断层中两侧岩块沿其运动的破裂面称为断层面。断层面可以是直立的,但大多数是倾斜的。
2.断层线
断层面与地面的交线,也就是相应的露头线,称为断层线。 3.断盘
断层两侧相对移动的岩块叫做断盘。
按两盘相对位置分,当断层面倾斜时,位于断层面上方的叫上盘,位于下方的叫下盘;当断层面直立时,常用断块所在的方位表示,如东盘、西盘等。
按两盘相对运动方向分,相对上升的一盘叫上升盘,相对下降的一盘叫下降盘。
4.断距
指岩体中同一点被断层断开后的位移量,也叫总断距或真断距。总断距的水平分量叫水平断距,垂直分量叫垂直断距。 2.4.2.2 断层的分类
1. 根据断层两盘岩块相对移动的方向,可分为:
1) 正断层 上盘相对下降或下盘相对上升的断层。
2) 逆断层 上盘相对上升或下盘相对下降的断层。按照断层面的倾角又可将逆断层分为:
(1) 冲断层 断层面倾角大于45°;
(2) 逆掩断层 断层面倾角在25°~45°之间; (3) 辗掩断层 断层面倾角小于25°。
辗掩断层一般规模巨大,常将时代较老的地层推覆到时代较新的地层之上,形成推覆构造。
3) 平移断层 两盘沿断层走向相对移动的断层。
平移断层按对盘运动方向的不同可分为左行平移断层和右行平移断层。
2. 按断层面产状与岩层产状的关系分类
1) 走向断层 断层走向与岩层走向一致的断层; 2) 倾向断层 断层走向与岩层倾向一致的断层; 3) 斜向断层 断层走向与岩层走向斜交的断层。
3. 按断层面走向与褶曲轴走向的关系分类
1) 纵断层 断层走向与褶曲轴走向平行的断层; 2) 横断层 断层走向与褶曲轴走向垂直的断层; 3) 斜断层 断层走向与褶曲轴走向斜交的断层。
4. 按形成断层的力学性质分类
1) 压性断层 由压应力作用形成,其走向垂直于主压应力方向,多呈逆断层形式。
2) 张性断层 在张应力作用下形成,其走向垂直于张应力方向,常为正断层形式。
3) 扭性断层 在剪应力作用下形成,与主压应力方向交角小于45°,常成对出现。断层面平直光滑,常有大量擦痕。
5. 断层的组合类型
1) 阶梯状断层
正断层可以单独出露,也可以呈多个连续组合形式出露。若干条产状大致相同的正断层平行排列,在剖面上各个断层的上盘呈阶梯状向同一方向依次下降,这样一些断层的组合类型称阶梯状断层。
2) 地堑和地垒
两组走向大致平行的正断层,其中间地层为共同的下降盘,两边地层相对上升的断层组合形式,称为地堑。两组走向大致平行的正断层具有共同的上升盘,两边岩块相对下降的断层组合形式,称为地垒。
3) 叠瓦式构造
由一系列平行的逆断层排列组成,从剖面上看,各断层的上盘依次上冲,形似屋顶瓦片样依次叠覆,叫做叠瓦式构造。 2.4.2.3 断层的鉴别
断层可以用各种方法来识别。 1.构造上的标志
任何线状或面状的地质体,如地层、岩脉、岩体、变质岩的相带、不整合面、侵入体与围岩的接触界面、褶曲轴线、早期断层的断层线等在平面或剖面上的突然中断、错开等构造的不连续现象是判断断层存在的一个重要标志。
2.地层上的标志
一套顺序排列的地层,由于走向断层的影响,常造成部分地层的重复或缺失现象。
3.断层的伴生现象
断层形成时,由于断层面两侧岩块的相互滑动和摩擦,在断层面(带)上及其附近常会形成一些构造伴生现象,如断层面上的擦痕、摩擦镜面、滑动槽子、岩层的牵引弯曲等,也可用来帮助判断断层的存在与否。
4.地貌、水文地质及植被上的标志 1) 断层崖和断层三角面 2) 断层湖、断层泉 3) 错断的山脊、急转的河流
4) 植物也可作为参考,有时沿断层两侧因岩性不同,而生长截然不同的植物群落,有判断一条断层是否存在,主要是依据地层的重复、缺失和构造不连续这两个标志。其他标志只能作为辅证,不能依此下定论。 2.4.2.4 断层运动方向的判别
断层上、下盘运动方向,可由以下几点判别: 1.根据两盘地层的新老关系 2.褶曲核部地层宽度的变化 3.根据牵引构造 4.根据标志层的错动 5.断层角砾岩 6.擦痕和阶步
2.4.2.5 确定断层的形成时期
确定断层形成的先后,特别是确定最新断层的形成时代,对判断地壳的稳定性有重要意义。确定断层形成时期的方法有:
1.利用不整合接触关系
2.利用断层与地层、岩体及其他地质体的切割关系 2.4.2.6 研究断层在工程上的意义
断层一般从以下几个方面对工程建筑产生影响。
1. 2.
