 0.1mm
? 玻化岩 ——假玄武玻璃
? 断层泥
?糜棱岩断层岩糜棱岩
?在强应变带内产出
?基本特征
? 粒度变小
? 新生面理和线理强烈发育
? 塑性流变现象：Ｑ－ribbon，矩形晶、锯齿状亚晶、动态重结晶、核幔结构
? 残斑 ——碎裂或波状消光，机械双晶糜棱岩显微结构糜棱岩类型基基质质性性质质
基基质质含含量量粒粒径径
(mm) 名名称称
< 10%
糜糜棱棱岩岩化化
10-50%
初初糜糜棱棱岩岩
50-90% <0.5
糜糜棱棱岩岩
>90% <0.05
超超糜糜棱棱岩岩糜糜棱棱岩岩化化
作作用用为为主主
<0.1
千千糜糜岩岩
基基质质性性质质
基基质质含含量量粒粒径径 ( )
名名称称
糜糜棱棱岩岩化化
-
初初糜糜棱棱岩岩
-
,
糜糜棱棱岩岩
,
超超糜糜棱棱岩岩糜糜棱棱岩岩化化
作作用用为为主主
,
千千糜糜岩岩
?静态重结晶作用明显的糜棱岩称作变余糜 棱岩,构 造片岩、构造片麻岩断层效应断层效应
?走向断层引起的地层缺失、重复断层效应
?横向断层引起的效应断层的观测断层的观测
?产状
?二盘相对运动 *
?性质
?规模
?组合确定断层二盘相对运动方向
?地层新老关系
?牵引构造
?擦痕、阶步
?羽状节理
?侧旁小褶皱
?断层角砾岩
? ＸＹ与断层所夹锐角示对盘运动方向（角砾近于构造透镜）
牵引构造
?同沉积断层可形成逆牵引构造 ——同沉积褶皱擦痕、阶步
?阶步（左）和反阶步（右）
羽状节理和侧旁小褶皱
?为什么雁列节理局限发育在剪切带中？
挤压或拉张环境中能否形成雁列节理？
第七章 断层（ Fault）
?断层概论
?伸展构造及重力滑动构造
?逆冲推覆构造
?走滑断层
?韧性剪切带
7.1 断层概论
?断层分类
?断层形成机制 *
?断层的识别 *
?断层作用的时间性
7.1.1 断层分类
?根据与相关构造的几何关系
? 与岩层走向的关系
走向、倾向、斜向、顺层
? 与褶轴／区域构造线关系
纵、横、斜（断层）
?根据两盘相对运动
? 正断层,逆断层 （逆冲断层）,平移断层
? 组合断层,平移－正断层；逆－平移断层
7.1.1 断层分类：逆冲断层
?逆冲断层特征
? 倾角 < 30°
? 位移 > ５ km
? 常形成构造窗 *／飞来峰 *
7.1.1 断层分类飞来峰与构造窗
? 飞来峰
? 构造窗
? 飞来峰和构造窗的形成（ 视频 ）
7.1.2 断层形成机制
?断层形成机制涉及的问题
? 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
? 断层作用与形成环境的物理状态
7.1.2.1 断层的形成作用
?据电镜观察，随着变形继续，岩石内部的羽状微裂隙（多为张性）逐渐扩展联合，形成宏观破裂面（断层）
?当σ
1
－σ
3
大于阻力时，断层两侧沿着断面发生宏观滑动
?扩容试验很好地反映了微裂隙的生成、
扩展在断层形成中的作用
V
e
7.1.2.1 断层的形成作用单向压缩的扩容实验
?为 什么在岩石发生破裂前，随着压 缩量增大，实验岩 石样品的体积不仅 不继续缩小，反而 增大？
7.1.2.1 断层的形成作用断层的活动
?断 层 活 动 的基本方式
（据 San Address Ft.
