第十七章斷裂節(jié)理斷層當(dāng)作用于巖石上的力超過其強(qiáng)度界限時(shí)，巖石就會(huì)發(fā)生斷裂。根據(jù)斷裂面兩側(cè)巖石位移的程度，可將斷裂分為兩種基本類型：其一，斷裂面兩側(cè)的巖石位移不明顯，稱之為節(jié)理；其二，斷裂面兩側(cè)的巖石位移明顯，稱之為斷層。1第一節(jié)節(jié)理節(jié)理是地殼中發(fā)育最為廣泛的一種構(gòu)造，通過對(duì)其研究可解決許多地質(zhì)實(shí)際問題，例如部分礦體的成因，巖石構(gòu)造變形的演化等。一、節(jié)理的分類節(jié)理的分類方案較多，目前常用的方案有以下幾種：1.根據(jù)節(jié)理與有關(guān)構(gòu)造的幾何關(guān)系分類2.根據(jù)節(jié)理的力學(xué)性質(zhì)分類2節(jié)理原生節(jié)理次生節(jié)理非構(gòu)造節(jié)理構(gòu)造節(jié)理區(qū)域性節(jié)理局部性節(jié)理按分布范圍按成因按形成時(shí)間3二、構(gòu)造節(jié)理的基本概念

構(gòu)造節(jié)理的定義：由內(nèi)力、地殼運(yùn)動(dòng)形成，并具有明顯的方向性和規(guī)律性的節(jié)理。構(gòu)造節(jié)理可以分為以下幾種:構(gòu)造節(jié)理按幾何關(guān)系按與巖層的關(guān)系按與區(qū)域構(gòu)造關(guān)系走向節(jié)理傾向節(jié)理斜向節(jié)理順層節(jié)理縱節(jié)理橫節(jié)理斜節(jié)理按力學(xué)性質(zhì)張節(jié)理剪節(jié)理4走向節(jié)理傾向節(jié)理順層節(jié)理斜向節(jié)理節(jié)理與巖層的產(chǎn)狀分類5橫節(jié)理縱節(jié)理斜節(jié)理節(jié)理與區(qū)域構(gòu)造線的關(guān)系分類6（一）節(jié)理組與節(jié)理系的概念

1.節(jié)理組：因節(jié)理總是成群出現(xiàn)，凡具有成因聯(lián)系、互相平行或近于平行的一群節(jié)理稱之為節(jié)理組。2.節(jié)理系：凡具有成因聯(lián)系的兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)理組，以相當(dāng)穩(wěn)定的角度相交，則構(gòu)成為一個(gè)節(jié)理系。擠壓力方向兩組剪節(jié)理一組張節(jié)理節(jié)理組與節(jié)理系7（二）節(jié)理的旋向1.左旋節(jié)理：節(jié)理兩側(cè)的巖層作逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，稱之為左旋節(jié)理。2.右旋節(jié)理：節(jié)理兩側(cè)的巖層作逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)，稱之為左旋節(jié)理。也就是說；面對(duì)節(jié)理面，站在節(jié)理的一側(cè)。如果對(duì)面巖層向你左邊運(yùn)動(dòng)，則稱之為左旋節(jié)理，反之稱之為右旋節(jié)理，見圖。8三、剪節(jié)理、張節(jié)理的基本特點(diǎn)（一）剪節(jié)理的特點(diǎn)：1.剪節(jié)理產(chǎn)狀穩(wěn)定，延伸較遠(yuǎn)，如被礦脈充填，則礦脈的厚度、產(chǎn)狀穩(wěn)定。2.節(jié)理面光滑、平直，有時(shí)可見擦痕、摩擦鏡面。3.礫巖中的剪節(jié)理可切穿礫石，而不改變其方向。