1、断层断层观测主要内容包括：断层的识别(确定断层的存在) 、断层性质的确定和断层形成时代、活动演化等方面。一、断层的识别(一) 地貌标志 构造地貌是确定断层存在的重要标志，构造地貌包括由第四纪断层活动直接形成的动态构造地貌和地质历史时期形成的断层经外营力塑造的静态构造地貌。它们都能清楚地显示断层的存在，为观察和确定断层提供了重要线索。1. 断层崖(fault scarp)：通常是第四纪活动断层面形成的陡崖。正断层相对容易形成，发育于盆地、平原与山地(脉 )之间。2. 断层三角面(terminal facet)：通常是第四纪活动断层面形成的陡崖受与崖面垂直方向的水流侵蚀切割，形成的沿断层走向分布的
2、一系列三角形陡崖。也发育于盆地、平原与山地(脉)接合部。3. 错断的山脊：通常是第四纪平移活动断层相对平移错动，造成某一方向的山脊发生突然的、有规律的错断。4. 横切山岭走向的平原与山岭的接触带5. 串珠状湖泊-洼地 由大断层引起的断陷或破碎带形成的湖泊、洼地，在走向上呈线状、串珠状分布，单个湖泊、洼地也具有定向的特点。6. 泉水的带状分布 泉水(点) 呈带状、线状分布也是断层存在的标志之一，温泉一般是现代活动断层的重要证据。7. 水系特点 断层的存在常常影响水系的发育，引起河流的急剧转向，甚至错断河谷。(二) 构造标志 1. 错断线状、面状地质体 先于断层形成之前的线状、面状地质体(如地层、
3、矿层、岩脉、侵入接触面、劈理或相带界线) 被之后断层切割后，在平面、剖面上突然中断、错开而不连续的现象。2. 构造强化 在一套正常地质体中，突然出现诸如: 产状的急变； 节理化、劈理化和片理化密集带的突然出现；小褶皱的剧增，以及挤压破碎和各种擦痕等现象。 构造透镜体的出现也是断层作用引起的构造强化的一种表现。包括由节理递进变形(构造强化) 形成的平列状透镜体和由断层错动形成的雁列状透镜体。其多为两组剪共轭节理切割所致，包含长轴和中间轴的 AB 面一般与断层面平行或与断层面呈小角度相交。(三) 地层标志( 地层的重复和缺失) A、B、C ：正断层； D、E、F：逆断层；A、C、E：地层重复； B
4、、 D、F：地层缺失。(四) 岩浆活动和矿化作用 大断层尤其是切割很深的大断裂常常是岩浆和热液运移的通道和储聚场所。如果岩体、矿化带或硅化等热液蚀变带沿一条线断续分布，常常指示有大断层或断裂带的存在。一些放射状或环状岩墙也指示放射状断裂或环状断裂的存在。(五) 岩相和地层厚度的突变 如果一地区的沉积岩相和厚度沿一条线发生急剧变化，可能是断层活动的结果。 断层引起岩相和厚度的急变有两种情况： (1) 控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层的活动，它会引起沉积环境沿断层在其两盘发生明显变化，岩相和厚度因而发生显著差异； (2) 断层的远距离推移，使相隔甚远的岩相带直接接触。 (六) 其他 物探标志。利
