學習任務常見斷層的識別與分析

時間 2021-08-31 08:08:42

1樓:中地數媒

按斷層兩盤相對運動劃分的正斷層、逆斷層和平移斷層是普遍採用的術語。現對這常見斷層的一般特徵、組合型式、地質背景等加以敘述。

一、正斷層

(一)一般特徵

在自然界中,正斷層傾角一般較陡(傾角為60°~70°),常見地表陡傾向下會變緩,呈犁狀。斷層角礫呈稜角狀、大小不

一、雜亂分佈,膠結物為外源物質(鐵質、矽質)等(見圖6-47)。通常斷層旁側沒有小褶皺出現。

(二)組合型式的識別

大型正斷層常在盆地邊緣,呈單獨發育。但在特定的地質背景下(伸展),也可由一系列的正斷層構成特定的組合形式。

1.階梯狀斷層

由若干條產狀基本一致的正斷層組成,各條斷層的上盤依次朝同一方向向下相對位移,從而構成階梯狀(圖6-11a)。階梯狀斷層在區域性抬斜過程中,發生旋轉形成階梯狀抬斜斷塊(圖6-11b),在地形上常表現為山谷間列的景觀。這種構造在我國中新生代盆地中較發育。

圖6-11 階梯狀斷層及抬斜斷塊示意圖

2.地壘、地塹

由多條走向基本一致的相反而傾的正斷層組合,稱為地壘。其特點是它們中間有一共同的上升盤(圖6-12左)

由多條走向基本一致相向而傾的正斷層組合,稱為地塹。其特點是它們中間有一共同的下降盤(圖6-12右)。

地壘和地塹是地殼表面區域伸展作用而形成的結果,在地形地貌上有明顯反應。形成所謂的壘塹構造或盆嶺構造。如圖6-12是發育在江西廬山-九江長江一線的壘塹構造,又如江西寧都青塘盆地也發育此類構造。

圖6-12 江西廬山-長江壘塹構造示意圖

3.環狀斷層和放射狀斷層

(1)環狀斷層:由若干條環、半環狀斷層呈同心圓狀排列組合而構成(圖6-13)。

圖6-13 環狀斷層示意圖

(2)放射狀斷層:由若干條斷層呈放射狀排列組合而構成(圖6-14)。

圖6-14 放射狀斷層示意圖

以上兩種構造組合型式與底闢構造有著密切聯絡。當底闢作用上拱的作用力弱時,則形成環狀斷層;當底闢作用上拱的作用力強時,則形成放射狀斷層。

4.雁列式斷層

由若干條近平行的正斷層呈雁列式排列組合而構成(圖6-15)。

單條斷層與雁列式斷層帶(串聯線)走向常成30°~45°斜交。則表示是區域扭動(剪下)作用的結果。在我國南方這類斷層常控制中小型白堊紀斷陷盆地,如江西贛州-大餘、寧都-尋烏等地。

圖6-15 雁列式斷層示意圖

5.塊斷型斷層

由兩組不同方向的正斷層呈相互切割構成菱形斷塊組合而構成。這類構造型式常控制大、中型斷陷盆地。如我國柴達木盆地、塔里木盆地以及江西大餘池江盆地。

(三)地質背景的分析

正斷層廣泛發育在各種不同的地質背景中。如在構造變動輕微的地區(如地臺)或褶皺帶的蓋層中(如地臺活化區)。正斷層及組合常以主導性產出,它是區域伸展構造作用的具體反映。

在構造變動強烈的地帶(褶皺帶)中,正斷層一般不發育,僅作為派生構造出現。

近年來對大陸構造及海洋構造的研究,對伸展構造的重要性認識更深入,它具有多級別、多層次、多樣式的特點。

二、逆斷層

逆斷層和由逆衝斷層構成的推覆構造,是地殼中最常見的斷裂構造之一,推覆構造也是當今構造地質學研究最熱門的課題之一。

(一)一般特徵

逆斷層常常顯示出劇烈的擠壓破碎現象,形成擠壓角礫岩,並伴有劈理、複雜揉皺等地質現象,是一個構造強化地段。而對位移量很大的低角度逆斷層,其傾角一般在30°左右或更緩。且推移的距離在數千米以上的大型逆衝斷層稱為推覆構造,其斷上盤的巖塊稱推覆體或逆衝巖席(呈平板狀)。