4.剪節(jié)理常密集成帶出現(xiàn)，節(jié)理間距較小。5.節(jié)理面上常見羽狀微裂現(xiàn)象，羽狀微裂面與節(jié)理面的銳角方向指向本盤運(yùn)動(dòng)方向。6.剪節(jié)理常發(fā)育兩組，并互成90度相交形成“X”型共扼節(jié)理。9礫巖中的剪節(jié)理與羽狀微裂10（二）張節(jié)理的特征1.張節(jié)理產(chǎn)狀不穩(wěn)定，延伸不遠(yuǎn)，如被礦脈充填，則礦脈的厚度、產(chǎn)狀變化較大。2.張節(jié)理面粗糙，無擦痕或摩擦鏡面。3.張節(jié)理常追蹤兩組剪節(jié)理而呈鋸齒狀展布。4.發(fā)育于礫巖中的張節(jié)理不切穿礫石(見圖)。5.張節(jié)理可出現(xiàn)：尖滅側(cè)現(xiàn)“現(xiàn)象，尾部常呈樹枝分叉（見圖）。6.張節(jié)理很少密集成帶出現(xiàn)，節(jié)理間隙較大。11追蹤張節(jié)理與發(fā)育于礫巖中的張節(jié)理12張節(jié)理的“尖滅側(cè)現(xiàn)”與樹枝分叉現(xiàn)象13四、節(jié)理的組合形態(tài)（一）“X”型共扼剪節(jié)理理論上脆性巖層在擠壓力作用下，會(huì)形成兩組與擠壓力方向各成45度交角的剪節(jié)理，其剪節(jié)理的交線為中間應(yīng)力軸，垂直交線且平行擠壓力方向的為最大應(yīng)變軸。σ1σ3σ2共扼剪節(jié)理的應(yīng)力分析14（二）張節(jié)理1.在擠壓和拉伸作用下形成的張節(jié)理彼此平行。2.在剪切作用下形成的張節(jié)理，多成雁行狀或斜列。擠壓作用下的張節(jié)理特點(diǎn)15力偶作用雁行式張節(jié)理剪切作用羽狀張節(jié)理共扼剪切作用火炬狀張節(jié)理剪切作用下的張節(jié)理特點(diǎn)16火炬狀張節(jié)理野外照片17五、節(jié)理與其它構(gòu)造的關(guān)系（一）節(jié)理與褶皺的相互關(guān)系1.與縱彎褶皺伴生的節(jié)理1）平面共扼剪節(jié)理水平巖層受到水平擠壓力作用時(shí)，在巖層尚未彎曲前可形成一對(duì)與擠壓力方向斜交的兩組共扼剪節(jié)理。其B軸與層面垂直，A軸與擠壓力方向垂直，C軸平行。該兩組共扼剪節(jié)理在褶皺作用進(jìn)一步發(fā)展過程中常被后期形成的節(jié)理利用和改造，一般不易保存，故稱之為早期平面共扼剪節(jié)理。平面共扼剪節(jié)理18

隨著褶皺作用的加強(qiáng)，在背、向斜的轉(zhuǎn)折端處也可發(fā)育平面共扼剪節(jié)理，稱之為晚期平面共扼剪節(jié)理（如圖）。在背斜轉(zhuǎn)折端處B軸直立，C軸與樞紐平行，在向斜轉(zhuǎn)折端處B軸直立，C軸與樞紐垂直。晚期平面共扼剪節(jié)理192）剖面共扼剪節(jié)理在擠壓力持續(xù)作用下，褶皺轉(zhuǎn)折斷巖層層面上可出現(xiàn)一組其走向與樞紐平行的節(jié)理（走向、縱節(jié)理），而在垂直于褶皺樞紐的剖面上則呈交叉狀，稱其為剖面共扼剪節(jié)理，該節(jié)理的B軸平行于樞紐，A軸近直立，C軸水平垂直于軸面。剖面共扼剪節(jié)理203）橫張節(jié)理褶皺早期可出現(xiàn)追蹤橫張節(jié)理，并常被后期改造和利用。晚期在向斜轉(zhuǎn)折端處也可出現(xiàn)追蹤橫張節(jié)理。4）縱張節(jié)理一般在褶皺作用的晚期產(chǎn)生，發(fā)育于悲斜轉(zhuǎn)折端處，其走向與樞紐平行，剖面上成扇狀?？v張節(jié)理21第二節(jié)斷層斷裂面兩側(cè)的巖石發(fā)生了顯著的位移，這種斷裂構(gòu)造稱之為斷層。