的现代监测）
? 连续蠕滑（上图）
没有突然发生的应力降，不发生地震
? 脉冲式（下图）
应力的积累和释放与地震的发生有着一致对应关系
t
有地震段落
σ
t
无地震段落
7.1.2.2 断层形成的应力状态
?E,M,Anderson Model
?W,Hafner Model
7.1.2.2.1 断层形成的应力状态
Anderson Model
?用于解释地表或近地表断层
?适用条件
? 地质体为均质，
无先存软弱面
? 受力均匀，主应力轴水平或直立
? 以点应力状态代表地质体整体应力状态
7.1.2.2.1 断层形成的应力状态
Anderson Model
σ
1
σ
3
τ
σ
σ
1
σ
3
τ
σ
正断层作用的应力状态莫尔园 逆断层作用的应力状态莫尔园
7.1.2.2.2 断层形成的应力状态
Hafner Model
?受力条件比 Anderson模式复杂
?三种附加应力状态
? 标准状态与 Anderson model相同
7.1.2.2.2 断层形成的应力状态
Hafner Model
关于 Anderson 和 Hafner 模式的评价
?两种模式的前提条件都是均匀介质。但地壳浅层处于脆性、非均质状态，有先存软弱面存在。同时作用力也不是恒定的，边界条件也各不相同
?在一定尺度、一定条件下，非均匀体可视作均匀体
?对了解一定区域的应力场有帮助，但要注意对具体问题做具体分析
7.1.3 断层的识别
?地貌标志
?构造标志
?地层标志
?岩浆、矿化标志
?岩相和厚度标志
?遥感图像特征
7.1.3.1 断层的识别地貌标志
?断层崖和断层三角面
?山脊错断
?盆岭边界
?串珠状湖泊洼地
?带状泉水
?水系－河流急转
7.1.3.1 断层的识别 \地貌标志温泉、地震震中与断层关系（念青唐古拉）
温泉、地震震中与断层关系（念青唐古拉）
7.1.3.2 断层的识别构造标志
?地质界线突然中断
?构造强化
? 产状突变
? 节理带、劈理带
? 小褶皱
? 挤压破碎、擦痕、构造透镜体
?断层岩
7.1.3.3 断层的识别地层标志地层重复／缺失
7.1.3.4 断层的识别岩浆、矿化标志
?花岗岩和矿化
? 秦岭沙沟八里坪岩体南部的线状形态
? 卡林型金矿
商丹断裂带沿线分布的双王、马鞍桥、于坪、庞家河金矿或矿化点
?硅化、蚀变、热液活动
7.1.3.5 断层的识别岩相和厚度标志
?同沉积断层的活动 ——“原生”变化
?断层切割，使不同岩相、厚度的地层直接接触
7.1.3.5 断层的识别同沉积断层
?——生长断层
?发育于盆地边缘
?断层活动与沉积作用同时进行
?断层两盘地层岩相、厚度有明显差异
?逆牵引构造
7.1.3.6 断层的识别遥感图象特征
7.1.3.6 断层的识别遥感图象特征
7.1.3.6 断层的识别遥感图象特征
7.1.4 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
7.1.4.1 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
? 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
7.1.4.2 大断层长期活动分析
?大断层控制沉积岩相和厚度
?大型平移断层在不同时期的活动性导致不同时代的地层错距不一致
?大断层往往控制多期岩浆活动和矿化作用本节要点
?飞来峰 /构造窗的形成过程及其识别
?断层形成机制
?Anderson / Hafner模式：主要论点（内容）、
适用条件以及二者的异同
?断层的形成作用和活动方式
?正、逆断层应力状态莫尔圆的表示
?断层的识别标志思考讨论题
?Anderson模式在多大程度上解释了断层形成时的应力状态？这种模式的局限是什么？
?褶皱是塑性变形，断层是脆性变形，二者为何可以同时出现？
附录
（自学内容）
断层岩
?碎裂岩
? 断层角砾岩 φ > 2mm；注意与其它角砾区分
? 碎粒岩 φ,0.1-2mm
? 碎粉岩 φ > 0.1mm
? 玻化岩 ——假玄武玻璃
? 断层泥
?糜棱岩断层岩糜棱岩
?在强应变带内产出
?基本特征
? 粒度变小
? 新生面理和线理强烈发育
? 塑性流变现象：Ｑ－ribbon，矩形晶、锯齿状亚晶、动态重结晶、核幔结构
? 残斑 ——碎裂或波状消光，机械双晶糜棱岩显微结构糜棱岩类型基基质质性性质质
基基质质含含量量粒粒径径
(mm) 名名称称
< 10%
糜糜棱棱岩岩化化
10-50%
初初糜糜棱棱岩岩
50-90% <0.5
糜糜棱棱岩岩
>90% <0.05
超超糜糜棱棱岩岩糜糜棱棱岩岩化化
作作用用为为主主
<0.1
千千糜糜岩岩
基基质质性性质质
基基质质含含量量粒粒径径 ( )
名名称称
糜糜棱棱岩岩化化
-
初初糜糜棱棱岩岩
-
,
糜糜棱棱岩岩
,
超超糜糜棱棱岩岩糜糜棱棱岩岩化化
作作用用为为主主
,
千千糜糜岩岩
?静态重结晶作用明显的糜棱岩称作变余糜 棱岩,构 造片岩、构造片麻岩断层效应断层效应
?走向断层引起的地层缺失、重复断层效应
?横向断层引起的效应断层的观测断层的观测
?产状
?二盘相对运动 *
?性质
?规模
?组合确定断层二盘相对运动方向
?地层新老关系
?牵引构造
?擦痕、阶步
?羽状节理
?侧旁小褶皱
?断层角砾岩
? ＸＹ与断层所夹锐角示对盘运动方向（角砾近于构造透镜）
牵引构造
?同沉积断层可形成逆牵引构造 ——同沉积褶皱擦痕、阶步
?阶步（左）和反阶步（右）
羽状节理和侧旁小褶皱
