断层有哪些地质特征
① 在野外断层识别中,有哪些标志性地貌特征
断层是地壳地表岩层或岩体顺破裂面发生明显位移的构造形态,断层在地壳中广泛发育,是地壳的最重要构造之一。在地貌上,大的断层常常形成裂谷和陡崖,如著名的东非大裂谷、中国华山北坡大断崖,美国加州著名的圣安地列斯断层是地球表面最长和最活跃的断层之一。
在断层带上往往岩石破碎,易被风化侵蚀。沿断层线常常发育为沟谷,有时出现泉或湖泊。
断层是由于地壳运动中产生强大的压力和张力,超过岩层本身的强度对岩石产生破坏作用而形成的。
岩层断裂错开的面称断层面。两条断层中间的岩块相对上升,两边岩块相对下降时,相对上升的岩块叫地垒;常常形成块状山地,如我国的庐山、泰山等。
而两条断层中间的岩块相对下降、两侧岩块相对上升时,形成地堑,即狭长的凹陷地带。
我国的汾河平原和渭河谷地都是地堑。
断层分类
1、走向滑动断层
只在水平方向上,并且平行于断层面,叫走向滑动断层。
走向滑动断层又进一步分为右滑和左滑断层。
这种走向滑动断层也叫右旋或左旋、右行或左行断层,或统称走向断层。
加利福尼亚圣安德列斯断层是一条右旋断层或滑动断层。
2、倾向滑动断层
沿断层面作上升下降的相对运动,则是倾向滑动断层。
3、上盘相对下盘向下运动的倾向滑动断层是正断层。
4、当断层面倾角小于或等于45°,上盘相对下盘作向上运动时,叫冲断层,
5、而若断层面倾角大于45°,则称逆断层。
6、两盘相对运动方向界于走向滑动断层和倾向滑动断层之间的,叫斜向滑动断层。
7、断层两盘之间的相对位移常被叫作断层落差和平错。落差反映垂直位移,而平错反映水平位移。
以上所说的断层都有一个共同的运动特点,即在运动中两盘的构造保持着平行。
8、但也可以有这样的断层,相邻两盘块体之间发生了扭动、转动,这样的断层被称为旋转断层或剪状断层。
断层与褶皱
(图片和资料来自360网络,仅供学习参考)
② 什么是断裂构造断层的基本类型有哪些
组成地壳的岩体,在地应力作用下发生变形,当应力超过岩石的强度,岩体的完整性受到破坏而产生的大小不一的断裂,称为断裂构造。
断层的基本类型有:
正断层:上盘沿断层面相对下降,下盘相对上升的断层。
逆断层:上盘沿断层面相对上升,下盘相对下降的断层。
平推断层:又称平移断层。是由于岩体受水平扭应力作用,使两盘沿断层面发生相对水平位移的断层。
断层的野外识别
①地貌特征:如陡崖、沟谷、河谷方向发生突然转折等。
②地层特征:若岩层发生不对称的重复或缺失,岩脉被错断,或者岩层沿走向突然中断,与不同性质的岩层突然接触等,这些地层方面的特征,则进一步说明断层存在的可能。
③断层的伴生构造:
断层的伴生构造是断层在发生、发展过程中遗留下来的痕迹。常见的有牵引弯曲、断层角砾、糜棱岩、断层泥和断层擦痕。这些伴生构造现象,是野外识别断层存在的可靠标志。另外,有泉水、温泉呈线状出露的地方有可能存在断层,而且可能是逆断层。
④其它标志
断层的存在常常控制水系的发育,并可引起河流遇断层面而急剧改向,甚至发生河谷错断现象。湖泊、洼地呈串珠状排列,往往意味着大断裂的存在;温泉和冷泉呈带状分布往往也是断层存在的标志;线状分布的小型侵入体也常反映断层的存在。
