经典地质图集，彻底搞明白断层！

断层是地壳岩石体

(地质体)中顺破裂面发生

明显位移的一种破裂构造。

（图源@fault-anatomy）

断层发育广泛，

是地壳中最重要的构造类型。

大断层常构成区域地质格架，

既控制区域地质的结构和演化，

还控制和影响区域成矿作用。

（图源@folk.uib.no）

（图源@physics8atlaurel）

（图源@geotripperimages）

一些中、小型断层常常

直接决定某些矿床和矿体的产状。

断层活动甚至可以直接引发地震，

因此对断层的研究具有

重要的理论和实际意义。

01

断层是一种面状构造。

断层面是一个将岩块或

岩层断开成两部分

并借以滑动的破裂面。

断层面往往不是一个

产状稳定的平直面，

它的空间位置由其走向、

倾向和倾角来确定。

滑砾状断层面（图源@Vitor Pacheco）

大型断层多是由一系列

破裂面或次级断层组成的带，

即断层(裂)带。

断裂带内还夹杂有搓碎岩块、

岩片及各种断层岩。

断层规模越大，

断裂带也越宽越复杂。

断裂带（图源@ Tim Dawson, California Geological Survey）

断层线是断层面与

地面的交线，

即断层在地面的出露线。

其形态决定于断层面弯曲程度、

断层面产状及地面起伏。

断层面倾角越缓地形起伏越大，

断层线形态越复杂。

（图源@ California Geological Survey）

断盘是断层面两侧

沿断层面发生位移的岩块。

位于倾斜断层面上侧的

一盘为上盘，

位于断层面下侧的

一盘为下盘。

根据两盘相对滑动，

相对上滑的称为上升盘，

相对下滑的称为下降盘。

断层两盘的相对运动

可分为直移运动和

旋转运动。

在直移运动中两盘相对平直滑移，

两断盘上未错动前的平行直线，

运动后仍然平行。

断层两盘运动

在旋转运动中两盘以

断层面法线为轴相对转动滑移，

断盘上未错动前的

平行直线运动后不再平行，

而多数断层

常兼具这两种运动。

旋转运动（图源@文献[2]）

滑距是指断层两盘

实际的位移距离，

是根据错动前的一点，

错动后分成两个

对应点之间的实际距离。

两个对应点之间的

真正位移距离称为总滑距。

图源@文献[1]）

总滑距在断面走向线上的分量

称为走向滑距；

在断层面倾斜线上的分量

称为倾斜滑距；

在水平面上的投影长度

称为水平滑距。

断距是指被错断岩层在

两盘上的对应层之间的相对距离。

在不同方位的剖面上断距值不同。

（图源@fault-displacement-vectors）

地层断距是指断层两盘上

对应层之间的垂直距离。

铅直地层断距为断层两盘上

对应层之间的铅直距离。

水平地层断距为断层两盘上

对应层之间的水平距离。

以上三种断距构成

直角三角形关系，

已知岩层倾角和

上述三种断距中的任一种断距，

即可求出其他两种断距。

（图源@Vitor Pacheco）

02

依据断层走向与

所切岩层走向方位的关系，

断层可分为以下几类。

其中，走向断层的走向与

岩层走向基本一致。

倾向断层走向与

岩层走向基本直交；

斜向断层走向与岩层走向斜交；

顺层断层的断层面与岩层层理等

原生地质界面基本一致。

走向与倾向断层

依据断层走向与褶皱轴向

或区域构造线之间的几何关系，

断层可分为纵断层、

横断层和斜断层。

纵断层走向与褶皱轴向一致或

断层走向与区域构造线基本一致；

横断层走向与褶皱轴向直交或

断层走向与区域构造线基本直交；

斜断层走向与褶皱轴向斜交或

断层走向与区域构造线斜交。

褶皱模型

而根据断层两盘的相对运动，

可将断层分为以下几类。

其中正断层是

断层上盘相对下盘沿

断层面向下滑动的断层，

产状一般较陡，

以60°左右者较为常见。

正断层

逆断层是断层的上盘相对下盘

沿断层面向上滑动的断层。

根据断层倾角大小而

分为高角度逆断层

（倾角大于45°）和

低角度逆断层

（倾角小于45°）。

逆断层

逆冲断层是位移量很大的

低角度逆断层,

倾角一般在30°左右或更小，

位移量一般在数公里

(通常指5km)以上。

逆冲推覆构造

当逆冲断层和推覆构造

发育地区遭受强烈侵蚀切割，

将部分外来岩块剥掉

而露出下伏原地岩块，

表现为在一片外来岩块中露出

一小片由断层圈闭的原地岩块，

常常是较老地层中出现一小片

由断层圈闭的较年轻地层，

这种现象称为构造窗。

构造窗和飞来峰（图源@geologyconcepts）

若剥蚀强烈，

外来岩块被大片剥蚀，

只在大片被剥露出来的原地岩块上

残留小片孤零零的

外来岩体，称为飞来峰。

飞来峰模型

平移断层是断层两盘

顺断层面走向相对位移的断层。

规模巨大的平移断层常称为

走向滑动断层。

走滑断层

根据两盘的相对滑动方向,

又可进一步命名为