推覆構造的上盤是從遠處移來,稱為外來巖塊、異地系統,斷下盤為原地系統。研究推覆構造要極力尋找飛來峰和構造窗的位置。

1.飛來峰構造

係指在主推覆斷層的前方,由斷層圍繞的外來巖塊孤零零的分佈在地勢較高處,這種構造稱為飛來峰構造(圖6-16)。

2.構造窗

係指在主推覆斷層的後方,由斷層圍繞的原地系統分佈在地勢低窪處,這種構造稱為構造窗(圖6-16)。

圖6-16 推覆構造發育過程示意圖(a→b)及平面圖(c)

(據m.mattauer,1980修改)

飛來峰與構造窗的發育過程(圖6-16):是逆掩斷層和推覆構造發育地區遭受了強烈侵蝕切割後,出現一種常人難以想象的地質構造現象。

又如圖6-17江西寧都賴村推覆構造,該地可見加里東期鵝婆巖體被逆掩到中生代白堊系紅層(砂礫岩層)之上,並構成飛來峰構造。

圖6-17 江西賴村ⅷ號推覆斷層及飛來峰剖面圖

1—上白堊統長石石英礫岩;2—下白堊統覆成分礫岩;3—鵝婆巖體上腦單元;4—推覆主斷面

(二)逆衝斷層幾何形態和擴充套件方式

1.幾何形態

逆衝推覆構造的幾何形態通常為臺階式,即由長而平緩斷坪與短而陡的斷坡交替構成(圖6-18)。斷坪常順軟弱岩層發育,斷坡則以高角度斷層切過能幹岩層,並總體構成上陡下緩的犁式形狀。例如,在我國南方發育的大型逆衝推覆構造中,二疊系龍潭煤系等軟弱岩層形成斷坪,而泥盆系石英礫岩等能幹岩層則形成斷坡。

圖6-18 臺階式逆衝推覆構造幾何特徵示意圖

2.擴充套件方式

逆衝推覆構造多數為疊瓦式,而它的擴充套件方式有前展式和後展式兩種。

(1)前展式是每一新的逆衝巖體(席)發育在老逆衝巖體(席)的下面,各逆衝巖體(席)依次向逆衝方向擴充套件,新的逆衝巖體增生在前進中的推覆體前鋒。前展式是自然界中最常見的逆沖擴充套件方式(圖6-19)。

(2)後展式是每一新逆衝巖體(席)發育在老逆衝巖體(席)的上面,各逆衝巖體(席)依次向逆衝**方向或腹地擴充套件,新的逆衝巖體(席)增生在推覆的後緣(圖6-20)。

由前展式形成的一套疊瓦式逆衝斷層,可以在高部位上逐漸趨近而重新結合在一起。其中一個個被斷層圍限的巖塊稱為斷夾塊。一系列斷夾塊同圍限它們的逆衝斷層,稱為雙重逆衝構造。

雙重逆衝構造最高的共同逆衝構造面,稱頂板逆衝構造,最低的共同逆衝構造面,稱底板逆衝構造。頂板逆衝構造和底板逆衝構造會在雙重逆衝構造的前鋒和後緣匯合。要確定一個雙重逆衝構造,必須鑑別出頂板逆衝構造和底板逆衝構造,如果不能鑑別出頂板逆衝構造和底板逆衝構造,這種構造應命名為疊瓦扇或疊瓦束。

例如,我國南方紅盆地中的楔狀沖斷體,就是這種雙重逆衝構造的良好例項。

圖6-19 前展式逆衝斷層發育順序

1~3為發育順序;箭頭示擴充套件方向

圖6-20 後展式逆衝斷層發育順序

1~3為發育順序;箭頭示擴充套件方向

圖6-21 雙重逆衝構造

(據徐開禮等,1989)

