二、断层的分类

为了认识断层的几何规律和成因,可以从以下几个方面对其进行分类。

(一)根据断层走向与两盘岩层产状的关系分类(图 7-70)

  1. 走向断层 断层的走向与岩层的走向一致。

  2. 倾向断层 断层的走向与岩层的走向垂直。

  3. 斜交断层 断层的走向与岩层的走向斜交。

  4. 顺层断层 断层与岩层面大致平行。

(二)根据断层走向与褶曲轴或区域构造线的关系分类(图 7-71)。

  1. 纵断层 断层的走向与褶曲的轴向或区域构造线一致。实际上,纵断层基本是走向断层。

  2. 横断层 断层的走向与褶曲的轴向或区域构造线直交。实际上,横断层基本是倾向断层。

  3. 斜断层 断层的走向与褶曲的轴向或区域构造线斜交。实际上,斜断层基本是斜交断层。

(三)根据断层两盘相对位移的关系分类

  1. 正断层 上盘相对下降,下盘相对上升的断层叫正断层(图 7-72)。断层面的倾角一般较陡,多在 45°以上。正断层后相当层间出现拉开的一段水平断距,如图 7-72C 中的 bc 一段,说明正断层是在张力或重力作用下形成的。正断层的规模有大有小,断距从小于 1m 到数百米;断层线从数米到数百千米以上,一般比较平直。

  2. 逆断层 上盘相对上升,下盘相对下降的断层叫逆断层(图 7-73)。逆断层后相当层间出现一段掩覆现象,即上盘掩盖下盘的现象,如图 7-74C 中 bc 一段,说明逆断层主要是在水平挤压力作用下形成的。逆断层又可根据断层面的倾角分为:

(1)冲断层指高角度的(倾角大于 45°)的逆断层(图 7-74),断层线比较平直。

(3)推覆构造如果规模巨大、断层面倾角平缓(一般小于 30°)并呈波状起伏、上盘沿断层面远距离推移(数千米至数万米),这样的逆掩断层称为推覆构造,又称逆冲推覆构造或辗掩构造。大规模的逆掩断层或推覆构造所表现的突出特征是:老岩层推覆在新岩层之上(图 7-75)。这些盖在较新岩层之上的来自远处的老岩层,称为外来岩块或推覆体;相对地停留在原地的岩层岩块,称为原地岩块或下伏岩块。如果在推覆构造的上盘岩块中, 由于差异侵蚀局部露出下盘的较新的原地岩块,这种构造称为构造窗。相 反,如果由于强烈侵蚀,上盘的外来岩块只局部残留于较新的原地岩块之 上,这种构造称为飞来峰。构造窗和飞来峰,在平面图上都表现为和周围的岩层呈断层接触,构造窗表现为新岩层的周围都是老岩层,而飞来峰则是老岩层的周围都是新岩层。

构造窗可以暴露下伏岩块的信息,可提供探矿和开采的有利条件。飞来峰则常形成老岩层压在新岩层之上的孤立或峻拔山峰,如河北下花园鸡鸣山海拔 1200 多米,就是中元古界白云质灰岩推覆在中生代侏罗纪煤系地层之上的一个飞来峰。河南登封石门村附近也有一个飞来峰构造(图 7-76、7- 77)。

逆断层特别是逆掩断层及推覆构造,其形成与强烈的水平挤压作用有关。如图 7-78 所示,这种断层的特点是:断层常与倒转褶皱、平卧褶皱等伴生;岩层受水平压力褶皱,由倾斜、倒转、平卧到翼部(倒转翼)变薄而断裂,断层一般发生在倒转翼上;推覆体盖在新岩层上,上下盘的相当层有

很长一段距离的掩覆。如果在平面图上看,断层线与褶曲轴的走向大体一致,故多为纵断层或走向断层。由于推覆构造是因褶皱受侧压发展而来,故又称褶皱推覆构造。近年对于推覆构造的成因,又提出另外新的认识,后面还要讲到。