22一、斷層的幾何要素（一）斷層的幾何要素1.斷層面巖層或巖體沿著某一斷裂面發(fā)生明顯錯(cuò)位，該斷裂面稱之為斷層面。斷層面與巖層的層面一樣同樣可以用走向、傾向和傾角表示。2.斷層線斷層出露地表，其斷層面與地表的交線稱之為斷層線。斷層線與巖層的界線一樣也符合“V”字型法則。3.斷裂帶被錯(cuò)開的巖層或巖體沿著一組密集的破裂帶發(fā)生明顯的位移，這個(gè)帶稱之為斷裂帶。4.斷盤斷層面兩側(cè)的巖塊稱斷盤。23斷層面斷層帶斷層線斷盤斷層的幾何要素24斷盤的命名：如斷層面傾斜，斷層面上方的一盤稱上盤，反之稱下盤（如圖）。如斷層面直立，可按斷層線的走向方位來命名。斷盤的命名上盤（下降盤）下盤（上升盤）NE盤SE盤NW盤SW盤25（二）滑距和斷距1.滑距斷層面上某一相當(dāng)點(diǎn)（化石、結(jié)核等），被錯(cuò)開后的距離稱滑距（總滑距）?；嘣跀鄬幼呦蛏系耐队盀樽呦蚧?，在傾向上的投影為傾向滑距（見圖）。262.斷距由于在實(shí)際工作中很難在露頭上找到被斷層一分為二的相當(dāng)點(diǎn)，只能在地面上觀察巖層被錯(cuò)開的情況。斷距是指斷盤兩側(cè)對(duì)應(yīng)層之間的距離。在不同的剖面上斷距具有不同的分量（如圖）。27在實(shí)際工作中我們只要被錯(cuò)開的地層厚度和地層產(chǎn)狀，我們就可以計(jì)算出響應(yīng)的地層斷距。例如以正斷層為例（剖面垂直巖層走向）。28二、斷層的分類（一）按斷層走向與巖層走向的關(guān)系分類1.斷層走向與巖層走向關(guān)系分類（重點(diǎn)）1）走向斷層2）傾向斷層3）斜向斷層4）順層斷層2.斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線方向的關(guān)系分類1）縱斷層2）橫斷層3）斜斷層（二）按斷層切割深度的分類1.巖石圈斷層切穿巖石圈達(dá)軟流層。深度＞40公里。2.地殼斷層切穿地殼達(dá)M面。深度＞30公里。3.基底斷層切穿硅鋁層達(dá)K氏面。深度＞15公里。4.蓋層斷層切穿沉積蓋層達(dá)變質(zhì)基底。深度＜15公里。5.層間滑動(dòng)斷層發(fā)育于蓋層中。深度一般＜10公里。29（三）按斷層兩盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的分類1.正斷層：斷層上盤向上運(yùn)動(dòng)的斷層，其斷層面一般較陡，傾角60度左右。2.逆斷層：斷層上盤向下運(yùn)動(dòng)的斷層。3.平移斷層：斷層兩盤相對(duì)于斷層走向線方向運(yùn)動(dòng)，斷層面傾角多直立。根據(jù)其旋向可分為：左行平移斷層，右行平移斷層。由于斷層兩盤有時(shí)既有水平運(yùn)動(dòng)、又有升降運(yùn)動(dòng)，此時(shí)應(yīng)復(fù)合命名為右行—平移逆斷層、左行—平移正斷層等。4.樞紐斷層：斷層的兩盤以斷層面上某一點(diǎn)為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)稱之為樞紐斷層。樞紐斷層分兩種類型：其一，旋轉(zhuǎn)軸位于斷層的一端，其特點(diǎn)為斷層各處的斷距不等，近軸處短，遠(yuǎn)處大；其二，旋轉(zhuǎn)軸位于斷層的中間，其特點(diǎn)為斷層的一側(cè)如為正斷層，另一側(cè)則為逆斷層（如圖）。30按斷層兩盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的分類正斷層31正斷層野外素描32（四）斷層的組合類型1.