③ 褶皱和断层地形分别有什么特点
褶皱是在地壳运动的水平挤压力作用下,使岩层发生弯曲,叫做褶曲。如果发生的是一系列褶曲,形成波状弯曲变形,就叫做褶皱。岩层褶曲构造的基本形态是背斜和向斜,新形成的褶曲,背斜是山岭,向斜是山谷。背斜的特点是岩层向上拱起,中心部分岩层较老,两翼岩层较新。一般背斜顶部因受到张力作用,常被侵蚀成谷地,它在地质构造上属背斜构造,在地形上称为山谷。向斜的特点是岩层向下弯曲,中心部分岩层较新,两翼岩层较老。向斜槽部受到挤压作用,物质坚实不易被侵蚀以及由于来自背斜顶部侵蚀物的堆积,反而常常形成山岭。它在地质构造上称向斜构造,在地形上称山岭。岩层所形成的一系列褶曲,在地质构造上,称为褶皱构造。褶皱所形成的地形,称为山脉,也称褶皱山系。因此,褶皱常常造成巨大的山系。
地垒和地堑示意图
④ 断层的特征和作用
(一)断层特征
在第一章中已经论述了裂谷盆地的断裂类型及发育特征,本节主要讨论断裂的作用及其与地层岩性油气藏形成的关系。断裂是裂谷盆地主要变形类型,随着断裂活动的开始,裂谷盆地随之发生,随着断裂活动的停止,裂谷盆地走向萎缩、消亡。尤其是盆缘断裂的走向和活动的强度,控制了裂谷盆地的展布和规模。断裂控制了沉积的发育和烃源层的展布;控制了构造带的形成和分布;控制了构造圈闭的发育和地层岩性圈闭的形成;控制了油气的运移和聚集;从而也控制了油气藏的形成和分布。因此,研究断裂具有十分重要的意义。初步研究认为裂谷盆地断层具有以下主要特征。
1.同沉积基底断层最发育
表2-6 阿南凹陷油气运移过程中原油的物性变化
⑤ 断层处可能存在哪些特征
正断层
地质构造中断层的一种。是根据断层的两盘相对位移划分的。
断层形成后,上盘相对下降,下盘相对上升的断层称正断层。
它主要是受到拉张力和重力作用形成的。断层面倾角较陡,通常在45°以上。
正断层在地形上表现显著,多形成河谷、冲沟和湖泊等。
正断层与平移断层多出现于张裂性版块边界。逆断层
地质构造中断层的一种。是根据断层的两盘相对位移划分的。
指上盘上升,下盘相对下降的断层。
这类断层主要由水平挤压而形成,按断面的倾角又分为:冲断层(断面倾角>45°);逆掩断层(断面倾角在25°—45°间);辗掩断层(断面倾角<25°)。
根据断层倾角的大小,可分为:
高角度逆断层和低角度逆断层。
高角度逆断层面倾斜陡峻,倾角大于45°,常常在正断层发育区产成,所以有些学者将高角度逆断层与正断层统一归属于高角度断层。
倾角小于45°(一般多在30°左右或更小)的逆断层称为低角度断层。位移距离很大的低角度逆断层称为逆冲断层。聚合性板块边界多逆断层与褶皱构造
⑥ 断层的基本类型有哪些各具何特征
断层的基本类型有复地堑、制地垒、阶状断层.
地堑:由两条断层三个断块组成,中部断块较低,两侧断块位置较高,形成谷地状.
地垒:由两条断层三个断块组成,中部断块较高,两侧断块位置较地,形成山地状.
阶状断层:由三个火三个以上的断层组成,地表面形成台阶状.
