⑵节理与褶皱的关系 构造节理与褶皱、断层紧密相伴,是受其控制的派生构造,现简单介绍褶皱形成过程中的伴生节理:
1)褶皱形成前的节理
当原始水平岩层受到水平方向的侧向挤压时,会场产生一系列构造变形。在未形成褶皱之前,在岩层面上会形成一组共轭“X”型剪节理,节理面垂直岩层面,走向与主应力成45o角斜交,这种节理叫早期平面“X”型剪节理。与此同时,还可形成与挤压方向平行的早期横张节理(图21上)。
2)褶皱形成初期的节理
在水平侧向挤压形成褶皱的初期,在褶皱转折端顶部会形成平行褶皱枢纽(垂直主应力)方向的纵张节理及层间剪节理,纵张节理垂直于岩层面,呈上宽下窄的楔形,层间剪节理平行于层面(图21下)。
3)褶皱形成后期的节理
褶皱形成后期,水平侧向挤压力与岩层面不再平行,而成一定的角度,此时在横剖面上会产生一组“X”型剪节理,它与岩层面的交线平行于褶皱的枢纽方向,其走向也平行于褶皱的枢纽方向(图21中)。
2.断层
⑴断层的要素
断层的基本组成部分称断层的要素,它包括断层面、断盘及反映断层空间位移的断距(图22)。
1)断层面:岩体被断开,发生错动的破裂面,称为断层面。断层面在局部可以是平坦的,但通常是不规则的, 波状起伏的。多数断层,特别是大断层,其断层面并不是一个单一的“面”,而是一个“带”。这个带由一系列密集的破裂面组成,沿破裂面方向分布着搓碎的岩屑、岩块而成为断层带或断层破碎带。断层带的水平宽度从数厘米到上百米。一般来说,
断层规模愈大、发展的时间愈长,断层带愈宽。断层面与地面的交线称断层线,断层线可以是直线,也可以是曲线。断层线的平面形态受地形、断层面产状的影响,可用“V”型法则,根据断层线的形态,判断断层面的产状。
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2)断盘:断层面两侧沿断层面发生位移的岩体叫断盘。当断层面倾斜时,断层面上方的岩体称为上盘,下方的岩体称为下盘。按其运动方向,相对上升的一盘称为上升盘,相对下降的一盘称为下降盘。
3)断距:断盘相对移开的距离叫断距。其中两盘同一点断开后的实际距离称总滑距。总滑距在断层走向线上的分量叫走向滑距,在断层倾向线上的分量叫倾向滑距。实际工作中断开后的同一点很难确定,通常用断开后同一层的相对位移来计算断距。其中断层两盘断开层之间的垂直距离叫地层断距,对应层之间的铅直距离叫铅直地层断距,而对应层之间水平错开叫水平断距(图23)。
⑵断层的主要类型
断层的分类有几何法和成因法,但主要采用几何分类法。当根据断层的走向与岩层的走向关系平行还是垂直进行分类时,可分为走向断层、倾向断层。当根据断层走向与褶曲轴向的关系是基本一致,还是近于直交或斜交进行分类时,可分纵断层、横断层和斜断层。但现场常用的是根据断层两盘的相对位移关系,分以下类型:
1)正断层:上盘相对下降,下盘相对上升的断层(图24A),主要是由区域水平
。
拉伸背景下的重力作用引起的,断层面倾角一般较陡,常在45以上。
根据正断层形成过程中其断层面和两侧岩层面是否发生旋转可分为四种: ①非旋转平面式正断层
断层面和岩层面为平面,均未发生旋转,仅有正向倾滑(图25)。 ②旋转式平面正断层(掀斜断层)
在断层的演化过程中,断块体(包括断层面及上下断盘)绕平行断层走向的水平轴在剖面上发生整体旋转,而断层面仍保持平面形态(图26)。
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③铲式正断层
断层面上凹成铲状,上盘断块相伴发生逆牵引变形,形成一个“半背斜”。这种断层是在上盘沉积过程中断面同步缓慢旋转形成的(图27)。
④坡坪式正断层