断层降低了地基岩体的强度及稳定性。
在地下工程施工中,断层的存在极易引起坍塌甚至冒顶、支撑受压
折断、坑道变形、衬砌严重开裂、渗漏水等。
3.
断裂破碎带不仅岩体破碎,常夹有许多断层泥,而且断层上、下盘
的岩性也可能不同,如果在此处进行工程建筑,有可能产生不均匀沉降。
4. 5.
沿断层破碎带地段易形成风化深槽及岩溶发育带。
断层可增大岩石的透水性和含水性,断裂构造破碎带常为地下水的
良好通道,断层的交叉处常是地下水出露的地段,地下水的出露也常为断裂构造所控制。
6.
构造断裂带在新的地壳运动影响下,可能发生新的移动。
当工程通过断层地带时,应注意以下几点:
(1) 在勘测设计阶段,必须认真进行断层的野外调查、测绘和勘探工作,掌握其性质、规模、活动性等问题。
(2) 断层带的地质条件很差,必须做好相应的预防措施,以防断层可能对施工造成的危害。
(3) 工程建筑物的位置应尽量避开断层,特别是较大的断层带,必须避开活动断层和与线路平行的、交角小的断层。如果工程一定要通过断层,最好是尽量垂直断层的走向通过。 2.5 地质年代
地质年代是指一个地层单位或地质事件的时代和年龄。地质年代包含两种意义,其一是地质事件从发生至今的年龄,称为绝对年代,其二是各种地质事件发生的先后顺序,称为相对年代。 2.5.1 绝对年龄
绝对年龄是利用岩石中残留的放射性元素的蜕变,测定岩石形成后所经历的实际年代(龄),是用距今多少年来表示的。 2.5.2 相对年代
相对年代是指根据岩石的相对新老关系(形成的先后顺序)建立起来的时代顺序。相对年代主要是依据岩层的沉积顺序、生物演化规律和岩层间相互的接触关系等方面来确定的,只能表示先后顺序,不包括各个时代延续的长短。
2.5.2.1 地层层序律
当沉积岩形成后,在岩层未发生逆掩断层和倒转的情况下,地层剖面中岩层保持着正常的顺序,先形成的岩层在下,后形成的岩层在上,上覆岩层比下伏岩层新。这个明显的原理称为“地层层序律”。地层层序法是确定地层相对年代的基本方法。
若岩层经剧烈的构造运动,地层层序倒转,就需利用沉积岩的泥裂、波痕、雨痕等层面构造特征,来恢复原始地层的层序,确定其新老关系。 2.5.2.2 生物演化律
地质时期越古老,生物结构越简单;地质时期越新,生物结构越复杂。岩石中埋藏的生物化石也体现了这一规律。因而可对比岩石中的化石种属来确定岩石的新老关系。
在不同地质年代沉积的岩层中,都含有不同特征的古生物化石。含有相同化石的岩层,无论相距多远,都是在同一地质年代中形成的。 2.5.2.3 岩性对比法
在一定区域内,同一时期形成的岩层,其岩性特点通常应是一致的或近似的。因此,可以将岩石的组成、结构、构造等岩性特点,作为岩层对比的基础,从而确定某一地区岩石地层的时代。但此法具有一定的局限性,因为同一地质年代的不同地区,其沉积物的组成、性质并不一定都是相同的;而同一地区在不同的地质年代,也可能形成某些性质类似的岩层。 2.5.2.4 地层接触关系法
地层间接触关系,是构造运动、岩浆活动和地质发展历史的记录。 在一定地质时代内形成的一套岩层(不论是沉积岩层、还是岩浆岩和变质岩层)统称为那个时代的地层。地层的接触关系是指上下地层之间在空间上的接触形式和时间上的发展状况,它直接从一个侧面记录了地壳运动的发生和演化历史。
1.沉积岩之间的接触关系
从成因特征上,可将沉积岩地层的接触关系分为整合接触关系和不整合接触关系两种基本类型。
1) 整合接触关系