  1. 平推断层 指断层两盘沿着断层面在水平方向发生相对位移的断层,又叫平移断层(图 7-79)。实际上无论是正断层或逆断层,很多是斜向滑动的,如果其走向断距大于倾斜断距,皆可归入平推断层一类。平推断层往往是在褶曲形成过程中在水平剪切应力作用下产生的,断层走向常与褶曲轴垂直或斜交,断层面多近于直立。

  2. 枢纽断层 前述各种断层,其两盘位移都是直线运动的,但有些断层运动具有旋转性质,好像上盘围绕着一个轴作旋转运动,这样的断层叫枢纽断层或旋转断层。两盘运动方式有两种情况,一种如图 7-80A 和图 7-81 所示:旋转轴位于断层的一端,其特点是在同一条断层的不同地段其位移量不等;另一种如同图 B 所示:旋转轴位于断层的中间,其特点是除了位移量随断层不同地段而变化外,还表现为在旋转轴的两侧,一侧为正断层,一侧为逆断层。在自然界这种带有枢纽旋转性质的断层是屡见不鲜的。

(四)根据断层的力学性质分类

断层是在一定的地应力作用下产生的,而地壳内岩石所受的力不外是张应力、压应力和扭(剪切)应力,但更多的时候是张应力兼扭应力和压应力兼扭应力。因此,可以把断层分为张性、压性、扭性、张性兼扭性(张扭)、压性兼扭性(压扭)等五种(最后两种也可以是扭张或扭压)。

根据李四光的地质力学理论,把在野外经常见到的岩层褶皱、节理、断层等地质构造现象,都叫作构造形迹。任何构造形迹在空间上的方位都可以用平面或曲面来表示,这些面称为结构面。有些结构面,如褶曲轴面实际并不存在,是一种标志性结构面;另有些结构面,如破裂形成的不连续界面, 如断层面、节理面等,是实际存在的,是一种分划性结构面。结构面与地表的交线叫构造线。

  1. 张性断层 断层面一般较粗糙;断层带较宽或宽窄变化悬殊,其中常填充构造角砾岩,如尚未完全胶结,常形成地下水的通道;沿着断层裂缝常有岩脉、矿脉填充。正断层多属于张性断层。

  2. 压性断层 断层面的产状沿走向、倾向常有较大变化,呈波状起伏; 断层带中破碎物质常有挤压现象,出现片理、拉长、透镜体等现象;断层两侧岩石常形成挤压破碎带,为地下水运移和储集提供了有利条件,而断层带本身由于挤压密实,反倒形成隔水层;断层两盘或一盘岩层常直立、或呈倒转褶皱、牵引褶皱;断层带内常产生一些应变矿物(受压受热重结晶)如云母、滑石、绿泥石、绿帘石等,并多定向排列。逆断层多属于压性断层。

  3. 扭性断层 断层面产状较稳定;断层面平直光滑,犹如刀切,有时甚

至出现光滑的镜面;断层面上常出现大量擦痕、擦沟等;断裂面可以切穿岩层中的坚硬砾石和矿物;断裂带中的破碎岩石常辗压成细粉,出现糜棱岩, 有时也出现一些应变矿物如绿泥石、绿帘石等。平推断层多属于扭性断层。

对于扭性断层相对扭动方向,常用左行、右行或反扭、顺扭等术语来表示。判别的方法是:如图 7-82 所示,我们站在断裂的一端,面对断层,如左边一盘向自己方向移动就叫左行或叫反扭(反时针);如右边一盘向自己方向移动就叫右行或叫顺扭(顺时针)。

  1. 张扭性断层 自然界纯张纯压的断层,事实上并不多见,而是多少带一些扭动。如某些上盘沿着断层面斜向往下滑动的正断层,即带有张扭性质。如果走向断距大于倾向断距,那就向真正的扭断层过渡了。这种断层具有张性和扭性断层的特点,断层面上常显示上盘斜向滑动的擦痕,断裂有时呈雁行状排列。

  2. 压扭性断层 上盘沿着断层面斜向往上推动的逆断层,带有压扭性质。如果走向断距大于倾向断距,便向着扭断层过渡。这种断层具有压性和扭性断层的特点,断层面小范围内显示光滑平直,大范围内常呈舒缓波状; 断层面上斜冲擦痕和小陡坎(阶步)发育;其它特点多与压性断层相似或相同。