野外识别断层需要丰富的野外经验,希望有帮助:
1、存在断层三角面。
2、地貌有突然变化:陡峭的崖壁,还有顺山脊走向地形突变、沿线状界线两侧地貌明显不同,存在平直的山谷、一线天,河流生硬地拐弯等等。
3、岩层沿走向不连续、错位,或岩体界线不连续、错位。
4、存在线状、带状分布的破碎带。
5、泉水线状分布。
6、地层厚度突然变化。
7、能看到诸如糜棱岩、构造角砾岩、擦痕等特征性标志。
断层活动的特征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,这些特征即所谓的断层标志,它是识别断层的主要依据。断层广泛发育于不同构造环境中,其类型很多,形成机制各异,大小差别很大,因此研究的内容、方法和手段各不相同,但是断层研究的首要环节是要识别断层和确定断层的存在。其主要方式是进行野外观测。断层的野外识别标志主要有以下一些。
1.地貌标志
断层活动及其存在常常在地貌上有明显的表现,这些由断层引起的地貌现象就成为识别断层的直接标志,它为观察和确定断层提供了重要的线索。
(1)断层崖
由于断层两盘的相对滑动,断层的上升盘和下降盘之间常常形成陡崖,即断层崖(fault scarp)。如山西西南部高峻险拔的西中条山与山前平原之间就是一条高角度正断层所造成的陡崖。太行山山前断裂带使太行山于河北平原西缘拔地而起,成为华北平原的西部屏障。盆地与山脉间列的盆岭地貌更是断层造成一系列陡崖的良好例证(图11-24)。当然,陡崖不一定都是断层崖。
(2)断层三角面
断层崖受到与崖面垂直方向的水流的侵蚀切割,形成沿断层面分布的一系列三角形陡崖,即断层三角面(triangular faces of fault)(图11-25)。
(3)错断的山脊
错断的山脊也往往是断层两盘相对平移运动的结果。
图11-24 航空照片,示断层造成的地貌景观,断层即山区与平原的交界线
图11-25 河南偃师五佛山断层形成的断层三角面(据马杏垣等,1981,宋姚生素描)
(4) 山岭和平原的突变
横切山岭走向的平原与山岭的接触带往往是一条较大断裂。如桐柏山北麓一系列北西走向的山岭,向西北延至平氏盆地时被一条分割盆地与山岭的北东向断层切断。
(5) 串珠状湖泊洼地
这种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。如我国云南东部顺南北向的小江断裂带分布了一串湖泊,自北而南有杨林海、阳宗海、滇池、抚仙湖、杞麓湖以及昆明盆地、宜良盆地、嵩明盆地、玉溪盆地等。
(6) 泉水的带状分布
泉水呈带状分布往往也是断层存在的标志。湖北京山县宋河地堑盆地的两侧顺着边缘断层出露了两串泉水。西藏念青唐古拉山南麓从黑河到当雄一带散布着一串高温温泉,也是现代活动断层直接控制的结果。
(7) 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。
2. 构造标志
断层活动总是形成或留下许多构造现象,这些现象也是判别断层可能存在的重要依据。任何线状或面状地质体,如地层、矿层、岩脉、带状、片理或相带等均顺其走向延伸,若这些地质体沿走向突然中断或被错移,则是断层存在的直接标志。
断层活动引起的构造强化是断层可能存在的重要依据,构造强化现象有: ①岩层产状的急变; ②节理化、劈理化带的突然出现; ③小褶皱急剧增加以及挤压破碎现象和各种擦痕等。如果我们在野外发现这些现象,就要进行认真的观察,并探究引起这些现象的可能原因。
构造透镜体是断层作用引起构造强化的一种表现。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,其长径一般为数十厘米至两三米。构造透镜体有时单个出现,有时可数个或更多个透镜体成组产出。构造透镜体一般是挤压作用产生的两组共轭剪节理切割岩石形成的菱形块体棱角被进一步挤磨而形成的 (图11-26) 。包含透镜体长轴 (A) 和中轴(B) 的 AB 平面或与断层面平行,或与断层面成小角度相交并成雁列。如果形成雁列,则构造透镜体的 AB 面与断层的锐夹角指示对盘的运动方向。
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,一般产于较薄弱的岩层中。小褶皱轴面有时向一方倾斜,有时陡立,但轴面总的产状常与断层面斜交,所交锐角一般指示对盘运动方向。
图11-26 西藏雅鲁藏布江断裂带内透镜体、片理化岩石(宋鸿林摄,范崇彦素描,1978)
3. 地层的重复和缺失
表11-2 中显示断层性质、断层倾斜与地层倾斜的关系在重复或缺失的现象中具有一定的几何关系,知其二即可确定另一变量。地层的重复和缺失是识别断层的主要依据。褶皱和断层都可引起地层的重复,但两者的特征明显不同。褶皱引起的地层重复是一种对称性重复现象,而断层造成的地层重复是一种单向重复。另一方面,不整合与断层都可以造成地层的缺失现象,但它们之间存在明显的区别。不整合引起的地层缺失具有区域性,而断层引起地层的缺失仅具局部性。此外,不整合上覆的地层系统,总是以其最老的一层与不整合接触,而在断层造成的地层缺失中,则有可能以最新的一层与断层面接触。不整合一般发育底砾岩或风化壳,而断层通常发育构造角砾岩或断层泥。因此,区分底砾岩和断层角砾岩或者风化壳与断层泥是关键。
4. 岩浆活动和矿化作用
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断续分布,常常指示有大断层或断裂带的存在。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。
5. 岩相和厚度的急变
如果一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: ①控制沉积盆地和沉积作用的同沉积断层的活动,引起沉积环境沿断层在其两盘发生明显变化,岩相和厚度因而发生显著差异; ②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,结合其他地质条件和背景,加以综合分析,以做出确切而又适当的结论。