⑦ 断层在野外一般有哪些地形识别标志
断层活动总会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方面反映出来,形成了所谓的断层标志,这些标志是识别断层的主要依据。
地貌标志(1)
断层崖由于断层两盘的相对滑动,断层的上升盘常常形成陡崖,这种陡崖称为断层崖。盆地与山脉间列的盆岭地貌是断层造成一系列陡崖的典型实例。
断层三角面断层崖受到与崖面垂直方向水流的侵蚀切割,乃形成沿断层走向分布的一系列三角形陡崖,即断层三角面。
地貌标志(2)
错断的山脊往往是断层两盘相对平移的结果。
横切山岭走向的平原与山岭的接触带往往是规模较大的断裂。
串珠状湖泊洼地往往是大断层存在的标志。这些湖泊洼地主要是由断层引起的断陷形成的。
泉水的带状分布往往也是断层存在的标志。念青唐古拉南麓从黑河到当雄一带散布着一串高温温泉(右图),是现代活动断层直接控制的结果。
水系特点断层的存在常常影响水系的发育,引起河流的急剧转向,甚至错断河谷。
构造标志
如果线状或面状地质体在平面上或剖面上突然中断、错开,不再连续,说明有断层存在。右下图示断层造成的构造线不连续现象。为了确定断层的存在和测定错开的距离,在野外应尽可能查明错断的对应部分。
构造强化是断层可能存在的重要依据。构造强化现象包括有:岩层产状的急变和变陡;突然出现狭窄的节理化、劈理化带;小褶皱剧增以及挤压破碎和各种擦痕等现象。
构造透镜体是断层作用引起构造强化的一种现象。断层带内或断层面两侧岩石碎裂成大小不一的透镜状角砾块体,长径一般为数十厘米至二、三米。构造透镜体有时单个出现,有时成群产出。构造透镜体一般是挤压作用产出的两组共轭剪节理把岩石切割成菱形块体后,其楞角又被磨去形成的。包含透镜体长轴和中轴的平面,或与断层面平行,或与断层面成小角度相交。
在断层带中或断层两侧,有时见到一系列复杂紧闭的等斜小褶皱组成的揉褶带。揉褶带一般产于较弱薄层中,小褶皱轴面有时向一方倾斜,有时陡立,但总的产状常常与断层面斜交,所交锐角一般指示对盘运动方向。
断层岩的发育和较广泛产出也是断层存在的良好判据。
地层标志
地层的重复和缺失是识别断层的主要依据。
岩浆活动和矿化作用标志
大断层尤其是切割很深的大断裂常常是岩浆和热液运移的通道和储聚场所,因此,如果岩体、矿化带或硅化等热液蚀变带沿一条线或带断续分布,常常指示有大断层或断裂带存在。一些放射状或环状岩墙也指示放射状断裂或环状断裂的存在。
岩相和厚度标志
如果一个地区的沉积岩相和厚度沿一条线发生急剧变化,可能是断层活动的结果。断层引起岩相和厚度的急变有两种情况:一种情况是控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层的活动,引起沉积环境沿着断层发生明显变化,岩相和厚度因而发生显著差异;另一种情况是,断层的远距离推移,使相隔甚远的岩相带直接接触。查明和确定断层是研究断层的基础和前提。在地质调查中,应注意观察、发现和收集指示断层存在的各种标志和迹象,同时结合其他地质条件和背景加以综合分析。
识别断层的标志
①构造(线)不连续。各种地质体,诸如地层、矿层、矿脉、侵入体与围岩的接触界线等都有一定的形状和分布方向。一旦断层发生,它们就会突然中断、错开,即造成构造(线)的不连续现象,这是判断断层现象的直接标志。
②地层的重复或缺失。这是很重要的断层证据。虽然褶皱构造也有地层的重复现象,但它是对称性的重复;而断层的地层重复却是单向性的。至于地层的缺失,凡沉积间断或不整合构造也可造成,但这两类地层缺失都是区域性的,而断层造成的地层缺失则是局部性的。关键的问题,旅行者应对区域内的地层系统及其分布情况有一个较为全面的了解(可以在旅行准备时查阅地层表、剖面、地层柱状图之类)。
利用地层的重复或缺失不仅是判断断层的重要手段,而且是判断断层两盘相对动向的重要方法,借此还可以确定断层的性质——正断层,还是逆断层?
