断层的确定与分析

断层的确定与分析

断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方面反映出来，即形成了所谓的断层标志，这些标志是识别断层的主要依据。

（一）断层是识别 1.地貌标志

（1）断层崖 由于断层两盘的相对滑动，常常促使断层的上升盘形成陡崖，这种陡崖通常称为断层崖。如王乔洞断层西盘栖霞组灰岩形成约10米高的断层崖。

（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，乃形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖，即断层三角面。

（3）错断的山脊 错断的山脊也往往是断层两盘相对平移等运动的结果。 （4）横切山岭走向的平原与山岭的接触带 往往是一条较大断裂。 （5）串珠状湖泊洼地 这种洼地往往是大断层存在的标志。

（6）泉水的带状分布 断水呈带状分布往往也是断层存在的标志。如沿猫耳洞断层分布的一系列下降泉（落水洞）

（7）水系特点 断层的存在常常影响水系的发育，引起河流的急剧转向，甚至错短河谷。 2.构造标志

（1）构造线不连续 任何线状或面状地质体，如地层、矿层、岩脉、侵入体与围岩的接触面、片理或相带等均顺其产状延伸。如果这些线状或面状地质体在平面上或剖面上突然中断、错开，不再连续，说明有断层存在。图7是断层造成的构造线不连续现象的图示。走向断层F1、倾向数层F2和斜向断层F3分别切断地层或早期断层，或在平面上或在剖面上，或者既在平面上又在剖面上，两者均显示出构造线的中断。为了确定断层的存在的测定错开的距离在野外应尽可能查明错断的对应部分。

图7 断层引起的构造不连续现象 F1走向断层；F2倾向断层；F3斜向断层

（2）构造强化现象 断层活动引起的构造强化，包括有岩层产状的急变、多变和变陡；节理化、劈理化甚至片理化窄带的突然出现；小褶皱剧增以及挤压破碎和各种擦痕等现象。如果我们在野外发现这些现象，就要进行认真的观察，探究引起这些现象的可能原因。

构造透镜体是断层作用引起构造强化的一种表现。断层带内或断层面两侧岩石碎裂成大小不一的透镜状角砾块体，长径大小一般为数十厘米至二、三米。构造透镜体有时单个出现，有时数个或更多个透镜体成组产出。构造透镜体一般是挤压作用产生的两组共轭剪节理把岩石切割成菱形块体，菱块楞角又被磨去形成的。包含透镜体长轴（A）和中轴（B）的AB平面，或与断层面平行，或与断层面成小角度相交或成雁列。如果形成雁列，则构造透镜体的AB面与断层的锐夹角指示对盘运动方向（图8、9）。

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图8 南京小九华山断层带中的构造透镜体（据黄钟瑾）

图9 秦皇岛湖水峪断层中的构造透镜体

（3）断层构造岩 是断层带上的岩石在断层作用中被搓碎、研碎，甚至重结晶、再定向又固结的岩石。根据断层构造岩研磨破碎程度以及重结晶和定向性，可分为以下几类。

A、断层角砾岩 是由仍保持原岩特点的岩石碎块组成，角砾胶结物为磨碎的岩屑、岩粉以岩石压溶物质和外源物质分为张裂角砾岩和压碎角砾岩两种，前者发育在张性断层重，后者发育在压性断层中。

B、碎裂岩 是断层两盘研磨得更细的构造岩，组成碎裂岩的是原岩的岩粉或细粒，或是组成原岩的矿物碎粒。

C、糜棱岩 是断层带岩石由于断层强烈研磨成粉状微粒和重结晶微粒组成的构造岩。糜棱岩坚实致密，肉眼观察似硅质岩，有时显示条纹构造。如果岩石研磨极细，组成矿物多成隐晶质，即所谓超糜棱岩。如果岩石在强烈研磨和错动过程中局部熔融，而后又迅速冷却，会形成外貌似黑色玻璃质岩石，称玻化岩。

D、片理化岩 在断层两盘相对错动和构造应力作用下，磨研的岩石和岩粉呈定向排列、拉长和压扁，有时还发生定向重结晶作用，从而形成片理化岩石。如果重结晶显著，构造岩外貌似片岩则称构造片岩。如果岩石颗粒粗大成似眼球状结构，则称构造片麻岩。如果岩石极细重结晶和流动构造明显并具丝绢光泽，则称千糜岩。

从角砾岩→碎裂岩→糜棱岩以至玻化岩和片理化岩，在一定程度上可以看作是一个动力变质强化系列，这个系列的完整程度，既决定于断层错动强度的持续时间，还决定于断层错动时的温压状态和岩石性质，此外还有构造作用力和应力状态的影响。

3.地层标志——地层的重复和缺失

一套顺序排列的地层，由于走向断层的影响，常常造成两盘地层的缺失和重复（表1）

表1 走向断层造成的地层重复与缺失

二者倾向相反 断层性质 断层倾向与地层倾向的关系 二者倾向相同 断层倾角大于岩层倾角 断层倾角小于岩层倾角 4.岩浆活动和矿化作用

大断层尤其是切割很深的大断裂常常是岩浆和热液运移的通道和储聚场所，因此如果岩体、矿化带或硅化等热液蚀变带沿一条线断续分布，常常指示有大断层或断裂的存在。一些放射状或环状岩墙也指示放

