断层的性质与特征

断层性质与特征
一、问题的提出
生产实践中,经常遇到一些问题与断层的性质有关.如:水文地质中断层的导水性,断层与矿井突水淹井的关系;瓦斯地质中断层的开放性,断层与瓦斯赋存、瓦斯涌出及煤与瓦斯突出的关系等.显然,断层的性质具有致关重要的作用,是分析问题的基础,没有对断层性质的准确判断,必然导致错误的结论.
正断层是地台区一种最常见的构造类型.一般认为正断层为张性断层,并具有张性断层的一般特征。如断层面比较粗糙、断层角砾多棱角状、次棱角状、排列杂乱无章、没有强烈积压形成的复杂小褶皱等现象。但大量的实际观测表明,正断层并非主要是张性,而是剪性,并具有剪性断层的一般特征.
二、正断层性质自动甩干拖把
从理论上来说,正断层既可以是剪应力作用下形成的剪破裂,也可以是张应力作用下形成的张破裂.在构造应力作用下,岩石的破裂方式主要决定于以下三个因素:
(1)岩石的抗剪强度和抗张强度。由于岩石的抗张强度仅为抗剪强度的1/3,因此,在自然条件下,岩石更容易发生张破裂;
(2)岩石变形的地质环境。断层一般形成在地下围压很大的环境条件下,围压的作用不利于张性破裂的形成,而对剪破裂的发育比较有利。
(3)构造应力场性质。岩石在张应力作用下,超过其抗张强度形成张性破裂;在压应力作用下则形成剪性破裂。可用剪切破裂摩尔圆图解来说明(略)。
从实际来看,断层一般形成在地下围压很大的条件下,在压应力作用下,主要形成剪性破裂,只有在张应力作用下才形成张性破裂。因此,尽管岩石的抗张强度远小于抗剪强度,但由于受环境围压条件的作用,岩石中更多形成的是剪切破裂,而不是张破裂。如,岩石中的节理主要为剪节理,张节理比较少见。节理的性质尚且如此,由张节理进一步发育所形成的典型张性断层更为少见。
三、正断层特征
断层的特征一般包括断层面特征、构造岩特征、断层两盘伴生构造特征及断层的组合特征
等四个方面。断层的特征决定于断层的性质。比较明显反映断层性质的特征是断层面特征、构造岩特征和断层两盘伴生构造特征。张性正断层的特征如各种教科书描述和人们通常所认识的那样,此不赘述。下面着重论述剪性正断层的一般特征。
根据E。 M。 Anderson(1951)应力状态分析,剪性正断层与逆断层、平移断层的形成机制实质上是一样的,均属于剪破裂,因此,应当具有类似的压剪性构造特征(略).但实际研究表明,断层特征的差别也是比较明显的:
(1)剪性正断层的压剪性构造特征最弱,平移断层较强,逆断层最强。形象理解,由剪性正断层——平移断层—-逆断层,其构造特征表现为“张剪性—-剪性——压剪性”的递变序列。
(2)构造岩分带性的差异。剪性正断层分带性最明显,其次是平移断层,逆断层最弱。野外观测表明,如果断层带内各种构造岩均较发育的话,紧靠断层面的是断层泥,然后,离开断层面依次是碎粉岩、碎粒岩、断层角砾岩(图1)。        图1  构造岩分带示意图
四、影响剪性正断层特征因素分析
剪性正断层特征总体上介于张性正断层与剪性逆断层、平移断层之间,其根本原因是空间应力状态作用的差别造成的。
开放info共享平台(1)应力的性质决定剪性正断层具有同逆断层、平移断层类似的构造特点,即剪性.
(2)构造应力场(σ1、σ2、σ3)的空间作用状态不同,决定了剪性正断层与逆断层、平移断层的构造特征又有一定的差别,而与张性正断层有一定的相似性(图2).
剪性正断层:“主动力σ1”垂直向上,推动断层下盘—-“主动盘”沿高角度断裂面向上运动,断层两盘相互作用力较弱,压剪性构造特征不突出。
逆断层:“主动力σ发光二极管封装1"水平,推动断层上盘——“主动盘”沿低角度断裂面向上运动,断层两盘相互作用力强烈,因此,表现出典型的压剪性构造特征。
平移断层:断层两盘作水平方向运动,相互作用力介于剪性正断层和逆断层之间。
张性正断层:“主动力σ3”水平,在重力作用下断层上盘——“主动盘”沿高角度断裂面向下运动,断层两盘相互作用力很弱,因此,呈现出典型的张性构造特征.
图2 断层形成的应力状态图解
同逆断层、平移断层、张性正断层一样,剪性正断层的特征还受其它因素的影响,并表现出一定的变化.如岩石力学性质、岩体结构、断层面产状、断层形成的地质环境条件等,显然韧性岩石、薄层脆韧性岩层互层、低角度断层、高温高压地质环境条件下,其压剪性特征比较明显,反之,张性特征明显,在实际应用中要具体分析.
五、结论
(1)正断层包括剪性正断层和张性正断层,自然界中以剪性正断层为主。
(2)剪性正断层的构造特征总体上为剪性,但表现出一定的张性特点;张性正断层具有典型的张性构造特征。剪性正断层的构造岩具有空间分带性。
(3)构造应力场的空间作用状态是影响断层特征的决定性因素,其次是岩石力学性质、岩体结构、断层产状、断层形成的地质环境条件等。
摘要  理论和实际研究表明,正断层有剪性和张性两种力学性质,并以剪性为主。剪性正断层的构造特征总体上为剪性,但表现出一定的张性特点;张性正断层具有典型的张性构造特征.剪性正断层的构造岩具有空间分带性。构造应力场的空间作用状态是影响断层特征的决定性因素.
关键词:正断层 力学性质  构造特征
参考文献
断层的类型及特征 
 
