斷層是地殼巖石體

(地質(zhì)體)中順破裂面發(fā)生

明顯位移的一種破裂構(gòu)造。

（圖源@fault-anatomy）

斷層發(fā)育廣泛，

是地殼中最重要的構(gòu)造類型。

大斷層常構(gòu)成區(qū)域地質(zhì)格架，

既控制區(qū)域地質(zhì)的結(jié)構(gòu)和演化，

還控制和影響區(qū)域成礦作用。

（圖源@folk.uib.no）

（圖源@physics8atlaurel）

（圖源@geotripperimages）

一些中、小型斷層常常

直接決定某些礦床和礦體的產(chǎn)狀。

斷層活動甚至可以直接引發(fā)地震，

因此對斷層的研究具有

重要的理論和實際意義。

斷層是一種面狀構(gòu)造。

斷層面是一個將巖塊或

巖層斷開成兩部分

并借以滑動的破裂面。

斷層面往往不是一個

產(chǎn)狀穩(wěn)定的平直面，

它的空間位置由其走向、

傾向和傾角來確定。

滑礫狀斷層面（圖源@Vitor Pacheco）

大型斷層多是由一系列

破裂面或次級斷層組成的帶，

即斷層(裂)帶。

斷裂帶內(nèi)還夾雜有搓碎巖塊、

巖片及各種斷層巖。

斷層規(guī)模越大，

斷裂帶也越寬越復(fù)雜。

斷裂帶（圖源@ Tim Dawson, California Geological Survey）

斷層線是斷層面與

地面的交線，

即斷層在地面的出露線。

其形態(tài)決定于斷層面彎曲程度、

斷層面產(chǎn)狀及地面起伏。

斷層面傾角越緩地形起伏越大，

斷層線形態(tài)越復(fù)雜。

斷盤是斷層面兩側(cè)沿斷層面發(fā)生位移的巖塊。位于傾斜斷層面上側(cè)的一盤為上盤，位于斷層面下側(cè)的一盤為下盤。根據(jù)兩盤相對滑動，相對上滑的稱為上升盤，相對下滑的稱為下降盤。

