07第五篇 断层.docVIP

第五章 断层 岩层受地应力作用后发生破裂，在力的继续作用下沿破裂面两侧岩块发生显著相对位移的断裂构造，称为断层。断层的规模大小不一，其形态和类型繁多，分布广泛，是地壳中最重要的构造之一。大型断层常构成一个地区的构造格架，不仅控制区域地质的结构和演化，而且影响区域成矿作用和煤田的分布；一些中小型断层直接决定矿床和矿体的形态和产状，对石油、天然气、地下水的分布、运移、储聚也有重要影响。现代活动性断层则直接影响水文工程建筑，甚至引发地震。因此，研究断层具有重要的理论意义和实践意义。 第一节 断层要素 一、断层的几何要素 为了描述断层的空间形态和性质，将断层的各个基本组成部分冠以一定的名称。这些断层的基本组成部分，称为断层要素(图5-1)。 1．断层面 断层的破裂面称为断层面。断层面的形态有平直的，也有舒缓波状的，断层面的产状有直立的，也有倾斜的。断层面可以用走向、倾向和倾角三要素来表示。有的断层找不到一个完整的断层面，而是一个断层破碎带。破碎带的宽度一般为数十厘米至数十米。 2．断盘 断层面两侧相对位移的岩块称为断盘。相对上升的岩块称为上升盘；相对下降的岩块称为下降盘。当断层面倾斜时，位于断层面上方的岩块称为上盘；位于断层面下方的岩块称为下盘。当断层面直立时，则无上、下盘之分，可根据断盘所处的方位来命名，如断层走向南北，位于断层西侧的称为西盘，东侧的称为东盘。 图5-1 断层要素示意图 3．断层线 断层面与地面的交线称为断层线。若地面平坦，断层线的方向代表断层的走向。若地 面起伏不平，断层在地表的出露线就不能反映断层的延伸方向。断层线有时呈直线，有时呈 曲线，主要取决于断层面的形状及地形起伏情况。断层面与煤层面的交线称为断煤交线。断层面与上盘煤层面的交线，称为上盘断煤交线，与下盘煤层面的交线称为下盘断煤交线(图5-2)。 图5-2 断煤交线示意图 （a）正断层（b）逆断层 1—上盘断煤交线；2—下盘断煤交线；3—煤层底板等高线 二、断距 断层两盘同一岩层面相对位移的距离称为断距。断距可反映断层规模大小，它对煤矿 生产影响极大。通常，断距是根据不同方向剖面上岩层或煤层被错开的相对位置来确定的。 目前，断距的名称较多，这里只介绍常用的几个断距术语。 在垂直于岩层走向的剖面上可测得的断距有： 地层断距：指断层两盘上同一岩层面被错开的垂直距离(图5-3中的ho)。 水平地层断距：指断层两盘上同一岩层面被错开的水平距离(图5-3中的hf)。 铅直地层断距：指断层两盘上同一岩层面被错开的铅直距离(图5-3中的hg)。 在矿山开采中，为设计竖井和平巷的长度，还常常采用落差和平错这类断距术语。 落差：指垂直于断层走向的剖面上断层两盘同一煤层或岩层面对应点的标高差（图5-4中的ab） 平错：指垂直于断层走向的剖面上断层两盘同一煤层或岩层面对应点的水平距离（图5-4中的bc）。需要指出，同一条断层的断距沿断层的走向和倾斜方向均可能发生变化，要尽可能地在断层的不同部位多测一些数据，以便弄清断距的变化情况。 图5-3 断距示意图 图5-4 断层落差平错示意图 h0—地层断距 ab—落差 bc—平错 hf—水平地层断距 hg—铅直地层断距 第二节 断层的基本类型 断层分类涉及较多因素，如地质背景、运动方式、力学机制和各种几何关系等方面。因此，有各种不同的断层分类，现仅对目前常用的分类加以介绍。 一、按断层与有关构造的几何关系分类 （一）根据断层走向与岩层走向的关系划分（图5-5） （1）走向断层。断层走向与岩层走向基本一致。 （2）倾向断层。断层走向与岩层走向基本垂直。 （3）斜向断层。断层走向与岩层走向斜交。 （二）根据断层走向与褶皱轴向之间的几何关系划分（图5-6） （1）纵断层。断层走向与褶皱轴向基本一致。 （2）横断层。断层走向与褶皱轴向基本垂直。 （3）斜断层。断层走向与褶皱轴向斜交。 二、按断层两盘相对运动方式分类 根据断层两盘的相对运动，可将断层分为正断层、逆断层和平移断层（图5-7）。 （一）正断层 正断层的上盘沿断层面相对向下滑动，下盘相对向上滑动（图5-7a），正断层倾角一般较陡，大多在45°以上，常大于60°。近年研究发现，也有一些正断层的倾角很低缓（图5-8）。有些大型正断层陡直的断层面，向地下深处常常变缓。在伸展地区浅部的高角度正断层，向深处变缓呈铲形，若干个高角度正断层联合成一个较大规模的低角度正断层，这类断层称为剥离断层。剥离断层常造成浅层次年轻地层直接覆盖在深层次的老地层之上(图5-9)。 通常中小型正断层带内岩石破碎相对不太强烈，角砾岩中之角砾多