压性断层 
1. 断裂面往往呈舒缓波状,沿走向方向尤其明显 
2. 断裂面上常有较多的擦痕、阶步、磨光面.并出现动力变质的新生片状物(如云母、滑石、绿泥石)及被压扁或拉长的柱状矿物、片状矿物、砾石、鲕粒、石英、方解石晶片和晶块等,并沿断裂面及两侧作近于平行断裂面走向排列
 3. 断层中的构造岩,以角砾岩、糜棱岩、断层泥为主,有时还可见到构造透镜体 
4.断裂面两侧岩石由于受强烈挤压而破碎、牵引、冲断,从而产生一些伴生构造,如羽状裂隙、劈理,“入”字型分之构造(包括断层和褶曲),小旋卷构造等 
5. 断裂面常成出现,彼此平行,沿走向延伸较远,在剖面上常构成迭瓦式
 6. 逆断层(包括冲断层、逆掩断层辗掩断层)属压性断层 
 
张性断层 
1, 断裂面粗糙不平,形状不规则。擦痕较少,很少出现大批擦痕,断层倾角一般较陡 
2, 当张性断裂发生在砾岩中时,断裂面常绕砾石而过,无切割或压扁现象 
3, 断裂面两侧岩层产状无明显变化 
4, 构造岩以角砾岩为主,糜棱岩、断层泥较少见。角砾岩大小悬殊,无显著定向排列 
5,张性断裂常成分布,形成张性断裂带。在平面上彼此平行,在剖面上常组成地垒,阶梯等构造。凡追踪“×”形断裂的张性断裂,均成锯齿状,称“之”字形断裂 
电压跟随器电路图
6, 正断层属张性断裂 
 
扭性断层 
1. 断裂面常较光滑、平整,有时呈镜面出现,常有大量水平或近于水平的划痕阶步。断
层产状平稳,断层线平直 
2. 断裂面上有时有新生的硅质、方解石、绿泥石等动力变质矿物,但不如压性结构面常见 
3. 构造岩常被碾磨很细,有角砾岩与糜棱岩,并具有片理化的窄带。构造岩常成斜列分布与扭性断裂带中
外脚手架定型化钢板网 4. 断裂面两侧,岩石由于受强烈的扭动而常伴生一些羽状裂隙、劈理,“入”字形及小旋卷构造
 5. 扭性断裂常成出现,两组平行,且呈“×"形(常将岩石切成菱形),有时成雁行式排列
 6. 平移断层属扭性断层 
压扭性断层 铝合金箱体
1. 即具有压性特征,有具有扭性特征.上述的压性、扭性断裂的特征均可借鉴 
2. 断裂面上常可见到显示上盘斜冲的擦痕、阶步。两盘岩石可能发生一些伴生构造,如牵引、羽状裂隙、劈理、“入”字形分支及旋卷构造。这些伴生构造的轴面、断裂面与主断裂面的交线和旋轴,既不与主断裂面走向线平行,也不与其倾向线平行,而是介于两者之间,这是压扭性断裂的一个特点 
3. 压扭性断裂常成出现,成雁行式、平形式排列
 4. 平移逆断层、逆平移断层均属于压扭性断层   
节理的分类及特征 
张节理 
1. 力学成因:由张应力产生,节理面与张应力方向垂直。火成岩由冷凝收产生的原生节理 
2. 节理面特征:裂口微张开或较大张开,节理面粗糙,面上无划痕,产状不稳定,沿走向和倾向延伸不大,在砾岩或粗粒碎屑岩中,常绕过砾石、结核或碎屑颗粒,张开而不切断砾石等颗粒,在剖面上常呈楔形,上宽下窄,常被粘土、岩矿脉充填 
3. 节理的组合特征:常成出现,并排列成雁行式、平形式,在褶曲轴部常形成与褶曲轴平行的二次纵张节理,当与断层伴生时,常组成边幕式和羽状张节理 
剪切节理 
1. 力学成因:由剪应力产生,常沿两个最大剪切面产生两组共轭剪节理,通常它们所夹锐角的平分线即为主压应力作用方向,但也有钝角平分线为主压应力方向的 
2. 节理面特征:裂口通常闭合,节理面光滑平直,上常有划痕,产状稳定,沿走向和倾向较稳定的延伸很远,常切断砾石和粗颗粒,一条裂痕往往由许多小的成雁行排列的次一级的切面组成,这些小剪切面彼此靠近,几乎首位衔接 
3. 节理的组合特征:同一力学成因的两组剪节理,常组成共轭剪节理.由断层的挤压错动引起的两组共轭节理,一组与断层面平行(一般不发育),一组与断层面斜交,岩层受挤压发生褶皱,常伴随发生纵向与斜向的“×"剪节理

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