5、用重力、航磁、地电、地震等方法获得的异常变化曲线图，可以推断深部断层存在的情况。天然地震震中带状定向分布亦可判断。二、 断层分类分类依据 类型正断层高角度逆断层：倾角一般大于 45低角度逆断层：倾角一般小于 45逆断层逆冲断层：位移显著、角度低缓右旋平移断层平移断层左旋平移断层平移逆断层：以逆断层为主，兼平移性质平移正断层：以正断层为主，兼平移性质逆平移断层：以平移为主，兼逆断层性质按断层两盘相对运动分类正平移断层：以平移为主，兼正断层性质走向断层：断层走向与岩层走向基本一致据断层走向与所切岩层走向的方位关系倾向断层：断层走向与岩层走向基本直交斜向断层：断层走向与岩层走向斜交顺层断层：断层面与
6、岩层面等原生地质界面基本一致纵断层：断层走向与褶皱轴向一致或与区域构造线基本一致横断层：断层走向与褶皱轴向直交或与区域构造线基本直交据断层走向与褶皱轴向或与区域构造线之间的几何关系 斜断层：断层走向与褶皱轴向斜交或与区域构造线斜交三、断层两盘相对运动方向的确定(一) 根据断层两盘地层的新老关系 1. 走向断层(纵断层) 两盘正常地层老地层出露盘常为上升盘(A.B.D.E)； 两盘倒转地层或(正常)地层倾角断层倾角老地层出露盘为下降盘 (C.F)。 2. 横断层 横穿背斜上升盘的背斜核部变宽，下降盘核部变窄； 横穿向斜上升盘的向斜核部变窄，下降盘核部变宽。(二) 牵引构造 断层两盘紧邻断层(带)
7、的岩层，在断层两盘相对滑动过程中发生的明显弧形弯曲 (牵引褶皱) 构造。 牵引构造的弧形弯曲的突出方向指示本盘的运动方向。(三) 擦痕和阶步：断层两盘相对错动在断层面上因磨擦等作用而留下的痕迹。在坚硬性脆的岩石中，擦面常被磨光和重结晶而在其面上附上铁质、硅质或碳酸盐质薄膜，以致擦面光滑如镜磨擦镜面(slikenside)。 擦痕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。阶步断层滑动面上与擦痕直交的微细阶坎。阶步的陡坎一般面向对盘运动方向。反阶步的陡坎的面向不是指示对盘运动方向而是指示本盘运动方
8、向。反阶步是次级剪切羽列横断的结果，因此阶步的陡坎与断层面近于直交，甚至内嵌。(四) 派生构造羽状节理 断层两盘相对运动过程中，在断层的一盘或两盘的岩石中形成的羽状排列的张节理和剪节理构造。这些不同性质的羽状节理能够指示断层位移方向： 张节理与主断层的锐夹角(常成 45)指示本盘运动方向； 剪节理与主断层的锐夹角也指示本盘运动方向。(五) 派生构造派生小褶皱 断层两盘相对运动过程中，在断层的一盘或两盘的岩石中形成的小褶皱构造。这些小褶皱构造有时可以是羽状排列的。小褶皱轴面与断层面之交的锐夹角指示对盘运动方向。（F：断层； T：羽状张节理； S1、S2：羽状剪节理； D：派生小褶皱）(六)断层角
9、砾岩的排列方式及成分分布特征 根据某一标志层的角砾在断层面上的分布可以推断两盘相对位移方向(左图) 。 雁列透镜体和角砾岩作为应变椭球体，AB 面与断面的锐夹角指对盘运动方向(右图) 。四、断层岩断层岩：断层带上的岩石在断层作用中被搓碎、碾磨，甚至重结晶、再定向后固结的岩石。包括碎裂岩系和糜棱岩系两大系列，其中碎裂岩系分为三大类： 1. 破裂岩类 岩石被密集节理、劈理切割成大小不等的岩块、碎块而构成的构造岩。岩石的成分基本无变化，原岩结构、构造清楚。破裂的岩块、碎块尚可拼合，且无明显位移；岩块和碎块之间的缝隙闭合或张开，可有胶结物和次生泥的充填；碎基少或无。是浅层次脆性断层弱变形带之产物。2.
