规律断层

岩层或岩体在构造应力作用下，发生破裂，并沿破裂面两侧岩块发生明显位移的构造。断层在地壳中广泛发育，常常构成一定地区的构造格架，区域性的大断层不仅控制或影响区域地质的结构和发展，而且以其为背景形成区域成矿带;矿区内的断层，有的控制着矿床分布、矿体的形态产状和矿石品位的贫富，有的则对矿体起破坏作用，使矿床开采复杂化。对断层的调查、观察、测定其产状要素、确定其类型、分析它与成矿的关系，对指导开采十分重要。

断层要素：指断层的几何要素，包括断层面、断层线、断盘、滑距、断距等。(1)断层面：即岩层或岩体的破裂和错位面，其产出状态由该面的走向、倾向、倾角确定。(2)断层线：指断层面与地面的交线，即断层在地表的出露线。(3)断盘：指断层面两侧的岩块。断层面倾斜时，面的上侧岩块叫上盘；下侧岩块称下盘；断层面垂直时，则两盘以方位命名，如东盘、西盘、南盘、北盘等。(4)滑距：指断层面上同一地质现象点错断后的实际距离称总滑距；总滑距在断层面走向线上的分量叫走向滑距；总滑距在断层面倾斜线上的分量为倾斜滑距；总滑距在水平面上的投影长度称水平滑距。(5)断距：断层面上对应层之间的垂直断距；对应层间的水平距离称水平断距。

断层的工程地质性质：①逆断层面呈舒缓波状，有时有镜面，挤压面常集中出现构成挤压带，断层面矿物定向排列，抗剪强度低，常具有隔水性能。②正断层面粗糙，有时呈锯齿状，抗剪强度较逆断层高，透水排水性能好，常为地下水的通道，在石灰岩地区容易沿其形成喀斯特洞穴。③平移断层面平直光滑，有镜面，产状稳定，倾角一般较陡，延伸长，在平面上常成X形分布，抗剪强度亦较低。

断层发育的 3 个阶段:

阶段1：初始发育阶段。断距较小，沉积和成岩作用控制的垂直各向异性产生顺层间断面， 断层垂向具分段特点，泥岩层中发育大量的向下变形的张性缓冲区(Releasing dip relay)，泥岩层厚度越大，缓冲区越宽。

阶段2：过渡形变阶段。断层沿间断面剪切，产生次生裂缝或与顺断层滑动的斜裂纹。断层形成时伴生的微小裂缝具有定向性， 其方位与 Riedel 剪切一致，在富泥地层中，断距增大形成泥岩涂抹的概率很高 。

阶段3：断层形成阶段。随着断距的进一步增大，断层下降盘的泥岩源层变形，可能使涂抹的泥岩层厚度变薄，从而失去连续性。岩石块状发生破裂、旋转，破碎的块体沿断层向下混杂。断裂带由构造变形拉长的断层核和两侧的破坏区域复合组成。断层发育阶段的识别是研究断层封闭性评价的基础，通常用泥质源岩层厚度和断距的比值来区分不同阶段：断层在初始—过渡阶段，断距为60～80 m时， 泥岩层厚度与断距比值0.007；在断层形成阶段，断距为 600 m 时 这一比值约为0.0009。泥岩涂抹层在断层发育时已形成，后期厚度不再增加。在断层位移较小时，涂抹的泥岩能保持连续，随着断距的增大，泥质沿断层分布变分散、涂抹厚度逐渐减少，至这一距离约为泥质源岩层厚度的6～8 倍时，单个或互层的涂抹层将存在缺口，出现封闭上的泄漏点，可以推测，泄漏点与SGR、SSF等比值上的临界值具有对应关系。2100433B