③断层面(带)上的构造特征。这是识别断层的直观证据,即在眼前“方寸”之地内所能见到的若干构造现象,最常见的有以下几种:断层擦痕:就是断层两侧岩块相互滑动和磨擦时留下的痕迹,由一系列彼此平行而且较为均匀的细密线条组成,或为一系列相间排列的擦脊与擦槽构成。在坚脆岩石的断层擦痕的表面,往往平滑明亮,发光如镜。并常覆以炭质、硅质、铁质或碳酸盐质的薄膜。有时,也在断层的擦面上见到不规则的阶梯状断口,其上覆以纤维状的矿物(如方解石之类)晶体。
断层擦痕对于决定两盘位移方向颇有用处,如用手抚摸时,感到光滑的方向乃是对盘活动位移的方向。或自粗而细,自深而浅的方向乃示对盘活动位移的方向。或者利用阶梯状断口,阶梯形陡坡之倾向指示对盘相对滑动的动向。
构造岩:当断层两壁相对移动之时,岩石发生破碎,在强大的压力下,矿物出现定向排列,并有重结晶作用。也就是说,由于动力作用而发生变质,形成一系列新的岩石,即称为构造岩。
此外,还有牵引构造:是断层带中的一种伴生构造,它是由于断层两壁发生位移时使地层造成弧形的弯曲现象,可以指示断层的位移方向。
与断层带有关的,还有一种断层的伴生构造,主要是断层旁侧的节理及拖曳褶皱。这些节理常与断层斜交,其锐角所指的方向指示本盘滑动的动向。
其他标志,主要是指地貌或水文上的一些特征,不过,此种地质现象只能说明有断层存在,不易说明其两盘的运动方向,诸如三角面山,河流的突然改向,山脊的突然中断,众多的温泉或泉水的定向分布,小型的火成岩体的入侵及其伴生的变质作用、矿化现象及矿脉的定向分布等等均示断层的存在,特别是从较大的地貌现象所反映的断层特征,有时在航空照片甚至卫星照片上都能看到。
还有一类特大的断层,属于地壳上的深断裂带,就目前所知的这些著名的深断裂带,如西太平洋海沟构成的“深断裂带”,北起千岛群岛,向南经日本、琉球、我国的台湾至菲律宾,长达7000千米以上。又如东非大裂谷,南自莫桑比克向北经坦桑尼亚至乌干达以北,长达6000千米。我国东部郯城(山东)至庐江(安徽)的大断裂,呈东北方向延伸,长达2400千米。还有一条,自浙江丽水至广东海丰的大断裂,长度亦可达500 千米以上。
⑧ 主要断层及其特征
馆陶组沉积期济阳坳陷北部的断裂总体呈北东方向展布,断裂形态以弧形及锯齿状等为主,断裂延伸方向上其走向可以变化较大,主要以 NNE,NE,NEE 等为走向,其次为EW,NW 和 NWW 等走向的断层 (图 2-13、图 2-14)。延续古近系断层边界的 NEE 和近EW 走向的断层构成断裂体系的主体,断裂构造的形态和活动方式受控于边界大断层,从西向东散开,呈帚状展布。断层呈现出分区、分带的特征,各区带断层形态有所差异。
1.北界锯齿状和弧形大断裂
研究区有两条锯齿状或弧形大断层作为车镇凹陷和沾化凹陷的控凹断层,其一是分隔埕宁隆起和车镇凹陷的埕南断层,另一条则自滋镇断层起,经阳信断层、义南断层、义东断层、埕东断层、桩南断层等构成锯齿状断裂带,该断裂带整体呈 NE 走向,分段拐弯,中间由北西向断层连接,锯齿状展布。
(1)埕南断层
埕南断层位于埕东凸起的南部,总体上呈弧形向南凸出。断层走向从北西向变为近东西向再变为北东向,长约 120 km,断层向南倾斜。断层面呈弧形向埕东凸起凹入,凹面指向下降盘。断层剖面几何形态为犁形,分支断层多,与主断层构成羽状断层组合,断层落差约 2400 m。东段断层,分支断层减少,组合简单。埕南断层西段 NEE 走向,断面南倾,倾角 48° ,长约 30 km; 中段 NE 走向,断面东南倾,倾角 45° ~ 60°,长 44.2 km; 东段NW 走向,断层西南倾,倾角 35° ~ 67°,剖面上坡坪式,长 48.3 km,3 条基底大断裂自西向东 NEE-NE-NW 向锯齿状连接在一起,是埕宁隆起和车镇凹陷的分界断裂。断层在剖面上上部较陡,约为 60° ~70°,中部变缓至 30°左右,下部又变陡,坡度约为 60°,形成坐椅式断层 (图 2-15),断层落差约 4100 m。