10、 构造角砾岩类 自然界断层中最常见的构造岩。是原岩在浅层次脆性-脆韧性断裂带中经破碎、磨蚀、细化的构造岩。构造岩由两大部分构成角砾和碎基。角砾占主要，成分与原岩无大的差别( 结构、构造清楚)，其大小、形态不一，转动、位移、搓磨明显，角砾之间已不能拼合。角砾间为碎基相对于角砾更细化的碎屑物。 根据角砾的粗细构造角砾岩类可进一步划分为粗、中、细构造角砾岩。3. 碎裂岩类 自然界断层中最常见的构造岩之一。是原岩在中浅层次脆性-脆韧性断裂带中经破碎、磨蚀、细化后形成的变形程度较高的构造岩。构造岩由两大部分构成碎基和角砾。碎裂细化物占主要，原岩结构、构造已不清楚，甚至出现少量的重结晶；角砾为岩石的次要组
11、成部分，构成岩石中的碎斑，碎斑转动、位移、搓磨更加强烈。根据碎基含量、有无和粒径大小，碎裂岩类可进一步划分为碎斑岩、碎粒岩和碎粉岩：(1) 碎斑岩 由碎斑和碎基两大部分构成的构造岩。岩石中残留有较大的原岩碎块碎斑，碎斑原岩结构构造较清楚；碎基由原岩细化物(20.1mm)组成。 (2) 碎粒岩 由碎基组成的构造岩。岩石中基本没有原岩碎块的残留物碎斑，主要由原岩细化物(20.1mm) 组成。因此原岩结构构造特征已经消失，但其化学组分与原岩仍然基本相同。(3) 碎粉岩 由更细的碎基组成的构造岩。岩石中完全没有原岩碎块的残留物碎斑，主要由原岩更细化物(0.1mm)组成。因此原岩结构构造特征完全消失，但
12、其化学组分与原岩仍然基本相同。 (4) 断层泥(未固结碎粉岩 )由未固结的碎粉级物质(0.1mm)组成的构造岩。原岩结构构造特征完全消失，其化学组分与原岩成分不尽相同，说明断层泥的细粒化，不仅有研磨作用，而且有压溶作用。 断层泥成因有两种：一为新构造(断层) 活动形成的碎粉物质尚未固结；二是已固结碎粉岩被风化泥化作用形成。褶皱褶皱是由岩石中原来近于平直的各种面(例如层理面) 发生弯曲而显示的变形。它是地壳中最基本的构造型式，也是地壳中最引人注目的地质构造。褶皱形态的基本形式 :(1) 背形(antiform)：岩层变形向上弯曲，但是岩层的新老层序不明，或者褶皱的面不是沉积岩岩层面而是其它的构造
13、面。(2) 向形 (synform)：岩层变形向下弯曲，但是岩层的新老层序不明，或者褶皱的面不是沉积岩岩层面而是其它的构造面。 (3) 中性褶皱(neutral fold)(4) 背斜 (anticline)：岩层变形向上弯曲，其核心部位的岩层时代较老，两侧岩层的时代依次变新。(5) 向斜 (syncline)：岩层变形向下弯曲，核心部位的岩层时代较新，两侧岩层时代依次变老。褶皱的主要要素有：(1) 核部：指褶皱中心部位的岩层，简称核。(2) 翼部：指褶皱核部两侧的地层，简称翼。(3) 枢纽(hinge)：在褶皱的各个横剖面上，同一褶皱岩层的各最大弯曲点的连线称为枢纽。枢纽是一条线，它可以是直
14、线、也可是曲线，它可以是水平的，也可是倾斜的。(4) 轴面：一个褶皱内各相邻褶皱面上的枢纽连成的面，它是大致平分褶皱两翼的对称面。轴面是一个假想的面，它可以是平面，也可是曲面；轴面属于面状构造要素，可用走向、倾向、倾角来确定。(5) 轴迹(axial trace)：褶皱轴面与地面的交线。(6) 转折端：褶皱一翼向另一翼过渡的部分。(7) 拐点(inflexion point)：褶皱面上相反凸向的转折点(公共翼上) 。(8) 构成褶皱两翼的同一褶皱面的拐点的切线的夹角称为翼间角(inter-limb angle)。褶皱的形态各种各样，可从不同的方面和角度来观察和描述，构造地质学中多采用褶皱剖面和