隧道围岩稳定性是隧道开挖过程中备受关注的一个问题，围岩一旦失稳，造成隧道塌方， 会给施工带来很大的损失。断层是隧道开挖过程中最常见的不良地质现象，有断层分布的区段是隧道围岩最不稳定的区段之一，断层及其破碎带又是岩溶发育地区溶洞水、地下暗河和岩溶淤泥带等岩溶水的最主要发育场所 ；封闭条件好的断层及其破碎带，也是煤系地层中高压、高量瓦斯的主要聚集空间。规律断层是指沿重力或层理方向形成的断层，一般称为正断层或顺层断层。正断层岩石破碎不太强烈，角砾岩多带棱角，糜棱岩不发育，没有显示强烈挤压特点的复杂小褶皱。主要发育于构造变动轻微地区、褶皱带的覆盖层和活化褶皱带。而在构造变动强烈的地区，正断层则作为其他构造的伴生派生构造出现，占次要地位 。

国内外学者通过大量野外观察发现，断距大于几米的断层一般伴随某些构造(节理、变形条带、滑移面、断层泥和角砾岩等)，具有复杂的内部结构。岩层受构造应力的作用，沿应力集中带产生了一系列不同规模的密集破裂面，继而形成断层。两盘岩层的相对运动，使该带岩石受到揉皱、挤压而变成独立的岩层单位。一般将两盘之间变形强烈的地质体称为断裂带。Caine 等在研究断层对流体的导、 阻水等水文地质特征时，提出了断裂带内部结构的3 分模式:①断层核:包括断层滑动面以及断层角砾岩、碎裂岩和断层泥等断层岩充填部分；②破裂带:断层核外侧断层从属构造，如次级断层、裂隙、断层褶皱发育带等；③围岩:破裂带外侧的正常岩层，性质基本不变。国内多从应用角度，将断裂带划分出破碎带、诱导裂缝带和围岩 3 部分基本上与Caine 提出的断层核、破裂带和围岩相对应。破碎带包括断层岩和内部伴生的小断层、裂隙以及小褶皱。破碎带宽度与断距存在 1∶10～1∶100 的关系，通常断层破碎带宽度很窄，小断层仅有2～3 cm宽，大的断层10 ～20 m 宽。尽管宽度普遍较窄，破碎带却吸收了断层的大部分变形，在构造强烈活动时，还产生断层泥和构造透镜体， 这些断层岩通常被内部伴生的裂缝截切，并与后者大角度相交。诱导裂缝带发育的规模比破碎带大得多，宽度为数百米，变形程度却相对要低， 岩层多被裂隙化。破碎带中常见的变形岩石有以下几种:断层角砾岩、碎裂岩、糜棱岩，还有断层泥和断层玻化岩等，统称为断层岩。对断层岩的命名和分类已有多种方案，普遍接受的方案是把断层作用及断层产物区分为脆性的和韧性的2种:前者包括断层角砾岩、碎裂岩和断层泥，后者主要是糜棱岩类。在地壳深部发育韧性剪切带，但在浅层次或地表总是表现为脆性剪切带， 断层玻化岩不大常见， 数量也比较少。①断层角砾岩:在断层形成过程中，原岩遭受相对挤压、引张或错动成角砾状，被破碎细屑充填胶结或有部分外来物质胶结的岩石，角砾有时呈被压扁或磨圆状产出。一般认为，可识别的角砾碎屑含量大于 30% 的称为断层角砾岩，角砾碎屑含量小于30%的则称为断层泥。②碎裂岩:原岩岩块在断层摩擦作用下，发生裂隙化和块体旋转作用，形成粒径较大的碎斑(岩粒和碎粒)和粒径细小的基质(岩粉)，通常具有特殊的碎斑状结构。碎裂岩形成后，可具有胶结特性，也可能仍为松散结构，取决于围岩压力等条件，在高围压地层中，胶结的碎裂岩可形成流体运移的良好屏障。③断层泥:断层泥形成过程比较复杂，大致过程是，在断层作用的反复压碎和研磨下，岩石被粉碎成岩屑和岩粉，在地下水的作用下，部分物质形成粘土矿物。断层泥一般由粘土矿物(蒙脱石、高岭土、伊利石和绿泥石等)和岩屑及少量碎粒组成。宏观上断层泥一般呈脉状、 带状沿断层面产出，宽度从几厘米到数十米不等，断层泥作为软弱夹层对地质体的强度有明显的影响。在构造应力场作用下，往往产生一系列与断层平行的剪破裂，形成的诱导裂缝与断层是同一应力场下的产物，只是规模大小不同而已。诱导裂缝的分布不仅受次级构造应力场影响， 还与岩石的力学性质有关， 裂缝发育的方位取决于岩石的力学性质和断层的活动规模。诱导裂缝在断层中央部位最大， 在断层末端应力释放区、断层的交叉、分枝及弯曲的外凸部位是应力相对集中区，往往形成复杂的裂缝系统， 并且由于断层内部结构的不对称，通常断层上盘裂缝密度高、宽度大， 下盘裂缝密度小或不发育。断层两盘地层岩性也影响断层结构， 砂岩、 灰岩等脆性地层中， 发育的断层常由断层岩和伴生裂缝 2个部分组成，泥岩、盐岩等塑性地层中断层表现为几条充填断层泥大裂缝的组合，诱导裂缝带不发育。对于同沉积断层而言，浅部断距小、沉积物未固结成岩，深部断距大、沉积物成岩作用强，断距随深度变化这一差异造成同沉积断层内部结构的垂向差异，自浅至深表现为“裂缝带→裂缝带与主裂缝的组合→上、下诱导裂缝带与滑动破碎带的组合”的渐变过程。

