浅谈断层特征及识别方法

浅谈断层特征及识别方法

张荣利

龙煤鹤岗矿业有限责任公司技术中心 黑龙江 鹤岗 154100

摘  要

断层广泛的发育于不同的构造环境中，类型很多，形成机制各异，大小差别极大，因此，研究的内容、方法和手段各不相同，其中首要的环节就是识别、判断断层的存在并且给断层分类。其中断层相对运动方向的判别又是重中之重。 

关键字：断层位移  相对运动  断层面 识别方法

1. 引言

在进行断层识别的过程中，方法是多样的，在确定地质整体情况的基础上确定采用何种方法是当前比较集中的一种手段，采用综合方法识别断层非常重要，本文主重点介绍断层相对运动方向的判别方法。

2.断层的相关概念 

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。它是构造运动中广泛发育的构造形态，大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上千千米，破坏了岩层的连续性和完整性。 

2.1断层面和断盘 

断层面是岩块沿之发生相对位移的破裂面。 断盘指断层面两侧的岩块，位于断层面之上的称为上盘，断层面之下的称为下盘，如断层面直立，则按岩块相对于断层走向的方位来描述。 断层两侧错开的距离统称位移，按参考物的不同，有真位移和视位移之分，真位移是指断层两侧相当点错开的距离，即断层面上错断前的一点，错断后分成的两个对应点之间的距离，称为总滑距；视位移是断层两侧相当层错开的距离，即错动前的某一岩层，错断后分成两对应层之间的距离，统称断距。

 2.2断层的分类 

通常按断层的两盘相对运动分为： ① 正断层，是断层上盘相对下盘沿断层面向下滑动的断层。 ② 上盘相对上升的称为逆断层。根据断层倾角大小进而分为高角度逆断层和低角度逆断层，他们之间以45°角为分界。 ③ 两盘沿断层走向作相对水平运动的是平移断层，又称走向滑动断层（简称走滑断层）。  

另外还有如下的两种常见分类方式： 按照断层走向与所切岩层的走向方位的关系，断层可分为：走向断层、倾向断层、斜向断层、顺层断层，依据断层走向与褶皱轴向或区域构造线之间的几何关系，断层可分为：纵断层、横断层、斜断层。

3.断层的识别

断层识别主要从 地貌标志、构造标志、岩浆活动和矿化作用标志、岩相和厚度标志以及地层标志这几方面来叙述。

3.1地貌标志

断层活动及其存在，通常在地貌上有明显的表现，这些由断层引起的地貌现象就成为了识别断层的各种直接标志。例如，断层崖、断层三角面、错断的山脊、串胡状湖泊洼地、泉水的带状分布、水系特点。 

3.2构造标志

任何线状或面状地质体，如地层和矿层等均顺其走向延伸。如果这些线状或面状地质体在平面或剖面上突然中断、错开，不再连续，则说明了又断层的存在。构造活动引起的构造强化是断层可能存在的重要依据，构造强化有：①岩层产状的急变和变陡；②节理化和劈理化窄带的突然出现；③小褶皱的数目大幅增加，以及挤压破碎和各种擦横等现象。 

3.3岩浆活动和矿化作用标志

大断层尤其是切割深度较大的大断裂常常是热液和岩浆运移的通道和聚集场所，因此，如果岩体矿化或者硅化等热液蚀变带沿一条线断续分布，则常指示了大断层或者大断裂的存在。 

3.4岩相和厚度标志

某一地区的沉积层和厚度沿一条线两侧发生急剧变化，可能是断层活动的结果。  

4.断层相对位移方向的确定 

断层位移是断层多次滑动的累积产物，包括着断层成核、扩展和连接的信息,因此，在分析并确定断层两盘相对运动时，应充分考虑其多变性。不过一条断层的活动性质或一定阶段的活动性质常常又具有稳定性。这些运动总会在断层面上或其两盘留下一定的痕迹，如擦痕等。这些擦痕或伴生现象又成为分析判断断层两盘运动的主要依据。常见的用于判别断层两盘相对运动方向的方法有：

 4.1根据两盘地层的新老关系 

分析两盘中地层的相对新老，有助于判断两盘的相对运动。对于走向断层，上升盘一般出露老岩层，或老岩层出露盘为上升盘。但，如果地层倒转，那么老岩层出路盘则是下降盘。若两盘中地层形变复杂，为一套强烈的挤压褶皱，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，对于背斜，上升盘核部变宽，下降盘核部变窄，对于向斜则刚好相反。 