在剖面上断层面由较陡的“断坡”和较缓的“断坪”连接成台阶状,上盘岩层在断层形成过程中发生复杂的旋转掀斜,这种断层可视为由多个旋转平面式正断层和铲式断层衔接组合而成的复杂的旋转类正断层。(图28)
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2)逆断层:上盘相对上升,下盘相对下降的断层(图24B)。主要由水平挤压作
。
用而形成,断面倾角较正断层缓。当断面倾角大于45时,叫逆冲断层;当倾角小于45。时叫逆掩断层;当断层面十分平缓,推移距离在数公里以上的大逆掩断层又称推覆构造。推覆构造通常呈现老地层在上,新地层在下的特征,推覆构造的上盘岩石自远处推移而来,因而叫外来岩块或推覆体;下盘岩块叫原地岩块。推覆构造的上盘岩体遭受剥蚀而局部露出的原地岩块,称做构造窗(图29之F)。如果上盘岩体遭受强烈剥蚀,仅存零星岩块残留在原地岩块上,则称飞来峰(图29之K)。
3)平移断层:两盘沿断层面走向作水平移动的断层为平移断层(图24C)。主要由不均匀侧向挤压引起的水平剪切作用形成的。
4)枢纽断层:断层两盘围绕某点旋转,表现为断层的不同部位位移量有规律地变化,这种断层叫枢纽断层(图30)。枢纽断层的旋转有两种情况,图左侧是围绕断层的一端旋转,表现为横过断层走向各剖面上的位移自端点沿走向逐渐加大。图右侧旋转点位于断层中部,表现为旋转点两侧相对位移方向相反,上盘在后侧上升而在前侧下降。枢纽断层主要由构造扭动力造成。
⑶断层的组合类型
同一地区同一时期在同一应力作用下形成的断层是有共生组合关系的。在一个地区发现断层后,可根据它们的共生组合规律,寻找未发现的断层。断层的组合型式可以从平面上和剖面上进行观察。
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1)平面组合类型
常见的断层平面组合类型有如下几种(图31)。
①平行式断层
平行式断层由若干条走向大致相同的断层组合而成。组成平行式的断层可以是正断层、逆断层,也可以是平移断层。同一组合内的各条断层的断面倾向可以相同,也可以相反,但其性质应该是相同的,即正断层只能与正断层组合在一起,逆断层只能与逆断层组合在一起,平移断层也只能与平移断层组合在一起。平行式组合的断层常具有等规模性和等间距性,即同一组合内各断层的规模大致相当,相邻两条断层之间的距离大致相同(图31a)。
②雁列式断层
雁列式断层由同性质的若干条断层在平面上呈雁行式排列而成,也有等规模性和等间距性。正断层、逆断层、平移断层均可各自组合成雁列式。雁列式断层的存在与剪切构造应力有关(图31b)。
③帚状断层
帚状断层由若干条弧形断层组合而成,它们向一端收敛,向另一端撒开。在帚状断层的旁侧常存在高级别的主干断层,正是主干断层的活动导致了帚状断层的形成。帚状断层可以出现在平面上(图31c),也可以出现在剖面上(图32)。平面上的帚状断层常具有平移性质,主干断层也具有平移性质,两者的旋向是相同的,即主干断层为左旋,帚状断层也为左旋。帚状断层不仅具有剪切性质,而且具有张性或压性。若帚状断层凸侧盘相对凹侧盘向收敛方向移动,则帚状断层具有挤压性质,常为压剪性断层(图32b);若凸侧盘相对凹侧盘向撒开方向,侧帚状断层具有引张性质,通常为张剪性断层(图32c)。
④环状断层和放射状断层
环状断层由若干条弧形或半环状断层围绕一个中心呈同心圆状排列而成(图31d)。放射状断层由若干条自一个中心呈辐射状排列而成(图31e)。环状和放射状断层往往是隆拱作用引起的,是正断层的组合类型。两者可以在同一构造上产出,也可以单独发育。
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