能产生大震和具有以下至少一点特征的活断层是能动断层：

在3.5万年以来至少产生过一次近地表或在地表发生的运动。

发生过地震运动（3.5级或者更高），并且有仪器测定的记录其精确度能够证明地震运动与断层有直接关系。

对于能动断层来说，断层一边发生地震运动，另一边也会受到影响。

仪器记录到历史上有小震活动产生，且跟断层有关。

能动断层（capable fault）

可能引起地表或近地表明显错动的断层。2100433B

环状断层断层研究的内容

断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方面反映出来，形成了所谓的断层标志，这些标志是识别断层的主要依据。

环状断层地貌标志

断层崖　由于断层两盘的相对滑动，断层的上升盘常常形成陡崖，这种陡崖称为断层崖。盆地与山脉间列的盆岭地貌是断层造成一系列陡崖的典型实例。

断层三角面　断层崖受到与崖面垂直方向水流的侵蚀切割，乃形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖，即断层三角面。

环状断层地貌标志

错断的山脊　往往是断层两盘相对平移的结果。

横切山岭走向的平原与山岭的接触带 往往是规模较大的断裂。

串珠状湖泊洼地 往往是大断层存在的标志。这些湖泊洼地主要是由断层引起的断陷形成的。

泉水的带状分布　往往也是断层存在的标志。

念青唐古拉南麓从黑河到当雄一带散布着一串高温温泉，是现代活动断层直接控制的结果。

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。

环状断层构造标志

如果线状或面状地质体在平面上或剖面上突然中断、错开，不再连续，说明有断层存在。右下图示断层造成的构造线不连续现象。为了确定断层的存在和测定错开的距离，在野外应尽可能查明错断的对应部分。

构造强化是断层可能存在的重要依据。构造强化现象包括有：岩层产状的急变和变陡；突然出现狭窄的节理化、劈理化带；小褶皱剧增以及挤压破碎和各种擦痕等现象。　构造透镜体是断层作用引起构造强化的一种现象。断层带内或断层面两侧岩石碎裂成大小不一的透镜状角砾块体，长径一般为数十厘米至二、三米。构造透镜体有时单个出现，有时成群产出。构造透镜体一般是挤压作用产出的两组共轭剪节理把岩石切割成菱形块体后，其楞角又被磨去形成的。包含透镜体长轴和中轴的平面，或与断层面平行，或与断层面成小角度相交。 在断层带中或断层两侧，有时见到一系列复杂紧闭的等斜小褶皱组成的揉褶带。揉褶带一般产于较弱薄层中，小褶皱轴面有时向一方倾斜，有时陡立，但总的产状常常与断层面斜交，所交锐角一般指示对盘运动方向。

