壁有所錯動時,即稱為斷層。
斷層是野外常見的一種重要地質現象。
地質旅行時遇到斷層,應如何研究呢?首先要確定斷層的幾何要素,其內容包 括下列各點:
①斷層面。所謂斷層面,就是兩部分巖塊沿著滑動方向所產生的破裂 面。斷層面的空間位置也像地層的層面一樣,是由其走向和傾向而確定的。但斷層 面並非一個平整的面,往往是一個曲面,特別是向地下沿伸的那一部分,產狀可以 有較大的變化。此外,斷層面不是單獨存在的,往往是有好幾個平行地排列著,構 成所謂斷層帶,又由於斷層帶上兩壁岩層的位移錯動,使岩石發生破碎,因此又稱 為斷層破碎帶。其寬度達幾米、甚至幾十米。一般情況下,斷層的規模愈大,斷層 帶的寬度也愈大。
②斷盤。斷層面兩側相對移動的巖塊稱為斷盤。由於斷層面兩壁發生相對移動, 所以斷盤就有上升盤和下降盤之分。在野外識別時,按其位於斷層面之上者稱上盤 ;位於斷層面之下者稱下盤。當斷層面垂直時,就無上盤或下盤之分。
④位移。這是斷層面兩側巖塊相對移動的泛稱。在野外觀察斷層時,位移的方 向是必須當場解決的問題之一。特別遇到開礦時,一旦遇到礦脈(或礦層)中斷, 往往是斷層位移所致,需要立即追查。追查的辦法是運用兩側岩層的層序關係來判 斷或撫摸斷層面上的擦痕等來確定。
①構造(線)不連續。各種地質體,諸如地層、礦層、礦脈、侵入體與圍巖的 接觸界線等都有一定的形狀和分佈方向。一旦斷層發生,它們就會突然中斷、錯開, 即造成構造(線)的不連續現象,這是判斷斷層現象的直接標誌。
②地層的重複或缺失。這是很重要的斷層證據。雖然褶皺構造也有地層的重複 現象,但它是對稱性的重複;而斷層的地層重複卻是單向性的。至於地層的缺失, 凡沉積間斷或不整合構造也可造成,但這兩類地層缺失都是區域性的,而斷層造成 的地層缺失則是區域性性的。關鍵的問題,旅行者應對區域內的地層系統及其分佈情 況有一個較為全面的瞭解(可以在旅行準備時查閱地層表、剖面、地層柱狀圖之類)。
利用地層的重複或缺失不僅是判斷斷層的重要手段,而且是判斷斷層兩盤相對 動向的重要方法,藉此還可以確定斷層的性質——正斷層,還是逆斷層?基本上有六種情況,如圖所示。
③斷層面(帶)上的構造特徵。這是識別斷層的直觀證據,即在眼前“方寸” 之地內所能見到的若干構造現象,最常見的有以下幾種:斷層擦痕:就是斷層兩側 巖塊相互滑動和磨擦時留下的痕跡,由一系列彼此平行而且較為均勻的細密線條組 成,或為一系列相間排列的擦脊與擦槽構成。在堅脆岩石的斷層擦痕的表面,往往 平滑明亮,發光如鏡。並常覆以炭質、矽質、鐵質或碳酸鹽質的薄膜。有時,也在 斷層的擦面上見到不規則的階梯狀斷口,其上覆以纖維狀的礦物(如方解石之類) 晶體。
斷層擦痕對於決定兩盤位移方向頗有用處,如用手撫摸時,感到光滑的方向乃 是對盤活動位移的方向。或自粗而細,自深而淺的方向乃示對盤活動位移的方向。 或者利用階梯狀斷口,階梯形陡坡之傾向指示對盤相對滑動的動向。
構造巖:當斷層兩壁相對移動之時,岩石發生破碎,在強大的壓力下,礦物出 現定向排列,並有重結晶作用。也就是說,由於動力作用而發生變質,形成一系列 新的岩石,即稱為構造巖。
構造巖的種類很多,如構造角礫石(角礫形狀不規則,大小不一)。碎裂巖 (破碎的程度比前者更高,主要是原巖中的礦物顆粒的破碎,常見於逆斷層或平移 斷層的斷裂帶中)。糜稜巖(破碎極細,用顯微鏡觀察)。更進一步的破碎即片理 化巖(具有片狀構造的構造巖)。
此外,還有牽引構造:是斷層帶中的一種伴生構造,它是由於斷層兩壁發生位 移時使地層造成弧形的彎曲現象,可以指示斷層的位移方向,如圖所示。
與斷層帶有關的,還有一種斷層的伴生構造,主要是斷層旁側的節理及拖曳褶 皺。這些節理常與斷層斜交,其銳角所指的方向指示本盤滑動的動向。