15、平面的形态描述。(一) 正交剖面上褶皱形态的描述 1. 根据褶皱的轴面产状和两翼岩层产状 (1) 直立褶皱：褶皱轴面直立或近于直立，两翼岩层产状倾向相反，倾角相等或近于相等。(2) 斜歪褶皱：褶皱轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，但倾角不等，一翼稍陡，另一翼稍缓。(3) 倒转褶皱：褶皱轴面倾斜，两翼岩层向同一方向倾斜，一翼岩层正常，另一翼岩层倒转。(4) 平卧褶皱：褶皱轴面水平或近于水平，一翼岩层正常，另一翼岩层倒转。(5) 翻卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱。 2. 根据褶皱的对称性 (1) 对称褶皱 (Symmetric fold)：褶皱轴面与褶皱包络面垂直，而且两翼的长度和厚度也基本相等。(2) 不
16、对称褶皱(Asymmetric fold)：褶皱轴面与该褶皱的包络面斜交，而且两翼的长度和厚度不相等。3. 根据翼间角大小 平缓褶皱：翼间角为 120180开阔褶皱：翼间角为 70120 闭合褶皱：翼间角为 3070紧闭褶皱：翼间角为 530等斜褶皱：翼间角小于 5，两翼岩层产状近于平行。 4. 根据褶皱面(或转折端)的弯曲形态 (1) 圆弧褶皱：褶皱面呈圆弧形弯曲。(2) 尖棱褶皱：两翼褶皱面平直相交，转折端呈尖角状，且两翼等长；两翼不等长的尖棱褶皱称为膝折褶皱。(3) 箱状褶皱：褶皱两翼陡，转折端平直，呈箱状，常具一对共轭轴面。 (4) 扇状褶皱：两翼岩层均倒转，褶皱面呈扇状弯曲。(5)
17、挠曲：缓倾斜岩层中一段突然变陡，呈台阶状弯曲。5. 根据褶皱的枢纽产状(1) 水平褶皱：褶皱枢纽产状水平，平面地质图上表现为褶皱两翼各相应岩层的走向线平行延伸。(2) 倾斜褶皱：褶皱枢纽产状倾斜，平面地质图上表现为褶皱两翼相应岩层的走向线不平行延伸，并在延伸一定距离后，两相应走向线相交于一点，甚至形成岩层走向线圈闭。(3) 倾竖褶皱：枢纽直立，平面地质图上表现与倾斜褶皱相似。6. 根据褶皱岩层中各层弯曲形态的相互关系 (1) 协调褶皱(harmonic)：褶皱中各岩层弯曲形态保持一致或作有规律的渐变过渡关系。(2) 不协调褶皱(disharmonic)：褶皱各岩层弯曲的形态明显不同，呈现褶皱大
18、小、形态各异，致使各层的褶皱型式出现突变或不具几何规律。若岩层之间岩石力学性质相差较大，或是褶皱变形特别强烈的地区或变质岩地区比较容易形成不协调褶皱。(二) 褶皱在平面上的出露形态 根据褶皱的某一岩层面在平面上出露的纵向长度和横向长度之比，将褶皱描述为： (1) 线状褶皱：褶皱的纵向和横向长度之比大于 10:1，这是一种狭长形的褶皱。(2) 短轴褶皱：褶皱的纵向和横向长度之比在 3:110:1 之间。(3) 穹隆构造(Dome) ：背斜构造的纵向和横向长度之比小于 3:1，褶皱面从中心向四周倾斜。(4) 构造盆地(Basin) ：向斜构造的纵向和横向长度之比小于 3:1，褶皱面从四周向中心倾斜
19、。 后两类称为等轴褶皱。根据轴面产状和枢纽产状，褶皱可以分为七种类型(里卡德分类)(1) 直立水平褶皱(I) ：轴面近于直立(8090)，枢纽近于水平(010) 。 (2) 直立倾伏褶皱(II)：轴面近于直立(8090)，枢纽倾伏角为 1080 。 (3) 倾竖褶皱(III)：轴面和枢纽均近直立( 轴面倾角和枢纽倾伏角均为 8090) 。(4) 斜歪水平褶皱(IV) ：轴面倾斜 (1080) ，枢纽近于水平(0 10)。(5) 平卧褶皱(V)：轴面和枢纽都近于水平(轴面倾角和枢纽倾伏角均为 010)。(6) 斜歪倾伏褶皱 (VI)：轴面倾斜 (倾角 1080)，枢纽也倾伏 (倾伏角 1080) ，但二者倾向和倾角均不一致。(7) 斜卧褶皱(VII)：轴面倾角和枢纽倾伏角均为 1080 ，而且二者倾向基本一致，倾斜角度也大致相等，即枢纽在轴面上的侧伏角为 80 90。