埕南断层下降盘的滚动背斜和正牵引构造都十分发育,在沙河街组内滚动背斜发育,往上上覆地层变形逐渐变弱,馆陶组基本没有滚动背斜和正牵引变形现象 (图 2-15)。沙三、沙四段内发育的滚动断鼻构造较大,宽度近 10 km,延伸约 15 km,北翼较陡,南翼缓。构造内砂层发育,应是良好的储集体。圈闭向上规模变小,在馆陶组内宽度仅为1 km。
埕南断层形成于前古近纪,地震反射层断开 Tg2~ T0反射层,馆陶组沉积期有较大伸展量,是馆陶组沉积期主要的断裂活动区,断层生长指数1 ~1.53 (图2-13,图2-14),最大落差达 340 m。
图 2-13 济阳坳陷北部馆陶组沉积早期断裂分布及断层生长指数图
图 2-14 济阳坳陷北部馆陶组沉积晚期断裂分布及断层生长指数图
图 2-15 埕南断层的剖面形态
(2)义南-义东-埕东-桩南 NE-NEE 向锯齿断裂带
这一断裂带追踪凸起与凹陷的边界,弯曲转折,NE 和 NW 向交替出现,整体上连成一条线,NE-NEE 向展布 (图 2-16,图 2-17),在西部与滋镇断层及阳信断层相连。
义南断层位于义和庄凸起的南边界,走向总体上为近 NEE 向,延伸可达 30 km。平面上断裂的西段为一犁式-坐椅式断层 (图 2-16),呈弧形展布凹向凸起,断面南倾,角度较陡 (55° ~60°),断层分支较少,在弧形凹入处发育二级断阶和 Y 字形组合。到义南断层中段断层向南弯曲,被邵家断裂切截,形成 NE—NEE 向的弧形断裂带,控制着邵家洼陷的最大沉降轴。两个弧形断裂段之间向洼陷凸出的地带形成相对隆起,其轴线与主断裂大体垂直。义南断层东段分支断层与主断层汇合,断层剖面特征为坐椅式、铲式或平面式等多种形式,分支现象明显,形成很多次级断层,使其与邵家断层、罗西断层相连。断层生长指数最大可达 2.14 (图 2-14),断层落差在馆陶组沉积早期达 130 m,晚期可达 160 m。
图 2-16 坐椅式断层 (428 测线地震解释剖面———义南断层西部)
义东断层发育于义和庄凸起东边界,与义南断层的东端相切,断裂总体上呈 NE 走向,延伸达 20 km。其伴生断层发育,形成总体倾向东南的断裂带。平面上义东断层也是一弧形断裂带,剖面上为一典型的犁形,新近系倾角较陡,可达 60° ~70°,进入古近系和基底后倾角逐渐变缓,为 25°左右,断层生长指数 1 ~1.1,断层落差可达 50 m。
埕东断层位于埕东凸起东部边界,长近 20 km,断层落差一般在 2 km 左右,中部落差较大,南部和北部较小。断层面向东南倾,倾角约 60°,断层的下降盘一般发育两个断阶,构成洼陷边缘陡坡断阶带,控制了孔店组、沙三段和沙四段的沉积,为同沉积断裂带。断裂带的中北部与桩西断层相交,延至桩西地区发育一个断阶。埕东断裂的北段向北延伸规模较小,与桩西断裂相交。
桩南断裂带是孤北洼陷与桩西次洼的边界,近东西走向,向西与埕东断层相交,向东与长堤-五号桩断层相交,断裂带长约14km,断层落差在2km 左右,中部落差小,东西部相对较大。断层下盘的东西部有异,西部发育一个断阶,东部发育两个断阶,构成陡坡断阶带,断层面向西倾,倾角约为 45°。
馆陶组沉积期,义南断层、义东断层、埕东断层、桩南断层首尾相连,构成一条整体上 NE-NEE 走向的同沉积断裂带。
2.坳陷东缘近南北向断裂带
济阳坳陷东缘受郯庐断裂的影响,发育一系列 NNE 向断裂带,包括垦东断层和孤东断层等 (图 2-13,图 2-14)。
垦东断裂带位于垦东凸起和孤南-富林洼陷之间,起分隔作用。在孤南洼陷的东缘其走向近南北,而在富林洼陷的东缘其走向 NE 至 NNE,略呈弧形弯曲。此断裂带由两条断层构成,倾向为北西、西。
孤东断层走向近南北,断面西倾,长 20 km,主体由过孤东背斜中央的两条断层组成,馆陶组沉积早期不活动,晚期活动微弱,落差仅 10 m (图 2-17)。