其他標誌,主要是指地貌或水文上的一些特徵,不過,此種地質現象只能說明 有斷層存在,不易說明其兩盤的運動方向,諸如三角面山,河流的突然改向,山脊 的突然中斷,眾多的溫泉或泉水的定向分佈,小型的火成岩體的入侵及其伴生的變 質作用、礦化現象及礦脈的定向分佈等等均示斷層的存在,特別是從較大的地貌現 象所反映的斷層特徵,有時在航空照片甚至衛星照片上都能看到。
認識斷層的證據、判斷斷層的存在以後,就可以進一步將斷層進行分類,這也 是野外觀察斷層時必須解決的問題。
一般最常用的斷層分類法,是根據兩盤巖塊相對移動的性質而定,分為三種: 正斷層、逆斷層和平移斷層。如果斷層面的傾角小於30°,則又稱為逆 掩斷層。若規模很大的逆斷層(推移數千米以至數十千米者),又稱為推覆體。這 是“地槽區”常見的一種構造現象,如阿爾卑斯地區是世界上最聞名的推覆體所在 地。
不過,野外所見到的斷層,往往並非單個出現,而是以組合的形態出現居多, 比如有下列各類最為普通。
①階梯斷層。此類組合由一系列正斷層構成,多見於地殼塊斷運動上升地塊的 邊緣,地貌上的表現,是山脊與山谷的相間排列(圖4.24)。
②地塹與地壘。兩條大致平行的斷層,其間有一共同的下降盤,稱為地塹;其 中如有一共同的上升盤,則為地壘。一般形成地塹與地壘的斷層多為正斷層,也有 逆斷層,或為正、逆斷層的結合。許多由新生代地層組成的盆地,多被地塹構造所 控制,例如中國的汾河、渭河地塹盆地。當然,也有視野所能及的小型 地塹與地壘構造。後者在地質旅行路線上亦有機會相遇。
除三者比較常見外,在某些特殊場合還能見到以下幾種型別:環型斷層及放射 狀斷層,多見於火山活動區的火山錐附近或穹隆構造的周圍,也見於侵入體的周圍。 近年來,不少地質學家認為天體撞擊地球以後的隕擊坑周圍亦有此種斷裂構造,有 人認為太湖四周也能見到,故太湖也可能屬天體撞擊形成的。
旋扭斷層,多見於較大的斷裂之旁,是一種規模小的弧形斷層,好似主斷層派 生出來。
還有一種在地質旅行時不易見到而在研究板塊構造時大範圍內認識的轉換斷層, 特別在研究海底地質構造時十分重要,此處不再詳述了。
關於斷層的野外觀察,還有一類特大的斷層,屬於地殼上的深斷裂帶,也應注意。就目前所知的這些著名的深斷裂帶,如西太平洋海溝構成的“深斷裂帶”,北 起千島群島,向南經日本、琉球、中國的臺灣至菲律賓,長達7000千米以上。又如 東非大裂谷,南自莫三鼻克向北經坦尚尼亞至烏干達以北,長達6000千米。中國東 部郯城(山東)至廬江(安徽)的大斷裂,呈東北方向延伸,長達2400千米。還有 一條,自浙江麗水至廣東海豐的大斷裂,長度亦可達500 千米以上。
這樣巨大而延伸遙遠的深而大的斷裂,能否在短距離的地質旅行中也能有所認 識呢?可以。
因為如此巨大的斷裂,並非一時發育起來的,而是經過長時間的發展才形成的。 因此,在巨大斷裂的兩側的沉積岩層的特徵就明顯地反映出差異性。它們的沉積建造,幾乎從元古代到古生代這樣長的地質歷程中都不相同,其他如火成岩活動、成礦作用等也都反映出明顯的差異性。所以,當我們在地質旅行穿越剖面時,特別要 注意在近距離內,有如上述斷層的兩側沉積建造等方面的差異性。
在地質旅行時,除了認識和判斷斷層的存在、型別、性質等外,還要進一步查清斷層發生(或形成)的時間。其方法是根據地層的年代。總的來說,凡被斷層切 斷的地層,這些斷層的發生年代應在被切斷的最新地層之後,在未被切割的最老地 層之前。例如某斷層切穿三疊紀地層,而未斷及侏羅紀地層,則此斷層形成的時間 應在三疊紀末較妥。
斷層年代的確定,對於研究區域地質發展史、成礦作用的時期等都十分重要。 而年代問題的確定,主要是在野外解決。
