吉林大学地球科学学院—刘志宏 思考、讨论题 ?碎裂岩系列的构造岩的类型及特征？ ?在实际工作中，如何确定断层的存在？ ?绘图说明派生构造与断层的关系。 ?断层效应 ?怎样确定断层的形成时间？ Fault and faulting 主讲人：刘志宏 吉林大学地球科学学院 第六章断层与断层作用 ?断层概论 ?断层作用 ?逆冲推覆构造 ?伸展构造 ?走向滑动断层 内容提要 ?破裂的发生和断层的形成 ?断层形成的应力状态 ? Anderson model 二、断层作用（Faulting) ?当岩石受力超过其强度，即应力差超过其强度 极限便开始破裂。破裂之初，出现微裂隙，微 破裂尖端因应力集中而逐渐扩展，相互联合， 形成一条明显的破裂面，即断层两盘借以相对 滑动的断裂面。 ?断层作用（断层形成机制）问题包括： ①破裂的发生和断层的形成 ②断层作用与应力状态 （一）破裂的发生和断层的形成 ?据电镜观察，随着变形继续，羽状微裂隙→ 联合成宏观断面。 ?当破裂面剪切应力大于摩擦阻力时，沿着断 面发生宏观滑动。 （一）破裂的发生和断层的形成 V e ?为什么在岩石发 生破裂前，随着 压缩量增大，体 积不但不继续缩 小，反而增大？ ?扩容试验很好地反映了微裂隙的生成和扩展 （一）破裂的发生和断层的形成 ?二种基本方式 –脉冲式（粘滑） ?Ｓan Address Ft.的现代监测：应 力积累、释放及其与地震关系 –连续蠕滑 ?没有突然发生的应力降 （一）破裂的发生和断层的形成 ?二种基本方式 –脉冲式（粘滑） ?Ｓan Address Ft.的现代监测：应力积累、释放 及其与地震关系 –连续蠕滑 ?没有突然发生的应力降 ?σ ?有地震段落 t （一）破裂的发生和断层的形成 ?二种基本方式 –脉冲式（粘滑） ?Ｓan Address Ft.的现代监测：应力积累、释放 及其与地震关系 –连续蠕滑 ?没有突然发生的应力降 ?σ ?无地震段落 t （二）断层形成的应力状态 ? E.M.Anderson model ? W.Hafner model Anderson model ?用于解释地表或近地表断层 ?假设条件： –地质体为均质，无先存软弱面 –受力均匀，沿着地表剪应力为零；主 应力水平或直立 –断层面均为剪切面 Anderson model ?断层面是一个剪裂面； ?σ 1 （主压应力）与两剪裂 面的锐角分角线一致，σ 3 （最小压应力或最大拉应 力）与两剪裂面的钝角分 角线一致。 ?σ 1 所在盘向锐角角顶方向 滑动，断层两盘垂直于σ 2 （中间应力）方向滑动。 Anderson model ?形成正断层的应力状态是：σ 1 直立、σ 2 和σ 3 水平，σ 2 与断层走 向一致，上盘顺断层倾斜向下滑动。 ?正断层作用的有利条件是：最大主应力(σ 1 )在铅直方向上逐渐增大， 或者是最小主应力(σ 3 )在水平方向上减小。 ?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。 σ 3 σ 1 σ 3 σ 1 σ 3 σ 1 Anderson model ?形成逆(冲)断层的应力状态是：最大主应力轴(σ 1 )和 中间主应力轴(σ 2 )是水平的，最小主应力轴(σ 3 )是直 立的，σ 2 平行于断层面走向。 ?逆断层作用的有利条件是：σ 1 在水平方向逐渐增大， 或者是最小主应力(σ 3 )逐渐减小。 ?水平挤压有利于逆冲断层的发育。 σ 3 σ 1 σ 3 σ 1 σ 3 σ 1 Anderson model ?形成平移断层的应力状态是：最大主应力轴(σ 1 )和最小 主应力轴(σ 3 )是水平的，中间主应力轴(σ 2 )是直立的， 断层面走向垂直于σ 2 ，滑动方向也垂直于σ 2 ，两盘顺 断层走向滑动。 σ 3 σ 1 σ 3 σ 1 σ 3 σ 1 最大有效力矩准则－郑亚东（1999） ?问题的提出：根据安德森模式，正断层应高角度，逆 断层才是低角度，而实际上自然界大多数大规模正断 层是低角度的。 ?郑亚东（2003）提出最大有效力矩准则：在伸展环境 下，脆韧性层状岩石将形成伸展褶劈理(ecc)，该劈理 的倾角受最大有效力矩控制，一般为35度左右，这些 伸展褶劈理进一步扩展形成低角度正断层。 Anderson model Maximum effective moment criteria Hafner model ?受力条件复杂 ?三种附加应力状态 –标准状态与Anderson model相同 Hafner model 本讲重点 ?断层作用的时间性 ? Anderson model 本讲思考与讨论题 ?简述Anderson断层应力模型。 ?现代活动断层的判别标志。