階梯狀斷層若干條產(chǎn)狀大致相等的正斷層平行排列，在剖面上各斷層的上盤成階梯狀向同一方向依次下降。階梯狀斷層332.地塹與地壘兩條或兩組斷層面相向的正斷層大致平行排列，中間的斷盤下降，稱之為地塹。兩條或兩組斷層面相背的正斷層大致平行排列，中間的斷盤上升，稱之為地壘。地壘地塹343.疊瓦狀斷層若干條產(chǎn)狀大致相等的低角度逆斷層平行排列，在剖面上各斷層的上盤成階梯狀向同一方向依次上升。疊瓦狀斷層354.對(duì)沖與背沖式斷層兩條或兩條以上的高角度沖斷層（斷層面傾角＞45度的逆斷層），傾向相向，中間盤下降，稱之為對(duì)沖斷層。若傾向向背，稱之為背沖斷層。對(duì)沖式斷層背沖式斷層36三、斷層的形成機(jī)制通過物探資料發(fā)現(xiàn)，某些斷層向下延伸十多公里處仍存在一不連續(xù)界面，此處的巖石在如此高的溫度壓力下很難發(fā)生斷裂變形。通過對(duì)巖石力學(xué)性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度、圍壓較小時(shí)，巖石表現(xiàn)為脆性變形，隨著溫度、圍壓的上升，巖石逐漸變?yōu)樗苄宰冃危ㄋ苄粤髯儯?。即變形帶?nèi)的巖層并不發(fā)生斷裂，巖層的完整性未破壞，同一標(biāo)志層在變形帶內(nèi)的厚度變薄或增厚（如下圖）。37變薄變厚韌性變形帶特點(diǎn)據(jù)此，可以推斷同一條斷層在不同的深度其變形特征明顯不同。38（一）斷層的雙層結(jié)構(gòu)（西布森模式）對(duì)于深大斷裂（深度＞15公里)而言，隨著深度的增加斷裂由脆性變形逐漸變?yōu)樗苄宰冃?。既具有雙層結(jié)構(gòu)，也稱之為西布森模式。該模式可分為三個(gè)變形區(qū)：1.表淺變形區(qū)深度在地表至地下1-4公里，以斷層帶中充填未固結(jié)的斷層角礫為其特征。2.淺層固結(jié)脆性變形區(qū)深度在1-4至10-15公里，以斷層帶內(nèi)發(fā)育固結(jié)的壓碎角礫巖、碎裂巖（原巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造可辨）為其特點(diǎn)，形成溫度＜350度。3.深層塑性變形區(qū)深度＞10-15公里，一斷層帶內(nèi)發(fā)育面理化糜棱巖（原巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造不可辨）為其特征（如圖）。39深層塑性變形區(qū)表淺變形區(qū)淺層固結(jié)脆性變形區(qū)斷層的雙層結(jié)構(gòu)40（二）脆性斷層的應(yīng)力模式（安德森模式）1.正斷層的應(yīng)力狀態(tài)412.逆斷層的應(yīng)力狀態(tài)423.平移斷層的應(yīng)力狀態(tài)43四、斷層的研究（一）斷層效應(yīng)斷層錯(cuò)動(dòng)所引起地層關(guān)系的變化和巖層的視錯(cuò)動(dòng)，稱之為斷層效應(yīng)。441.走向斷層引起的地層效應(yīng)

走向斷層可引起斷層附近的地層重復(fù)與缺。由于走向斷層兩盤的運(yùn)動(dòng)，以及斷層傾向與地層傾向的關(guān)系不同，所以地層效應(yīng)也不同。斷層引起的地層重復(fù)與缺失452.橫斷層引起的地層效應(yīng)當(dāng)巖層傾斜時(shí)，橫向斷層引起的地層錯(cuò)動(dòng)在平面與剖面上的表現(xiàn)形式不同。橫斷層引起的地層效應(yīng)（一）46橫斷層引起的地層效應(yīng)（二）473.橫向斷層引起的褶皺效應(yīng)橫切褶皺的斷層，可使斷層兩盤褶皺核部變寬或變窄以及核部的地層的錯(cuò)動(dòng)。