壁有所錯動時,即稱為斷層。
斷層是野外常見的一種重要地質現象。
地質旅行時遇到斷層,應如何研究呢?首先要確定斷層的幾何要素,其內容包 括下列各點:
①斷層面。所謂斷層面,就是兩部分巖塊沿著滑動方向所產生的破裂 面。斷層面的空間位置也像地層的層面一樣,是由其走向和傾向而確定的。但斷層 面並非一個平整的面,往往是一個曲面,特別是向地下沿伸的那一部分,產狀可以 有較大的變化。此外,斷層面不是單獨存在的,往往是有好幾個平行地排列著,構 成所謂斷層帶,又由於斷層帶上兩壁岩層的位移錯動,使岩石發生破碎,因此又稱 為斷層破碎帶。其寬度達幾米、甚至幾十米。一般情況下,斷層的規模愈大,斷層 帶的寬度也愈大。
②斷盤。斷層面兩側相對移動的巖塊稱為斷盤。由於斷層面兩壁發生相對移動, 所以斷盤就有上升盤和下降盤之分。在野外識別時,按其位於斷層面之上者稱上盤 ;位於斷層面之下者稱下盤。當斷層面垂直時,就無上盤或下盤之分。
④位移。這是斷層面兩側巖塊相對移動的泛稱。在野外觀察斷層時,位移的方 向是必須當場解決的問題之一。特別遇到開礦時,一旦遇到礦脈(或礦層)中斷, 往往是斷層位移所致,需要立即追查。追查的辦法是運用兩側岩層的層序關係來判 斷或撫摸斷層面上的擦痕等來確定。
①構造(線)不連續。各種地質體,諸如地層、礦層、礦脈、侵入體與圍巖的 接觸界線等都有一定的形狀和分佈方向。一旦斷層發生,它們就會突然中斷、錯開, 即造成構造(線)的不連續現象,這是判斷斷層現象的直接標誌。
②地層的重複或缺失。這是很重要的斷層證據。雖然褶皺構造也有地層的重複 現象,但它是對稱性的重複;而斷層的地層重複卻是單向性的。至於地層的缺失, 凡沉積間斷或不整合構造也可造成,但這兩類地層缺失都是區域性的,而斷層造成 的地層缺失則是區域性性的。關鍵的問題,旅行者應對區域內的地層系統及其分佈情 況有一個較為全面的瞭解(可以在旅行準備時查閱地層表、剖面、地層柱狀圖之類)。
利用地層的重複或缺失不僅是判斷斷層的重要手段,而且是判斷斷層兩盤相對 動向的重要方法,藉此還可以確定斷層的性質——正斷層,還是逆斷層?基本上有六種情況,如圖所示。
③斷層面(帶)上的構造特徵。這是識別斷層的直觀證據,即在眼前“方寸” 之地內所能見到的若干構造現象,最常見的有以下幾種:斷層擦痕:就是斷層兩側 巖塊相互滑動和磨擦時留下的痕跡,由一系列彼此平行而且較為均勻的細密線條組 成,或為一系列相間排列的擦脊與擦槽構成。在堅脆岩石的斷層擦痕的表面,往往 平滑明亮,發光如鏡。並常覆以炭質、矽質、鐵質或碳酸鹽質的薄膜。有時,也在 斷層的擦面上見到不規則的階梯狀斷口,其上覆以纖維狀的礦物(如方解石之類) 晶體。
斷層擦痕對於決定兩盤位移方向頗有用處,如用手撫摸時,感到光滑的方向乃 是對盤活動位移的方向。或自粗而細,自深而淺的方向乃示對盤活動位移的方向。 或者利用階梯狀斷口,階梯形陡坡之傾向指示對盤相對滑動的動向。
構造巖:當斷層兩壁相對移動之時,岩石發生破碎,在強大的壓力下,礦物出 現定向排列,並有重結晶作用。也就是說,由於動力作用而發生變質,形成一系列 新的岩石,即稱為構造巖。
構造巖的種類很多,如構造角礫石(角礫形狀不規則,大小不一)。碎裂巖 (破碎的程度比前者更高,主要是原巖中的礦物顆粒的破碎,常見於逆斷層或平移 斷層的斷裂帶中)。糜稜巖(破碎極細,用顯微鏡觀察)。更進一步的破碎即片理 化巖(具有片狀構造的構造巖)。
此外,還有牽引構造:是斷層帶中的一種伴生構造,它是由於斷層兩壁發生位 移時使地層造成弧形的彎曲現象,可以指示斷層的位移方向,如圖所示。
與斷層帶有關的,還有一種斷層的伴生構造,主要是斷層旁側的節理及拖曳褶 皺。這些節理常與斷層斜交,其銳角所指的方向指示本盤滑動的動向。