图 2-17 济阳坳陷北部馆陶组沉积早期断裂分布及断层落差图
3.凹陷内部主要断裂带
济阳坳陷北部凹陷内断层以 NEE-NE 走向为主,错断复杂,可组成多种平面和剖面组合样式。
(1)车镇凹陷主要断裂
除埕南断层和义东边界大断裂外,曹庄断层、大一断层、大王东断层等是车镇凹陷的主要断裂。
曹庄断层 NE 走向,断面 NW 倾,和 21、22 号断层组成右阶雁列式排列 (图 2-17)。馆陶组沉积早期活动强烈,落差大于 30 m,晚期消失 (图 2-18)。
大一断层 NW 走向,是一条二级断层,断面 NE 倾,平面形态为向南凸的弧形,区内延伸长度大于 10 km,断层横切大王庄古鼻状构造的倾没部位,在它的下降盘沿其走向发育一系列逆牵引构造,大 37 块就是其中之一。大一断层在沙三段沉积早期开始活动,沙二上—沙一段沉积时期断层活动最强烈,断层落差达 400 m,东营期活动较弱,馆陶组沉积期再一次强烈活动,且早期落差大于晚期,最大落差 70 m。
大王东断层是分隔大王北洼陷与郭局子洼陷的边界断层。断层 NE 走向,倾向 SE,倾角 50° ~55°,最大断距达 700 m,延伸长度达 10 km 以上,南部被次级断层复杂化。断层发育始于沙河街组沉积的早期,沙三—沙二下段沉积时期活动最强,此后迅速减弱,馆陶组沉积期重新活动,早期断层落差为 15 m,晚期为 5 m。
大 65 断层位于大 65 块北部,是受埕南断层影响而形成的,断层走向大致呈 NEE 方向,倾向南,倾角约 45°,最大断距达 400 m,延伸长度大于 10 km,断层从沙三下段沉积早期开始活动,活动也最强,此后活动强度逐渐减弱,但是东三段沉积期后,其活动强度略有增加; 馆陶组沉积早期活动强度差异较大,早期落差为 10 m,晚期停止活动。
9 号断层,位于埕东凸起,断层呈 NW 向延伸,延伸长度大于 10 km。馆陶组沉积早期活动强度差异较大,达 100 m,晚期活动强度有所减弱,断层落差约 10 m。
(2)沾化凹陷主要断裂
除义南、义东、埕东、桩南、垦东等边界大断裂外,沾化凹陷主要断裂还包括邵家断层、孤北断层、孤南断层、垦利断层以及埕北断裂。
图 2-18 济阳坳陷北部馆陶组沉积晚期断裂分布及断层落差图
邵家断层是邵家洼陷与四扣洼陷西南部的分界断层,断层走向北东或北北东,东北与义南断层相接,西南延伸至岭 1 低凸起,总长度约 15 km,断层倾向为南东,倾角 65° ~70°,剖面多为平面式或铲式 (图 2-19)。该断层为先期基底断层,活动时期持续至第四纪,同时也是一条同沉积断层。在断陷早期断裂比较明显,整条断面比较连续和平滑,后期不断减弱。在其下降盘发育有多条向四扣洼陷方向的分支断层,使其在平面上表现为羽状展布,并在其下降盘发育小型反转构造,说明该断层很可能具有一定的走滑作用,故推测可能为张扭性断层。邵家断层在馆陶组沉积早期断层生长指数为 1.6,落差达 90 m,晚期基本停止活动。
图 2-19 邵家断层 (过沾 18—邵 24 井联井剖面)
孤北断层发育在孤岛北侧,为孤岛凸起和孤北洼陷的分界断层,总体走向 NEE,呈弧形展布 (图 2-18)。馆陶组沉积早期较晚期活动稍强 (图 2-17),落差最大达 25 m。
孤南断层发育在孤岛南侧,为孤岛凸起与孤南洼陷的分界断层,总体为走向近 EW 向过渡为走向 NE 的弧形断裂带。馆陶组沉积早期落差达 60 m,晚期活动不明显。
垦利断层分隔孤南洼陷与富林洼陷,为一走向近 EW 的断层组,向富林洼陷外凸,馆陶组沉积早期活动。
埕北断裂带位于埕北凹陷的北部,为二级断层,向南倾,总体上呈 NW 走向。作为边界其并非是一条单一的断层,而是由 2 条在平面上呈 “人”字形相交、延伸的断层组成(图 2-17,图 2-18)。馆陶组沉积晚期活动强烈,断层落差达 120 m。