右行平移断层和左行平移断层，

所谓右行或左行是指

沿垂直断层走向观察断层时，

对盘向右滑动或向左滑动。

右行和左行平移断层（图源@ Dale Glasgow）

断层岩是断层两盘岩石

在断层作用中被改造形成的

具有特征性结构、构造和

矿物成分的岩石。

断层角砾岩（图源@Vitor Pacheco）

断层从产出的构造层次上

分为脆性断层和

韧性断层(韧性剪切带)，

断层岩也相应地分为

与脆性断层伴生的碎裂岩系列和

与韧性剪切带伴生的糜棱岩系列。

断层泥（图源@geologypics）

其中最常见的碎裂岩系

一般包括断层角砾岩、

碎裂岩、超碎裂岩、玻化岩

(假玄武玻璃)和断层泥等。

断层岩中的蓝闪石和绿泥石（图源@Strekeisen）

03

断层运动是复杂的,

一定规模的断层

常常经历了多次脉冲式滑动。

如一条正断层，

在各次微量滑动中，

虽然上盘以沿倾斜下滑为主，

但也包含多次斜向滑动。

（图源@James St. John）

对一些现代活动断层的观测

已可初步绘出两盘相对滑动的曲线。

因此，在分析并确定

两盘相对运动时，

应充分考虑其多变性。

（图源@image.baidu.com）

两盘地层的新老关系

走向断层中上升盘

一般出露老岩层，

或老岩层出露盘为上升盘

（图ABDE），但若地层倒转，

或断层倾角小于岩层倾角，

则老岩层出露盘为

下降盘（图CF）。

（图源@文献[1]）

如果两盘中地层变形复杂，

为一套强烈压紧的褶皱，

那么，就不能简单地根据

两套直接接触的地层

新老而判定相对运动。

如果横断层切过褶皱，

对于背斜，上升盘核部变宽，

下降盘核部变窄，

对于向斜，情况相反。

断层切割褶皱剖面

牵引构造

断层两盘紧邻断层的岩层，

常常发生明显的弧形弯曲，

这种弯曲叫作牵引褶皱。

牵引褶皱（图源@Learning Geology/geologylearn.blogspot.com/）

一般认为这是两盘

相对错动对岩层拖曳的结果，

并且以褶皱的弧形弯曲的突出方向

指示本盘的运动方向。

变形越强烈，

牵引褶皱愈紧闭。

牵引褶皱（图源@Lynn Recker）

除此之外，

还有一种逆牵引构造。

这种逆牵引的弯曲形态与

正常牵引构造的弯曲形态相反，

即弧形弯曲突出方向

指示对盘运动方向。

（图源@Branden Alexander）

擦痕和阶步

擦痕和阶步是断层两盘

相对错动在断层面上

因磨擦等作用而留下的痕迹。

擦痕（图源@Mikenorton）

擦痕是两盘岩石被磨碎的岩屑和

岩粉在断层面上刻划的结果。

由粗而深端向细而浅端

一般指示对盘运动方向。

擦痕（图源@Amezcackle）

在断层滑动面上常有与

擦痕直交的微细陡坎，

这种微细陡坎称为阶步，

阶步的陡坎一般

面向对盘的运动方向。

阶步

羽状节理

在断层两盘相对运动的过程中，

断层一盘或两盘的岩石中

常常产生羽状排列的

张节理和剪节理。

（图源@文献[1]）

这些派生节理与主断层斜交，

交角的大小因派生节理的

力学性质不同而有差异。

羽状张节理与主断层所交锐角

一般指示节理所在盘的运动方向。

节理与断层

断层角砾岩

若断层切割并锉碎

某一标志性岩层，

根据该层角砾在断层面上的分布

可以推断断层两盘相对位移方向。

有时断层角砾成规律性排列，

这些角砾的XY面与

断层所夹锐角指示对盘运动方向。

断层角砾岩（图源@Ser Amantio di Nicolao）

最终，根据断层面产状和

两盘相对滑动，

即可以确定断层的类型，

是正断层、逆断层或

是平移断层。

断层角砾岩（图源@James St. John）

参考资料：

[1]徐开礼, 朱志澄. 构造地质学-第二版[M]. 地质出版社, 1989.

[2] RIKE-SLIP AND OBLIQUE-SLIP TECTONICS

[3] Oner Z , Dilek Y . Fault kinematics in supradetachment basin formation, Menderes core complex of western Turkey[J]. Tectonophysics, 2013, 608(6):1394-1412.

[4] Suppe J . Geometry and kinematics of fault-bend folding[J]. American Journal of ence, 1983, 283:684‐721.

[5] Nur A , Ron H , Scotti O . Fault mechanics and the kinematics of block rotations[J]. Geology, 1986, 14(9):746-749.

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