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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,构 造 地 质 学,Structural Geology,第三讲,思考讨论题,简述确定断层两盘相对运动的标志,？,同沉积断层及其主要特征是什么,？,如何确定断层的活动时间？,Structural Geology,Fault,断 层,第四讲,断 层,断层的要素和分类,断层各论,断层的识别和断层岩,断层位移方向的确定,断层活动时间,断层的形成作用,断层的形成作用,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,断层作用与断层形成环境的物理状态,断层的形成作用,当岩石受力超过其强度，即应力差超过岩石强度便开始破裂。破裂之初，出现微裂隙、微裂隙逐渐发展，相互联系，形成一条明显的破裂面，即断层两盘借以相对滑动的破裂面。,断裂面一旦形成而且应力差超过摩擦阻力时，两盘就开始相对滑动，形成断层。随着应力释放，应力差,(,1,3,),趋向于零或小于滑动摩擦阻力，一次断层作用即告终止。,断层的形成作用,韧性剪切带,正断层,逆断层,平移断层,脆性断层,脆性断层,断层的形成作用,脆性断层,岩石受力超过其强度时，即应力差超过其强度时，便开始发生破裂。破裂之初先出现微裂隙，微裂隙逐渐发展，相互联合，形成一条明显的破裂面，即断层两盘藉以相对滑动的破裂面。,脆性断层的形成模式,安德森模式,断层的形成作用,安德森模式,形成断层的三轴应力状态中的一个主应力轴趋于,垂直水平面,断层面是一对,剪裂面,1,与两剪裂面的,锐角分角线,一致,3,与两剪裂面的,钝角分角线,一致,断层两盘垂直于,2,方向滑动。,断层的形成作用,若,1,直立，,2,、,3,水平，则产生正断层,断层的形成作用,若,3,直立，,1,、,2,水平，则产生逆断层,断层的形成作用,若,2,直立，,1,、,3,水平，则产生平移断层,断层的形成作用,Hubbert,(1951),的沙箱实验,说明了莫尔,库仑破裂准则。,在沙箱中的隔板运动以前，两个室的沙子都处于静岩应力状态下,(,1,=,3,),，,各方向的应力相等。,隔板向右运动使左室内水平应力减小，而右室的水平应力则加强，两室处于不同的应力状态，即左室处于受拉伸状态，,3,是水平的，,1,是直立的；右室则处于受压缩状态，,1,是水平的，,3,是直立的。,断层的形成作用,沙箱实验,莫尔图解,图上标出破裂包络线和变形前的静岩应力状态,(,1,=,3,),，,静岩应力状态为,轴上的一个点。隔板一开始运动，砂层就由静岩应力状态变为差异应力状态，在左室，差异应力增大时，,1,保持不变，,3,变得愈来愈小,，,由于,3,值递减，致使差异应力可增大到使沙层产生破裂，破裂点是,1,、,3,所确定的莫尔圆与破裂包络线的切点，因而，水平方向的拉伸增大有利于正断层的形成；,静岩应力状态,右室差异应力逐渐增大，表现为,1,值逐渐增加，,3,则保持在静岩应力时的大小，当代表差异应力的,1,和,3,的莫尔圆与沙层破裂包络线相切时，就产生逆断层,，,因此，水平方向的压缩有利于逆断层的发生。,断层的形成作用,韧性剪切带,正断层,逆断层,平移断层,脆性断层,断层的形成作用,正断层的成因分析,正断层形成的应力条件,正断层是在一定范围内地壳伸长的结果，是在地壳处于与断层走向垂直的方向上水平拉伸状态下产生的，即,1,直立。,岩体的重力、岩浆岩体、盐丘或基底断块等向上隆起或上冲。,断层的形成作用,3,水平，与断层走向垂直，它可以是较小的压应力，也可以是张应力。,引起正断层的有利条件是最大主应力,(,1,),在铅直方向上增大，或是最小主应力,(,3,),水平向逐渐增大,。,断层的形成作用,正断层形成的构造背景,背斜形成时，因岩层上拱，导致外弯层产生与背斜枢纽垂直的张应力，加之岩体自重产生的铅直的应力，造成背斜顶部出现纵向地堑。,断层的形成作用,短轴背斜沿枢纽方向的局部拉伸，也可以形成走向与背斜枢纽垂直的两组倾向相反的横向正断层。