断层岩的发育和较广泛产出也是断层存在的良好判据。

环状断层地层标志

地层的重复和缺失是识别断层的主要依据。

环状断层岩浆活动与矿化标志

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，因此，如果岩体、矿化带或硅化等热液蚀变带沿一条线或带断续分布，常常指示有大断层或断裂带存在。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。

环状断层岩相和厚度标志

如果一个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：一种情况是控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层的活动，引起沉积环境沿着断层发生明显变化，岩相和厚度因而发生显著差异；另一种情况是，断层的远距离推移，使相隔甚远的岩相带直接接触。 查明和确定断层是研究断层的基础和前提。在地质调查中，应注意观察、发现和收集指示断层存在的各种标志和迹象，同时结合其他地质条件和背景加以综合分析。2100433B

逆冲断层系统是指几何学、运动学和动力学机制上密切相关的·由两个以上的逆冲断层及相关的冲断席组成的冲断层带，包括双重逆冲构造、叠瓦状障断系和三角带等构造样式。

逆冲断层双重逆冲构造

双重逆冲构造是由底部的底板逆冲断层和顶部的顶板逆冲断层及此于其问的次级叠瓦式直冲断层和断片组合而成的逆冲断层系统，简称双重构造(duplex).顶板逆冲断层和底板逆冲断层在前锋和后缘汇合·构成一个封闭体系。如果各处瓦状次级断层在上部没有连成顶板逆冲断层，则构成叠瓦扇。双重构造的叠瓦断片形态可以呈膝折式挠曲，也可形成拉长的背斜一向斜对。根据断片产状、次级差冲断层倾向及其排列关系，可将双重构造分为倾向眼陆式(后倾式)、倾向前陆式(前ffi式)和背形势发式(叠瓦堆垛)了种型式。三种类型中以倾向腹陆式最常见、在走向上双重构造断交块可以变成分支断层或者是叠瓦扇。双重构造的成因模式一般假定为一前展式或背驮式逆冲断层发育序列，每条较早的断层叠置在较晚的断层之上·每个冲断席(断交石)内的地层呈宽的S或Z字型，首尾均被断层切断，形成一个小型的断弯褶皱。

逆冲断层叠瓦状冲断系和叠瓦扇

叠瓦状冲断系由一系列形状、大小相近和倾向一致的直冲断层组成，逆障断层之间的冲断席体呈叠瓦状。如果一系列倾向一致的逆冲断层向下产状逐渐变缓并归并于底部的逆冲断层，向上呈扇状发散·则称之为叠瓦扇(imbricatethrust fan).最大位移量位于前端的叠瓦扇称为锋缘逆冲断层系(leading thrustsystem)，最大位移量位于尾端的叠瓦扇称为尾绦逆冲断层系(trailing thrust system），

叠瓦状障断系可以是由一叠加的断展褶皱系统构成，也可以由具有前缘分叉线的双重构造经剥蚀而形成，叠瓦状冲断系内的断层一般有一个发育的时网序列，若逆冲断层的活动时间沿冲断方向变新，则称为前腿式或背驮式逆冲断层，反之则称为后展式逆冲断裂。此外在叠瓦状冲断系的发育过程中，常常形成与主逆冲断层逆冲方向相反的次级断层，称为反冲断层或者后冲断层。逆冲断层与相邻的逆冲断层相背逆冲，其间的断夹块则形成所渭的冲起构造。若相对逆冲，其间的断夹块则构成直冲三角带构造。

逆冲断层三角带或构造楔

三角带(triangle zone)或构造楔(tectonic wedge)由两个相互连接的、逆冲方向相反的逆冲断层区段川限的一个楔形区构成。这两个断层区段可以是两个断坡段、也可以是分别是断坡和断坪，两者的交点即楔端点。沿两个断层段的滑动调节着慌端点传播引起的变形，形成褶皱。三角带或构造楔的基本特点是在三角带冲断系中前冲断层和后冲断层同时发育，地层在座形体端点限制的活动相面之内发生褶皱变形；后冲断层的下盘发生褶皱，同时前降断层向前陆方向的滑移致使上盘地层抬升，此类背斜具有指示意义，可作为判断深部构造锲形体存在的直接依据。