其他標誌,主要是指地貌或水文上的一些特徵,不過,此種地質現象只能說明 有斷層存在,不易說明其兩盤的運動方向,諸如三角面山,河流的突然改向,山脊 的突然中斷,眾多的溫泉或泉水的定向分佈,小型的火成岩體的入侵及其伴生的變 質作用、礦化現象及礦脈的定向分佈等等均示斷層的存在,特別是從較大的地貌現 象所反映的斷層特徵,有時在航空照片甚至衛星照片上都能看到。
認識斷層的證據、判斷斷層的存在以後,就可以進一步將斷層進行分類,這也 是野外觀察斷層時必須解決的問題。
一般最常用的斷層分類法,是根據兩盤巖塊相對移動的性質而定,分為三種: 正斷層、逆斷層和平移斷層。如果斷層面的傾角小於30°,則又稱為逆 掩斷層。若規模很大的逆斷層(推移數千米以至數十千米者),又稱為推覆體。這 是“地槽區”常見的一種構造現象,如阿爾卑斯地區是世界上最聞名的推覆體所在 地。
不過,野外所見到的斷層,往往並非單個出現,而是以組合的形態出現居多, 比如有下列各類最為普通。
①階梯斷層。此類組合由一系列正斷層構成,多見於地殼塊斷運動上升地塊的 邊緣,地貌上的表現,是山脊與山谷的相間排列(圖4.24)。
②地塹與地壘。兩條大致平行的斷層,其間有一共同的下降盤,稱為地塹;其 中如有一共同的上升盤,則為地壘。一般形成地塹與地壘的斷層多為正斷層,也有 逆斷層,或為正、逆斷層的結合。許多由新生代地層組成的盆地,多被地塹構造所 控制,例如中國的汾河、渭河地塹盆地。當然,也有視野所能及的小型 地塹與地壘構造。後者在地質旅行路線上亦有機會相遇。
除三者比較常見外,在某些特殊場合還能見到以下幾種型別:環型斷層及放射 狀斷層,多見於火山活動區的火山錐附近或穹隆構造的周圍,也見於侵入體的周圍。 近年來,不少地質學家認為天體撞擊地球以後的隕擊坑周圍亦有此種斷裂構造,有 人認為太湖四周也能見到,故太湖也可能屬天體撞擊形成的。
旋扭斷層,多見於較大的斷裂之旁,是一種規模小的弧形斷層,好似主斷層派 生出來。
還有一種在地質旅行時不易見到而在研究板塊構造時大範圍內認識的轉換斷層, 特別在研究海底地質構造時十分重要,此處不再詳述了。
關於斷層的野外觀察,還有一類特大的斷層,屬於地殼上的深斷裂帶,也應注意。就目前所知的這些著名的深斷裂帶,如西太平洋海溝構成的“深斷裂帶”,北 起千島群島,向南經日本、琉球、中國的臺灣至菲律賓,長達7000千米以上。又如 東非大裂谷,南自莫三鼻克向北經坦尚尼亞至烏干達以北,長達6000千米。中國東 部郯城(山東)至廬江(安徽)的大斷裂,呈東北方向延伸,長達2400千米。還有 一條,自浙江麗水至廣東海豐的大斷裂,長度亦可達500 千米以上。
這樣巨大而延伸遙遠的深而大的斷裂,能否在短距離的地質旅行中也能有所認 識呢?可以。
因為如此巨大的斷裂,並非一時發育起來的,而是經過長時間的發展才形成的。 因此,在巨大斷裂的兩側的沉積岩層的特徵就明顯地反映出差異性。它們的沉積建造,幾乎從元古代到古生代這樣長的地質歷程中都不相同,其他如火成岩活動、成礦作用等也都反映出明顯的差異性。所以,當我們在地質旅行穿越剖面時,特別要 注意在近距離內,有如上述斷層的兩側沉積建造等方面的差異性。
在地質旅行時,除了認識和判斷斷層的存在、型別、性質等外,還要進一步查清斷層發生(或形成)的時間。其方法是根據地層的年代。總的來說,凡被斷層切 斷的地層,這些斷層的發生年代應在被切斷的最新地層之後,在未被切割的最老地 層之前。例如某斷層切穿三疊紀地層,而未斷及侏羅紀地層,則此斷層形成的時間 應在三疊紀末較妥。
斷層年代的確定,對於研究區域地質發展史、成礦作用的時期等都十分重要。 而年代問題的確定,主要是在野外解決。