,断层的形成作用,区域性的水平拉伸造成沉降盆地，在其边缘常形成同沉积断层，这类正断层的下降盘为边下降边沉积，随着沉积物的厚度增大，加大了,1,，,使其下部位移量大于上部。,断层的形成作用,穹隆垂直上隆形成穹隆中心直立,(,或陡倾,),的挤压,(,1,),以及向穹隆外围缓倾的拉伸,(,3,),，,从而形成环形正断层。此外，差异升降运动也可以产生正断层。,断层的形成作用,韧性剪切带,正断层,逆断层,平移断层,脆性断层,断层的形成作用,逆断层的成因分析,逆断层形成的应力条件,逆断层主要是在压缩条件下形成的。区域性的水平挤压作用产生水平基准面侧向缩短的断层，又称收缩断层。,这种条件符合安德森逆冲断层应力模式，即,1,水平，,3,直立。,断层的形成作用,适于逆冲断层形成作用的可能情况是,1,在水平方向逐渐增大，或者是最小主应力,3,逐渐减小。,水平挤压有利于逆冲断层的发育,。,断层的形成作用,逆断层形成的构造背景,早于褶皱形成的逆断层,：,在断层形成前地层未褶皱，水平挤压作用使水平地层产生逆断层。这类断层的特征是：其中一段顺层面滑动，称,断坪,；另一段切层滑动，称为,断坡,。断坪实际是顺层断层，断层标志不太明显。断坪与断坡交替，使整个断层构成阶梯状。,断层的形成作用,由褶皱进一步发展而成的延伸逆断层,：,当水平挤压向一侧减弱时，褶皱倒向水平应力小的一侧，持续变形使倒转翼拉薄，进而断开形成逆断层。这种断层常发育在造山带边缘强烈不对称褶皱的地带。,断层的形成作用,与褶皱同时发育的破裂逆断层,：,脆性岩层在水平挤压作用下形成开阔褶皱，同时也很快出现破裂，形成一系列在剖面,X,剪裂面基础上发育起来的破裂逆断层。随着破裂逆断层的发展，褶皱进一步加强。,断层的形成作用,逆冲推覆构造的形成,孔隙液压对逆推覆构造形成的作用,巨大的推覆体之所以能够作长距离的运移，异常孔隙压力起了重要的作用。当异常孔隙压力接近或等于推覆体总负荷压力时，推覆体即处于漂浮状态，此时很小的推力即可使推覆体产生运移而不破碎。大陆边缘快速堆积的年青沉积物可产生异常孔隙压力；巨大推覆体也可使下伏岩层的适当部位产生异常孔隙压力，此外石膏的脱水作用也可以引起异常孔隙压力。,断层的形成作用,对这个问题，地质学家有各种不同的假说和观点，早期认为水平挤压作用是逆冲推覆构造的基本驱动力，即水平挤压力推动推覆体的后部使其向前运动。随着研究的不断深入，又提出作为体力的重力是引起推覆构造的基本驱动力，即在地壳伸张地带见有因重力滑动的推覆作用造成的重力滑覆构造。,逆冲推覆构造的驱动力,断层的形成作用,重力滑覆构造,的特点，滑覆体的后部被正断层所切，或被底部滑脱面所切,图,11,8(A),。,由于重力滑动作用无法解释某些断层面不是向逆冲方向倾斜的情况，所以又有学者提出了重力扩张的观点，并以模拟实验证明。重力导生出的侧向水平推动力的扩展作用产生逆冲断层，使推覆体的后部被更后面的逆冲断层所切,图,11,8(B),。,此外，还有因板块俯冲和碰撞挤压等造成逆冲推覆构造的观点。,断层的形成作用,韧性剪切带,正断层,逆断层,平移断层,脆性断层,断层的形成作用,平移断层的成因分析,平移断层的形成方式,由于侧向水平挤压，当,2,直立时，顺平面,X,剪裂面发育而成平移断层，规模可大可小，常为二组共轭发育，一组右行，一组左行，与褶皱延伸方向一般斜交。,右行,左行,断层的形成作用,不均匀的侧向挤压使不同部分的岩块在垂直于纵向逆断层和褶皱枢纽方向上作不同程度的向前推移，因而在各部分岩块之间形成走向垂直于逆断层或褶皱枢纽的平移断层，这种断层一般规模不大。,断层的形成作用,走滑断层的相关构造,由于,走滑断层面的弯曲,，在弯曲部位会产生,挤压区,和,拉伸区,。如图,119,、,1110,在右行走滑断层,A,处弯曲部位发生拉张，形成断陷盆地和正断层等张性构造：在右行走滑断层的,B,处弯曲部位发生挤压，形成隆起断块和逆断层等压性构造。,断层的形成作用,走滑断层弯曲并与次级断层交切处，形成复杂的挤压,拉伸交织带,(,图,11,11,),。走滑断层还常造成其一侧出现雁列式褶皱。褶皱轴与断层成小角度相交，多以背斜型式产出。随着远离断层，褶皱逐渐减弱或倾伏,(,图,11,12),。