斷層兩盤的相對運動

可分為直移運動和

旋轉(zhuǎn)運動。

在直移運動中兩盤相對平直滑移，

兩斷盤上未錯動前的平行直線，

運動后仍然平行。

斷層兩盤運動

在旋轉(zhuǎn)運動中兩盤以

斷層面法線為軸相對轉(zhuǎn)動滑移，

斷盤上未錯動前的

平行直線運動后不再平行，

而多數(shù)斷層

常兼具這兩種運動。

旋轉(zhuǎn)運動（圖源@文獻[2]）

滑距是指斷層兩盤

實際的位移距離，

是根據(jù)錯動前的一點，

錯動后分成兩個

對應(yīng)點之間的實際距離。

兩個對應(yīng)點之間的

真正位移距離稱為總滑距。

圖源@文獻[1]）

總滑距在斷面走向線上的分量

稱為走向滑距；

在斷層面傾斜線上的分量

稱為傾斜滑距；

在水平面上的投影長度

稱為水平滑距。

總滑距、走向滑距、傾斜滑距

在斷層面上

構(gòu)成直角三角形關(guān)系。

（圖源@geosci.usyd.edu.au）

斷距是指被錯斷巖層在

兩盤上的對應(yīng)層之間的相對距離。

在不同方位的剖面上斷距值不同。

（圖源@fault-displacement-vectors）

地層斷距是指斷層兩盤上

對應(yīng)層之間的垂直距離。

鉛直地層斷距為斷層兩盤上

對應(yīng)層之間的鉛直距離。

水平地層斷距為斷層兩盤上

對應(yīng)層之間的水平距離。

以上三種斷距構(gòu)成

直角三角形關(guān)系，

已知巖層傾角和

上述三種斷距中的任一種斷距，

即可求出其他兩種斷距。

（圖源@Vitor Pacheco）

依據(jù)斷層走向與

所切巖層走向方位的關(guān)系，

斷層可分為以下幾類。

其中，走向斷層的走向與

巖層走向基本一致。

傾向斷層走向與

巖層走向基本直交；

斜向斷層走向與巖層走向斜交；

順層斷層的斷層面與巖層層理等

原生地質(zhì)界面基本一致。

走向與傾向斷層

依據(jù)斷層走向與褶皺軸向

或區(qū)域構(gòu)造線之間的幾何關(guān)系，

斷層可分為縱斷層、

橫斷層和斜斷層。

縱斷層走向與褶皺軸向一致或

斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線基本一致；

橫斷層走向與褶皺軸向直交或

斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線基本直交；

斜斷層走向與褶皺軸向斜交或

斷層走向與區(qū)域構(gòu)造線斜交。

褶皺模型

而根據(jù)斷層兩盤的相對運動，

可將斷層分為以下幾類。

其中正斷層是

斷層上盤相對下盤沿

斷層面向下滑動的斷層，

產(chǎn)狀一般較陡，

以60°左右者較為常見。

正斷層

逆斷層是斷層的上盤相對下盤

沿斷層面向上滑動的斷層。

根據(jù)斷層傾角大小而

分為高角度逆斷層

（傾角大于45°）和

低角度逆斷層

（傾角小于45°）。

逆斷層

逆沖斷層是位移量很大的

低角度逆斷層,

傾角一般在30°左右或更小，

位移量一般在數(shù)公里

(通常指5km)以上。

逆沖推覆構(gòu)造

當逆沖斷層和推覆構(gòu)造

發(fā)育地區(qū)遭受強烈侵蝕切割，

將部分外來巖塊剝掉

而露出下伏原地巖塊，

表現(xiàn)為在一片外來巖塊中露出

一小片由斷層圈閉的原地巖塊，

常常是較老地層中出現(xiàn)一小片

由斷層圈閉的較年輕地層，

這種現(xiàn)象稱為構(gòu)造窗。

構(gòu)造窗和飛來峰（圖源@geologyconcepts）

若剝蝕強烈，

外來巖塊被大片剝蝕，

只在大片被剝露出來的原地巖塊上

殘留小片孤零零的

外來巖體，稱為飛來峰。

飛來峰模型

平移斷層是斷層兩盤

順斷層面走向相對位移的斷層。

規(guī)模巨大的平移斷層常稱為

走向滑動斷層。

走滑斷層

根據(jù)兩盤的相對滑動方向,

又可進一步命名為

右行平移斷層和左行平移斷層，

所謂右行或左行是指

沿垂直斷層走向觀察斷層時，

對盤向右滑動或向左滑動。

右行和左行平移斷層（圖源@ Dale Glasgow）

斷層巖是斷層兩盤巖石

在斷層作用中被改造形成的

具有特征性結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和

礦物成分的巖石。

斷層角礫巖（圖源@Vitor Pacheco）

斷層從產(chǎn)出的構(gòu)造層次上

分為脆性斷層和

韌性斷層(韌性剪切帶)，

斷層巖也相應(yīng)地分為

與脆性斷層伴生的碎裂巖系列和

與韌性剪切帶伴生的糜棱巖系列。

斷層泥（圖源@geologypics）

其中最常見的碎裂巖系

一般包括斷層角礫巖、

碎裂巖、超碎裂巖、?；瘞r

(假玄武玻璃)和斷層泥等。

斷層巖中的藍閃石和綠泥石（圖源@Strekeisen）

斷層運動是復(fù)雜的,

一定規(guī)模的斷層

常常經(jīng)歷了多次脈沖式滑動。

如一條正斷層，

在各次微量滑動中，

雖然上盤以沿傾斜下滑為主，

但也包含多次斜向滑動。

（圖源@James St. John）

對一些現(xiàn)代活動斷層的觀測

已可初步繪出兩盤相對滑動的曲線。

因此，在分析并確定

兩盤相對運動時，

應(yīng)充分考慮其多變性。

兩盤地層的新老關(guān)系

走向斷層中上升盤

一般出露老巖層，

或老巖層出露盤為上升盤

（圖ABDE），但若地層倒轉(zhuǎn)，

或斷層傾角小于巖層傾角，

則老巖層出露盤為

下降盤（圖CF）。

（圖源@文獻[1]）

如果兩盤中地層變形復(fù)雜，

為一套強烈壓緊的褶皺，

那么，就不能簡單地根據(jù)