4.2牵引构造 

牵引构造是断层两盘沿断层面作相对滑动时，断层附近的岩层因受断层面摩擦力拖曳而产生的弧形弯曲现象，又称为牵引褶皱。通常情况认为，这是两盘相对错动岩层拖曳的结果，并且以褶皱弧形弯曲的突出方向指示本盘的运动方向如下图

近些年来许多学者对牵引构造详细研究后提出，假设“牵引”褶皱是两盘相对运动过程引起的，则意味着断层发生时的脆性形变过程在先而塑性弯曲在后，这与一般变形发育的过程是矛盾的。所以有人提出了可能是先绕曲而后发生断层的观点。 一般来说，变形越强烈牵引褶皱愈闭合。为了准确的利用牵引褶皱，应该在平面上和剖面上同时观察，并且结合两盘运动的其他特征，以做出断层两盘相对滑动的相对较准确结论。 除正常的牵引构造以外，还有一种逆牵引构造，或称为反牵引构造。这种构造牵引的弯曲形态与正常的恰好相反，即弧形弯曲突出方向指示对盘方向。 

4.3擦痕和阶步 

擦痕和阶步是断层两盘相对错动在断层面上因摩擦等作用留下的痕迹。擦痕是一组比较均匀的平行细纹。在硬而脆的岩石中，擦痕面被磨光和重结晶，有时候附有硅质、铁质或碳酸盐质等薄膜，以至光滑如镜面而叫做摩擦镜面。擦痕  断层两盘岩石被磨碎的岩屑和岩粉在断层面上刻划的一组比较均匀的平行细纹。有时表现为一端粗而深，另一端细而浅。由粗而深端向细而浅端一般指示对盘运动方向。如果用手指顺擦痕轻轻抚摸，可以感觉到顺一个方向比较光滑，反向比较粗糙，感觉光滑的方向指示了对盘的运动方向。 

阶步在断层滑动面上常有与擦痕直交的微细陡坎，这种微细的陡坎称为阶步。坎高不足一毫米或几毫米。阶步延长方向与断层两盘相对错动方向垂直，顺下坎面方向抚摸，手感光滑，这时手动的方向代表另一岩盘相对运动的方向。在断层滑动面上有时可以看到一片片纤维状矿物晶体，如纤维状石英、纤维状方解石以及绿帘石、叶腊石等。它们是在两盘错动过程中，在相邻两盘逐渐分开时生长的纤维状晶体，这类纤维状晶体称为擦抹晶体，许多擦痕实际上就是十分细微的擦抹晶体。断层滑动过程中，各种纤维状晶体通常被横向张裂隙拉断而形成一系列微小阶梯状断口和微细陡坎（即阶步），陡坎指示对盘运动方向，阶步一直作为判断断层两盘运动的标志。

4.4断层两侧小褶皱 

由于断层两盘的相对错动，断层两侧岩层有时形成复杂紧闭的小褶皱，这些小褶皱轴面与主断层常成小角度相交，所交锐角指示对盘运动方向。 

4.5断层角砾岩 

断层运动时,使两盘岩石发生压碎、破裂、剪切等变化,产生一类由棱角状碎屑组成的构造角砾岩。根据它的交切关系和断层泥的出现或有擦痕的断块等可对其做出判断。断层切割并锉碎某一标志性岩层或矿层，根据该层角砾在断层带内的分布可以推断断层两盘的相对位移方向。 

结语

以上主要讨论了断层两盘相对运动的各种标志，需要指出的是，断层运动是复杂多变的，常常是多期次的，先期活动留下的各种现象，常被后期活动所破坏、叠加、改造、磨失，最后只留下最后一次或改造过的遗迹。因此，在利用以上的各种标志对断层相对运动方向的判别的时候，需要进行综合考虑、统计分析并相互印证从而得出最终结论。再根据断层面产状和两盘相对滑动，来确定目标断层是正断层、逆断层或是平移断层。

作者简介：张荣利，1970年5月出生，工程师，1995年7月毕业于黑龙江矿业学院煤田地质专业，现工作于龙煤鹤岗矿业公司技术中心，主要从事地质技术及管理工作。