有明显位移的断裂称为断层。断层在岩层中也比较常见,其规模大小不一,可从几厘米到几千米,甚至达上百千米。
1.断层要素
断层的基本组成部分称为断层要素 (图2.17),它包括断层面、断层线、断层带、断盘及断距。
(1)断层面。岩层断裂后,发生相对位移的破裂面。它的空间位置仍由走向、倾向和倾角表示,它可以是平面,也可以是曲面。
(2)断层线。断层面与地面的交线。其方向表示断层的延伸方向。
(3)断层带。包括断层破碎带和影响带。破碎带是指被断层错动搓碎的部分,常由岩块碎屑、粉末、角砾及黏土颗粒组成,其两侧被断层面所限制,如图2.17中的e。影响带是指靠近破碎带两侧的岩层受断层影响,裂隙发育或发生牵引弯曲的部分,如图2.17中的f。
(4)断盘。断层面两侧相对位移的岩块称为断盘。其中,断层面之上的称为上盘,断层面之下的称为下盘。
(5)断距。断层两盘沿断层面相对移动的距离。
2.断层的基本类型
按照断层两盘相对位移的方向,可将断层分为以下三种类型。
图2.17 断层要素图
ab—断距;e—断层破碎带;f—断层影响带
(1)正断层。上盘相对下降,下盘相对上升的断层[图2.18 (a)]。正断层的断层线一般较为平直,破碎带较宽,断层面的倾角多大于45°。
图2.18 断层类型示意图
(a)正断层;(b)逆断层;(c)平移断层
(2)逆断层。上盘相对上升,下盘相对下降的断层 [图2.18 (b)]。逆断层的规模一般较大,断层破碎带宽度较小,断层面较为弯曲或波状起伏,常有上、下方向的擦痕。逆断层在构造运动强烈的地区出现较多。按断层面倾角大小又将逆断层分以下几种:
1)冲断层。断层面倾角大于45°。
2)逆掩断层。断层面倾角为45°~25°。
3)辗掩断层。断层面倾角小于25°。
(3)平移断层。两盘沿断层面作相对水平位移的断层 [图2.18 (c)]。平移断层的断层面较陡、甚至直立,且平直光滑。
3.断层的组合形式
在自然界中,有时断层不是单独存在的,而是呈组合形式存在 (图2.19),常见的组合形式有以下四种。
图2.19 阶梯状断层、地堑及地垒
图2.20 叠瓦式断层
(1)阶梯状断层。由多个断层面倾向相同 (或相近)而又相互平行的正断层组合而成,在剖面上各个断层的上盘依次下降呈阶梯状。
(2)地堑。由两条以上正断层组合而成,两边岩层沿断层面相对上升,中间岩层相对下降。
(3)地垒。由两条以上正断层组合而成,与地堑相反,断层面之间的岩层相对上升,两边岩层相对下降。
(4)叠瓦式构造。由一系列产状平行的冲断层或逆掩断层组合而成 (图2.20)。各断层的上盘依次逆冲形成像瓦片般的叠覆。
4.断层的野外识别(www.xing528.com)
断层的发生,必然会在地貌、地层及构造等方面得到反映,这就形成了所谓的断层标志,也是识别断层的主要依据。
(1)地貌标志。也是最直观的标志之一。
1)断层崖。由于断层两盘的相对运动,常使断层的上升盘形成陡崖,称为断层崖。如东非大裂谷形成的断层崖(图2.21);太行山前断裂带使太行山拔地而起,成为华北平原的西部屏障等。
图2.21 东非大裂谷形成的断层崖
2)断层三角面。断层崖受到与崖面垂直方向的水流侵蚀切割,便可形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖,称为断层三角面(图2.22)。
图2.22 断层三角面
3)错断的山脊。错断的山脊往往是断层两盘相对平移等运动的结果。
4)串珠状湖泊洼地。这种洼地往往是大断层存在的标志。这些湖泊洼地主要是由断层引起的断陷或破碎带形成的。
5)泉水的带状分布。泉水呈带状分布往往也是断层存在的标志。因为断层破碎带是地下水的良好通道。
(2)地层标志。它是识别断层的可靠证据之一。
1)岩层沿走向突然中断,而和另一岩层相接触,则说明有断层发生(图2.23)。
2)垂直岩层走向,若发现地层出现不对称的重复或缺失,则可判定有断层发生 (图2.24)。
图2.23 断层造成岩层中断
(a)正断层;(b)逆断层;(c)平移断层
图2.24 断层造成的地层重复和缺失
(3)构造标志。由于构造应力的作用,沿断层面或断层破碎带及其两侧,常常出现一些伴生的构造变动现象。这些现象是识别和确定断层性质的又一重要标志。常见的这些现象有擦痕、阶步、牵引褶皱及构造岩等。
1)擦痕和阶步。断层两盘相互错动时,在断层面上留下的摩擦痕迹称为擦痕。有时在断层面上存在有垂直于擦痕方向的小台阶,称为阶步(图2.25)。
2)牵引褶皱。断层两盘相对错动时,断层附近的岩层因受摩擦力的作用而发生弧形弯曲形成的拖拽现象,称为断层的牵引褶皱(图2.26)。
3)构造岩。构造岩是指断层发生时,由于构造应力的作用,使断层带中岩石的矿物成分、结构、构造等发生强烈变化,甚至变质形成新的岩石,主要有断层角砾岩、断层泥、糜棱岩等。
这里需要说明的是,并非每一条断层都具有上述特征,而且有些特征也并非断层独有的。所以在野外认识断层时,应多方面综合考察,才能得出可靠的结论。
(4)断层性质的判断。在判断出断层存在的前提下,需要根据两盘相对运动的方向来判断断层的性质。其方法如下:
图2.25 擦痕和阶步
图2.26 牵引褶皱
1)根据擦痕判断。擦痕表现为一端粗而深,一端细而浅。由粗而深端向细而浅端指示另一盘的运动方向。另外,用手指顺擦痕轻轻抚摸,常常可以感觉顺一个方向比较光滑,而相反方向比较粗糙,感觉光滑的方向表示另一盘的运动方向。
2)根据阶步判断。阶步的陡坎面指向另一盘的运动方向(图2.25)。
3)根据牵引褶皱判断。牵引褶皱弧形弯曲突出的方向指示本盘的运动方向(图2.26)。
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