兩套直接接觸的地層

新老而判定相對運動。

如果橫斷層切過褶皺，

對于背斜，上升盤核部變寬，

下降盤核部變窄，

對于向斜，情況相反。

斷層切割褶皺剖面

牽引構(gòu)造

斷層兩盤緊鄰斷層的巖層，

常常發(fā)生明顯的弧形彎曲，

這種彎曲叫作牽引褶皺。

牽引褶皺（圖源@Branden Alexander）

一般認為這是兩盤

相對錯動對巖層拖曳的結(jié)果，

并且以褶皺的弧形彎曲的突出方向

指示本盤的運動方向。

變形越強烈，

牽引褶皺愈緊閉。

牽引褶皺（圖源@Lynn Recker）

除此之外，

還有一種逆牽引構(gòu)造。

這種逆牽引的彎曲形態(tài)與

正常牽引構(gòu)造的彎曲形態(tài)相反，

即弧形彎曲突出方向

指示對盤運動方向。

擦痕和階步

擦痕和階步是斷層兩盤

相對錯動在斷層面上

因磨擦等作用而留下的痕跡。

擦痕（圖源@Mikenorton）

擦痕是兩盤巖石被磨碎的巖屑和

巖粉在斷層面上刻劃的結(jié)果。

由粗而深端向細而淺端

一般指示對盤運動方向。

擦痕（圖源@Amezcackle）

在斷層滑動面上常有與

擦痕直交的微細陡坎，

這種微細陡坎稱為階步，

階步的陡坎一般

面向?qū)ΡP的運動方向。

階步

羽狀節(jié)理

在斷層兩盤相對運動的過程中，

斷層一盤或兩盤的巖石中

常常產(chǎn)生羽狀排列的

張節(jié)理和剪節(jié)理。

（圖源@文獻[1]）

這些派生節(jié)理與主斷層斜交，

交角的大小因派生節(jié)理的

力學(xué)性質(zhì)不同而有差異。

羽狀張節(jié)理與主斷層所交銳角

一般指示節(jié)理所在盤的運動方向。

斷層角礫巖

若斷層切割并銼碎

某一標志性巖層，

根據(jù)該層角礫在斷層面上的分布

可以推斷斷層兩盤相對位移方向。

有時斷層角礫成規(guī)律性排列，

這些角礫的XY面與

斷層所夾銳角指示對盤運動方向。

斷層角礫巖（圖源@Ser Amantio di Nicolao）

最終，根據(jù)斷層面產(chǎn)狀和

兩盤相對滑動，

即可以確定斷層的類型，

是正斷層、逆斷層或

是平移斷層。

斷層角礫巖（圖源@James St. John）

參考資料：

[1]徐開禮, 朱志澄. 構(gòu)造地質(zhì)學(xué)-第二版[M]. 地質(zhì)出版社, 1989.

[2] RIKE-SLIP AND OBLIQUE-SLIP TECTONICS

[3] Oner Z , Dilek Y . Fault kinematics in supradetachment basin formation, Menderes core complex of western Turkey[J]. Tectonophysics, 2013, 608(6):1394-1412.

[4] Suppe J . Geometry and kinematics of fault-bend folding[J]. American Journal of ence, 1983, 283:684‐721.

[5] Nur A , Ron H , Scotti O . Fault mechanics and the kinematics of block rotations[J]. Geology, 1986, 14(9):746-749.

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