(三)組合型式的識別

1.疊瓦式逆斷層

由一系列產狀相近的逆斷層的斷上盤依次向上逆衝,剖面上構成典型的疊瓦狀。它是地殼中最常見的組合型式(圖6-22)。此外,疊瓦狀逆斷層也可表現為前(上)陡後(下)緩,各條斷層向下常彙整合一條主斷層。

疊瓦式逆斷層常在一構造單元內或一側產出,其逆斷層總的走向與區域構造線方向一致。如四川龍門山疊瓦式逆衝斷層由龍門山褶皺帶東翼向四川盆地逆掩,又如我國臺灣地區也發育此類構造。

圖6-22 江蘇茅山南段花山一帶疊瓦式逆衝斷層剖面圖

2.對衝式逆斷層

由兩條以上相背而傾對衝的逆斷層組成。其特徵為兩條斷層有一共同的下(降)盤。小型對衝式斷層常與背斜構造相伴(圖6-23);大型的對衝式逆斷層常發育於造山帶兩邊緣,如武夷山東、西兩麓地帶。

圖6-23 對衝式逆斷層剖面圖

(據四川區調二隊)

3.背衝式逆斷層

由兩條以上相向而傾的逆衝斷層組成。其特徵為兩條斷層有一共同的上(升)盤。背衝式斷層常與複式褶皺相伴,總體構成正扇形。

例如,在我國祁連山地區背衝式逆斷層構造極為發育(圖6-24)。

圖6-24 背衝式逆斷層剖面示意圖

(四)逆衝推覆構造分帶的識別

逆衝推覆構造依據變形程度的不同,可分為根帶、中帶和鋒帶三個主帶以及相關的後緣帶和外緣帶(表6-1)。後緣帶和外緣帶雖不是逆衝推覆構造的主體,但也受到逆衝推覆作用的影響。後緣帶位於根帶的後側,以拉伸的方式形成地塹式正斷層和張節理為主;外緣帶位於鋒帶的前側,以弱擠壓的方式形成寬闊的褶皺。

表6 -1 逆衝推覆構造各帶變形特徵表

(據朱志澄,1999)

(1)根帶:是逆衝推覆作用開始發育部位,一般表現為強烈的擠壓;褶皺、斷層、劈理等構造產狀陡立,劈理以流劈理和滑劈理為主;結構上表現為陡峻菱形塊體與擠壓帶構成網結狀構造。

(2)中帶:斷層面低緩,斷層常常分叉構成疊瓦扇和雙衝構造,以單剪下變形為主,次級斷層和褶皺軸產狀相對穩定,傾向根部;整個中帶內、近根帶變形相對強烈,中部變形稍弱,中帶內劈理、旋卷構造、小褶皺、膝折和雙衝構造發育。

(3)鋒帶:擠壓作用再度增加,包括臨近斷層面的下伏巖系形成軸面陡立的緊閉小褶皺;岩石破碎,有是形成碎裂巖帶;次級斷裂發育並強烈變形。

(五)地質背景

逆斷層(逆衝斷層)的各種組合型式可產在不同的地質環境中,並且以疊瓦式為最普通的型式。逆衝斷層一般是由區域性擠壓作用而引起整體收縮產生的結果,它常與強烈褶皺伴生,這種由擠壓作用所形成的構造為擠壓推覆構造,簡稱推覆構造;而由區域伸展作用或區域性重力作用形成的滑動推覆構造,簡稱滑覆構造。如我國河南嵩山發育重力滑動構造、江西省寧都青塘小型滑覆構造。

三、平移斷層

(一)一般特徵

平移斷層產狀陡(直立),構造帶中剪裂破碎明顯,構造角礫較細,呈次圓狀(圖6-25)。斷面上常發育有水平擦痕。平移斷層按照兩盤相對運動可分為:

左行和右行。左行平移斷層是指斷層兩盤逆時針運動;右行平移斷層是指斷層兩盤順時針運動。

圖6-25 平移斷層角礫岩

(二)地質背景分析

1.與褶皺有關的平移斷層

與褶皺、大逆掩斷層等構造相伴生的平移斷層,這類平移斷層規模不大,它斜切構造線,遵守「米」字形規則,順著一對共軛剪裂面發育形成左行或右行平移斷層。

2.區域性平移斷層(走滑斷層)