橫斷層引起的褶皺效應(yīng)48（二）斷層運(yùn)動(dòng)方向的判別1.根據(jù)斷層的效應(yīng)（如前所述）1）對(duì)于走向斷層來說，新地層一盤一般為上升盤，當(dāng)斷層傾向與巖層傾向相同，但斷層傾角大于巖層傾角時(shí)則反之。2）對(duì)于橫向斷層來說，向斜核部變寬的一盤為下降盤，背斜反之（如圖）。492.牽引構(gòu)造與伴生構(gòu)造斷層兩盤相對(duì)錯(cuò)動(dòng)時(shí)，沿?cái)鄬用娈a(chǎn)生的摩擦力使鄰近巖層發(fā)生彎曲變形的現(xiàn)象稱之為牽引構(gòu)造。巖層與斷層的銳夾角指向本盤運(yùn)動(dòng)方向。斷層的牽引褶皺50斷層的伴生構(gòu)造51在大的平移斷層兩側(cè)有時(shí)可見一組與斷層走向斜交的褶皺稱之為牽引褶皺。牽引褶皺的軸與斷層線的銳夾角指向本盤運(yùn)動(dòng)方向（如圖）。斷層的牽引褶皺52由于斷層兩盤的相互錯(cuò)動(dòng)、摩擦，在斷層帶中產(chǎn)生次一級(jí)應(yīng)力，因次一級(jí)應(yīng)力的作用使斷層面兩盤的巖層發(fā)生破裂稱之為伴生構(gòu)造（如圖）。533.根據(jù)斷層面上的擦痕、階步及斷層帶中的構(gòu)造透鏡體判別兩盤運(yùn)動(dòng)方向1）擦痕由粗—細(xì)的方向指示對(duì)盤運(yùn)動(dòng)方向。2）階步正階步由陡—緩的方向指示對(duì)盤運(yùn)動(dòng)方向。反階步陡坎對(duì)著的方向指示本盤運(yùn)動(dòng)方向（如圖）。斷層面上的擦痕與階步543）構(gòu)造透鏡體構(gòu)造透鏡體的長軸與斷層面銳夾角的方向指示對(duì)盤運(yùn)動(dòng)方向（如圖）。

北戴河雞冠山正斷層中的構(gòu)造透鏡體554.地貌標(biāo)志斷層的活動(dòng)及存在，常在地貌上留有明顯的表現(xiàn)，這些由斷層引起的地貌現(xiàn)象就成為識(shí)別斷層存在的最直接標(biāo)志，為觀察和確定斷層提供了重要的線索。1).斷層崖：由于斷層兩盤的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，常使斷層的上升盤形成陡崖，這種陡崖稱之為斷層崖。2).斷層三角面：斷層崖受到水流的侵蝕切割，形成沿?cái)鄬幼呦蚍植嫉囊幌盗腥切味秆路Q之為斷層三角面。563).錯(cuò)斷的山脊和水系山脊和水系沿某一方向錯(cuò)斷常常是斷層存在的標(biāo)志(如圖)。斷層崖、斷層三角面、錯(cuò)斷的山系和水系574）.湖泊、泉水的帶狀分布（如圖）585）.不同地貌單元的線狀分布山區(qū)與平原、高山與低山等的線狀接觸帶往往暗示斷層的存在（如圖）。不同地貌單元的線狀分界595.構(gòu)造標(biāo)志斷層的活動(dòng)總是留下許多構(gòu)造現(xiàn)象，這些現(xiàn)象是判別斷層存在的重要標(biāo)志。1）.構(gòu)造線不連續(xù)現(xiàn)象：指斷層常造成巖層的地質(zhì)界線、不整合界線、褶皺的樞紐、軸線等在地面上突然中斷或錯(cuò)開的現(xiàn)象。它是斷層存在的直接標(biāo)志（如圖）。602）.摩擦鏡面、擦痕等標(biāo)志斷層的運(yùn)動(dòng)使斷層面處的巖石經(jīng)摩擦而成為光滑的平面稱之為摩擦鏡面。同時(shí)斷層面上也可見擦痕、階步等構(gòu)造，這些都是判別斷層存在的標(biāo)志。3）.斷層碎裂變質(zhì)巖（構(gòu)造巖）由于斷層兩盤的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，導(dǎo)致斷層面附近的巖石破碎、碾壓變