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射状断裂或环状断裂的存在。

5.岩相和厚度的急变

如果一地区的沉积相和厚度沿一条线发生急剧变化，可能是断层活动的结果。断层引起岩相和厚度的急变有两种情况，一种情况是控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层的活动，引起沉积环境顺断层的明显变化，岩相和厚度因而发生显著差异。另一种情况是，断层的远距离推移，使相隔甚远的岩相带直接接触。

查明和确定断层是研究断层的基础和前提。在地质调查种，应注意观察、发现和收集指示断层存在的各种标志和迹象，结合其他地质条件和背景，加以综合分析，以做出确切而又适当的结论。

（二）断层面产状的测定

在观测和研究断层时，应尽可能测定断层面产状。

断层面有时显露于地表，可以直接测定，有时没有出露，只能间接测定。如果断层面比较平直、地形切割强烈而且断层线出露良好，可以根据断层线的“V”字形来判定断层面的产状。

隐伏断层的产状，主要根据钻孔资料，用三点法予以测定。

断层伴生和派生的小构造也有助于判定断层产状，断层伴生的剪节理带和劈理带一般与断层面近一致。断层派生的同斜紧闭揉褶带，片理化构造岩的面理，以及定向排列的构造透镜体带等，常与断层面成小角度相交，这些小构造变形愈强烈、愈压紧，与断层面也愈接近。需要指出，这些小构造的产状常常是易变而急变的，应大量测量并进行统计分析以确定代表性的产状，然后加以利用。

（三）断层两盘相对运动方向的确定 1.根据两盘地层的新老关系

对于走向断层或纵断层，上升盘一般出露老岩层，或老岩层出露盘为上升盘。但是如果地层倒转，或断层倾角小于岩层倾角，则老岩层出露盘是下降盘。如果两盘种地层变形复杂，为一套强烈压紧的褶皱，那么就不能简单地根据两盘直接接触的地层新老而判定相对运动。如果横断层切过褶皱，对背斜来说，上升盘核部变宽，下降盘核部变窄，对于向斜，情况刚好相反。

2.根据断层两侧派生构造

由断层两盘相对运动引起的派生分支构造有张性、扭性和压性之分。

压性分支构造（图10D）与主干断层所夹锐角指向对盘相对运动方向。张性分支构造（图10T）与主干断层所夹锐角指示本盘相对运动方向。扭性分支构造有两组（图10S1、S2）一组与主干断层呈小锐角相交，小锐角指示本盘相对运动方向；另一组则与主干断层呈大锐角相交，大锐角指示对盘相对运动方向。

图10 断层及其派生构造示意图

F-主断层；

诱导应力场主压应力轴；

诱导应力场主张应力轴；

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D-压性分支构造线；T-张性分支构造线；S1S2-扭性分支构造线

3.根据牵引构造

根据断层两侧地层牵引弯曲情况，可以判断两盘的相对运动方向，即弧形突出方向指示本盘的相对运动方向（图11）。

4.根据擦痕和阶步

用手顺擦痕方向摸之，光滑方向指向对盘的运动方向。阶步以陡坡的倾向指示对盘运动方向；反阶步则以陡坎倾向指示本盘运动方向（图12）。

图11 牵引构造及其两盘相对运动方向

图12 断层面上的阶步

左图-由摩擦形成的正阶步；右图-由羽裂剪裂形成的反阶步

5.根据断层角砾岩成分

如果断层切断并挫碎某一标志性岩层或矿层，根据该层角砾岩在断层带中的分布可以推断两盘相对运动方向。图13指示上盘上升。

图13 断层带中标志层角砾的分布

6.根据构造透镜体的排列

构造透镜体在断层带中常斜列式排列，右列式排列的构造透镜体标志着断层的左旋错动，反之左列式排列的构造透镜体则标志着断层的右旋错动。图9指示断层上盘上升。

（四）断层活动时间的确定

断层一般是在一定构造运动中形成的。对于这些基本上于一次构造运动中形成的断层，可以利用断层与同期变形的地层和褶皱等的相互关系来确定其形成时期。如果一条断层切断一套较老的地层，而被另一套较新的地层以角度不整合所覆盖，可以确定这条断定形成于角度不整合下伏地层中最新地层形成以后和上覆地层中最老地层形成时代之前，即在下伏地层强烈变形时期。

如果断层被岩墙岩脉充填，而且岩墙岩脉有错断迹象，则岩体侵入于断层形成或活动时期。利用放射性同位素法可以测定岩体时代，从而确定出断层的形成时代或活动时代。如果断层被岩体切断，断层活动显然先于岩体，如果断层切断岩体，则断层活动晚于岩体。

如果断层与被其切断的褶皱成有规律的几何关系，十分可能是在同一次构造运动中形成的。查明这次构造作用的时期，也就确定刻断层形成时期。

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此外，由重力作用引起的重力滑动断层，可以沉积时期、成岩时期、构造运动时期或其以后的任一时期发生。这类断层的形成时期可以根据卷入断层的最新地层和未被切断的上覆最老地层来确定。

总之，断层一般形成于某一构造运动时期，也可以与某一沉积盆地的沉积作用同时活动。而重力滑动断层可以在地质发展的任一阶段形成和发育。所以对断层形成和发育时期，应对具体问题进行具体分析。

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