走滑斷層是區域主幹分劃性構造,規模巨大。它的形成受控於區域剪下應力場。如我國左行走滑郯廬斷裂、美國右行走滑斷層——聖安德烈斯斷層(圖6-26)就是由於太平洋板塊朝北運動,而兩側的(中國、美國)大陸朝南運動而產生的結果。

(三)與平移斷層相關構造的識別

自然界的平移斷層在活動中,由於斷層走向的區域性彎轉與次級斷層的切割,會引起平移斷層(走滑斷裂)旁側的斷塊一端巖塊拉開、陷落形成坳陷盆地(拉分盆地);而另一端則會重疊、擠壓形成褶皺或逆衝斷層;此外在平移斷層旁側會形成次級褶皺。

圖6-26 美國聖安德烈斯右行走滑斷層示意圖

1.拉分盆地

由兩條較長平移走滑斷層和兩條較短正斷層、正-平移斷層圍限組合而成的盆地,稱為拉分盆地。拉分盆地常以菱形斷陷形式出現。它從形態上分為s形和z形,一般說,左行雁列式走滑斷層控制下形成的拉分盆地為s形,右行雁列式走滑斷層控制所形成的拉分盆地為z形(圖6-27)。

其共同特徵是盆地的沉積速率大、橫向沉積變化亦大,是形成含有重要沉積礦床的良好沉積場所。如江西大餘池江盆地就是典型的拉分盆地。

圖6-27 拉分盆地示意圖

2.次級(雁列式)褶皺

平移斷層的主動盤運動,會造成被動盤(對盤)地層發生次級的雁列式褶皺(圖6-28)。

若隱伏的基底平移(走滑)斷層相對運動則會造成蓋層形成一系列雁列式褶皺或雁列式分佈的正斷層組合的派生構造(圖6-28)。

圖6-28 隱伏基底平移斷層與蓋層雁列式構造示意圖

四、順層斷層

(一)概述

順層斷層是順著軟弱(不能幹)層面、不整合面等先存面滑動的斷層。在構造運動中,這些先存的薄弱面就會先遭到構造力的「攻擊」而變形。如縱彎褶皺作用中,順著軟弱層產生的層間滑動易形成順層斷層。

指得值出的是,一是由於順層斷面與先存面基本一致,很少發生切層且地層重複和缺失現象,易被忽視,這類斷層往往難以查明;二是順層斷層表現的形式有逆斷層(擠壓力)、正斷層(重力)型別。

(二)順層斷層的識別

1.順層展布的斷層巖

順層斷層的滑動常引起層間岩層的破碎、研磨,會形成各種順層展布的斷層巖。

2.複雜揉皺和腫縮式構造

順層斷層順軟弱層滑動引起岩層揉皺或腫縮式構造。如湖南邵陽,上二疊統龍潭煤系(p2l)底部不能幹的粉砂岩、頁岩等岩層,與下伏的下二疊統(p1)頂部能幹的厚層矽質岩互相滑動,在不能幹岩層中形成複雜揉皺,或聚集為巨大的囊狀體或透鏡體,構成腫縮式構造(圖6-29)。

圖6-29 湖南邵陽林拗順層面滑動引起的腫縮現象

3.碎屑岩牆

在順層斷層活動中,上覆岩層的破碎岩屑貫入到順層斷層裂隙中,形成碎屑岩牆。

4.地層的重複(變厚)與缺失(變薄)

順層斷層若發生切層會造成地層重複(變厚)與缺失(變薄)的現象。如果地層重複或缺失只是一套巖系中的部分地層,則易誤判為是地層變厚或變薄。這一點要特別引起重視。

5.基底剪下滑動

隔檔式和隔槽式褶皺是一種薄皮構造,系蓋層巖系在基底軟弱剪下滑動面上順層滑動引起的變形。如歐洲侏羅山隔檔式褶皺就是在海西期褶皺基底上順著三疊系膏鹽層滑動而形成的(圖6-30);我國渝北華鎣山-黔北-湘西-鄂西南一帶廣泛發育此類構造(見圖4-16)。

圖6-30 基底剪下滑動示意剖面圖

順層剪下滑動與蓋層褶皺

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