,断层的形成作用,两条走滑断层交切引起的挤压和拉伸,：当两条滑向相反的走滑断层相交，并在平面上切成楔状岩块时，若楔状断块向楔尖滑动，将引起挤压，反之，则引起拉伸,(,图,1113),。当两条滑向相同的走滑断层相交时，引起离散和聚敛，在聚敛处造成挤压，在离散处造成拉伸,(,图,1114),。,断层的形成作用,走滑断层两侧的岩层常发生牵引式弧形弯曲。我国郯庐断裂南端大别山构造带的弧形弯曲可能也是这种牵引式弯曲。,断层的形成作用,拉分盆地,的成因分析,拉分盆地是走滑断层系中拉伸形成的断陷盆地。,其形状似菱形，盆地两侧长边为走滑断层，两短边为正断层。,拉分盆地的形成可以是在两条走滑断层控制下发育的，也可以是在一组雁列走滑断层控制下发育形成的。其宽度相对较稳定，取决于两条边界走滑断层的间隔。,断层的形成作用,韧性剪切带,正断层,逆断层,平移断层,脆性断层,断层的形成作用,韧性剪切带,韧性剪切带是,结晶基底,普遍发育的一种构造现象；,在韧性剪切带狭长的高应变带中，应变强度比带外强很多，而带内剪应变则中间高，向两侧逐渐减小；,应变主要是因遭受简单剪切作用。,断层的形成作用,浅层次,表现为脆性断层,(,脆性剪切带,),深层次,则过渡为韧性断层,(,韧性剪切带,),，即构成了由脆性域和塑性域组合成的,双层结构模式,。,在盖层中，不论逆断层还是正断层，均为脆性断层，一般进入基底则逐渐转变为韧性断层。,两者之间常有过渡，称脆,韧性断层。近年来有些者强调过渡域的独立性，从而提出了,三层结构模式,。,深大断裂,断层的形成作用,断层的形成作用,韧性剪切带的特征,韧性剪切带是岩石在塑性状态下,连续变形,的狭长高应变带。,岩石沿,无数微细滑动面,做微小位移而引起塑性流动，从而导致韧性剪切带两侧岩块的相对位移。,韧性剪切带与围岩,无明显的界线,，在露头尺度上常见不到明显的不连续面，表现为断而未破，错而似连，围岩几乎未经变形。,当围岩中的,标志层,通过剪切带时，常会发生方向的变化和厚度的改变，剪切带中的矿物组分和粒度也发生一定程度的变化,一般特征,断层的形成作用,韧性剪切带的组构,S,型面理,剪切带边部的面理与其边界成,45,角，自边缘向中心夹角越来越小，在剪切带中心部位，新生面理与剪切带边界近于平行，故剪切带内面理一般呈,S,型或反,S,型，常用,S,或,Ss,表示。,断层的形成作用,矿物拉长线理,在剪切带内面理上，矿物沿最大拉伸方向定向排列，构成矿物拉伸线理,L,。,断层的形成作用,S-C,组构,除剪切带内的,S,型面理外，还有平行剪切带界面的面理或糜棱面理，用,C,或,Sc,表示，它是由更细的颗粒或云母等矿物组成的。,C,面理与,S,面理共同组成,S-C,组构,。,断层的形成作用,韧性剪切带内变形特征,a,型褶皱,是,褶皱轴,与拉伸线理平行的褶皱，可以由剪切作用直接形成，或是由,b,型褶皱随着剪切变形的加剧改造而成，一般发育在剪切带的中心部位。,鞘褶皱,是,a,型褶皱的一种特殊类型，其褶皱轴与拉伸线理平行，形似剑鞘，常呈扁圆状或舌状，甚至圆筒状，多为不对称褶皱，沿剪切方向拉得很长,a,型褶皱和鞘褶皱,断层的形成作用,断层的形成作用,糜棱岩,粒径减小；,出现在较窄的带内；,出现强化面理,(,流动构造,),和,(,或,),线理。,韧性剪切带内的变形岩石一般形成糜棱岩系列。糜棱岩系列岩石的重要特征是具流动构造，矿物经受了塑性变形，并由塑性变形导致明显的重结晶及强烈的优选方位。,糜棱岩特点,断层的形成作用,随着糜棱岩化程度的增高，可将糜棱岩进一步划分为：,初糜棱岩,、,糜棱岩,、,超糜棱岩,。,随着变形后重结晶的增高，糜棱岩中的细小颗粒因,重结晶,而增大，并有一些新生矿物出现，使糜棱岩转变形成各种结晶片岩。,基质,以重结晶作用为主的糜棱岩可根据结晶程度和结晶颗粒的大小分为千糜岩、构造片岩和构造片麻岩。,糜棱岩系列,断层的形成作用,剪切方向的确定,断层的形成作用,断层的形成作用,断层的形成作用,第四讲,思考讨论题,伸展环境一定形成正断层吗？为什么？,什么是,S,C,组构？它有什么研究意义？,与平移断层有关的构造有哪些？拉分盆地是在什么样的应力场中形成的？,
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