学习任务断层效应的分析

断层效应是指倾斜岩层中断层引起地层关系的变化和岩层的平面或剖面视觉错动。一条断层其真实的位移应是三维（立体）的，因此在任一面（平面、剖面）上的位移都仅是真实位移在这个面上的分量，因而会产生位移的错觉，产生这些错觉的原因在于未能从三维（立体）上全面分析两盘的相对错动。断层切割地层或其他面（板）状地质体，由于两者具有不同空间几何关系，所产生的几何效应也不相同。
8.4.4.1 走向断层引起的效应
走向断层是指断层面走向与岩层面走向一致的断层。走向断层错切岩层后的效应主要表现在造成两盘岩层的非正常缺失和和重复。这里的地层缺失是指一套顺序排列地层中的一层或数层在夷平地面上或剖面上断失的现象，而地层重复是指一套顺序排列地层中的一层或数层在地面上或剖面上重复出现的现象。断层性质不同、断层与岩层倾斜关系、倾角大小等因素决定了地层的重复和缺失（效应）（见表8.2）。
（1）走向正断层引起的效应
（a）正断层与地层倾向相反——造成地层重复。
（b）正断层与地层倾向相同、断层倾角大于地层倾角——造成地层缺失。
（c）正断层与地层倾向相同、断层倾角小于地层倾角——造成地层重复。
（2）走向逆断层引起的效应
（a）逆断层倾向与地层倾向相同、断层倾角小于地层倾角——造成地层缺失。
（b）逆断层倾向与地层倾向相同、断层倾角大于地层倾角——造成地层重复。
（c）逆断层倾向与地层倾向相反——造成地层缺失。
8.4.4.2 倾向断层引起的效应
平面上表现为平错；剖面上表现为“正断层”和“逆断层”的“假象”。此时，顺岩层倾向滑动的一盘在剖面上表现为上升盘，而背向岩层倾向滑动的一盘在剖面上则表现为下降盘。当倾向断层的两盘顺断层倾斜滑动时，侵蚀夷平后的两盘岩层表现为水平错移，给人以平移断层的假象。此时，在平面上，岩层界线顺岩层倾向移动的那一盘为上升盘，而岩层界线背向岩层倾向移动的那一盘则为下降盘（图8.60）。

图8.60 倾向平移断层引起的效应示意图

8.4.4.3 横断层错断褶皱引起的效应
当褶皱被横断层切断后，平面上表现为断层两盘中褶皱核部宽度变化的效应和褶皱轴迹的错移之效应。
当横断层以平移断层性质错断褶皱时，褶皱核部宽度不产生变化。褶皱轴迹错移，错移距离＝平移量（图8.61）。
当横断层是正断层或逆断层性质的错断褶皱时，褶皱核部宽度产生变化。当其错断直立背斜时，上升盘核部岩层界线变宽，下降盘变窄，在平面上断层两盘褶皱轴迹仍然连为一线而未水平错移（图8.62）。当其错断直立向斜时，上升盘核部岩层界线变窄，下降盘变宽，在平面上断层两盘褶皱轴迹仍然连为一线而未被水平错移（图8.63）。

图8.61 平移横断层错断褶皱示意图


图8.62 正（逆）横断层错断背斜示意图

当横断层是正断层或逆断层性质错断斜歪或倒转背斜时，上升盘核部岩层界线变宽，下降盘变窄，并且褶皱轴迹错移，错移距离≠平移量，上升盘褶皱轴迹向轴面倾向方向移动（图8.64）。

图8.63 正（逆）横断层错断向斜示意图


图8.64 正（逆）横断层错断斜歪（或倒转）褶皱示意图

断层效应(faulteffect)指被断地层表现出的位移情况。它是由断层的产状、断层的真位移、地层的产状、不同的剖面位置等因素及其不同的组合情况决定的。同一条断层，当其切过不同产状的地层，或在不同的剖面上进行观察时，可以发现以断层两侧地层的错开关系为依据而测算的位移方向和距离也各不相同(图7－59)，这种现象叫断层效应。下面具体分析几种断层的主要效应。

图7－59 切过背斜的横向平移断层在褶皱两翼剖面上分别显示正断层和逆断层的假象

(一)走向断层
(1)沿断层面倾斜线滑动的走向断层，见图7－60，总滑距ab等于倾斜滑距。在垂直于断层走向上的剖面上观察的视位移与真位移一致，但在剥蚀以后的平面上却显示出比断层实际拉开距离(即总滑距的水平投影)大的水平断距。地层倾斜越缓，这种视位移的水平距离也越大。

图7－60 走向断层效应图示

(2)沿断层走向滑动的走向断层，不论真位移多少，也不论在平面上或剖面上观察，均无视位移。
(二)倾向断层
(1)沿断层走向平移的倾向断层，如图7－61，总滑距ab等于走向滑距。平面上根据相当层测得的视位移与真位移相等，但剥蚀以后在垂直于断层走向的剖面上，则显示不出其平移特点，而造成逆断层性质的错觉。从图上还可以看出，其视位移随地层倾角增大而增大。
(2)沿断层面倾斜线滑动的倾向断层(正断层或逆断层)，如图7－62所示为正断层，其总滑距ab即倾斜滑距，在垂直于断层走向的剖面上，根据相当层测得的视位移dc与真位移ab一致，应为正断层，但在剥蚀以后的平面上观察，则显示了沿走向的视位移，而且随着地层倾角的减小视位移增大。因此，在平面上观察，该断层很容易被误认为是平移断层。

图7－61 倾向断层效应图示(一)


图7－62 倾向断层效应图示(二)

沿断层倾斜线滑动的倾向断层横截轴直立的对称背斜，在剥蚀以后，上述平面上的断层效应同时表现在背斜的两翼，造成两翼相当层之间的水平距离在下降盘变小，在上升盘变大，以及两盘同一翼的相当层向两个方向被拉开，拉开的距离彼此相等的效应。如系横切轴面倾斜的斜歪背斜时，则剥蚀以后的平面效应与直立背斜相同，只是两翼的相当层在两盘被拉开的距离不等，倾角较小的一翼，相当层被拉开的距离较大，而倾角较大的一翼该距离较小。横切向斜的情况恰与背斜相反。
(3)斜向滑动的倾向断层，上盘斜向下滑时，会出现三种效应。第一，如果滑移线与岩层在断层面上的连线平行，则不论总滑距大小如何，水平面上或剖面上岩层好像没有位移(图7－63)。第二，如果滑移线的侧伏角大于岩层在断层面上迹线的侧伏角，剖面上表现为正断层，水平面上表现为平移错开(图7－64)。第三，如果滑移线的侧伏角小于岩层在断层面上迹线的侧伏角，剖面上表现为逆断层，水平面上表现为平移错开(图7－65)。当倾向断层的上盘在断层面上斜向上滑时，上述三点的第二、三点则出现相反情况。

图7－63 倾向断层效应(三)


图7－64 倾向断层效应(四)


图7－65 倾向断层效应(五)

(三)斜向断层
斜向断层兼有走向断层和倾向断层的双重效应。因此，按照走向滑动、倾斜滑动和斜向滑动三种情况可以得出斜向断层的各种效应。例如走向滑动的走向断层没有视位移，但走向滑动的倾向断层在垂直于断层走向的剖面上却有倾斜视位移(图7－61)，因此走向滑动的斜向断层亦有倾斜视位移;又如沿断层面倾斜线滑动的走向断层在平面上虽无走向视位移，但倾向断层却有走向视位移，因此倾斜滑动的斜向断层也有走向视位移(图7－66)。斜向滑动的斜交断层则兼有上述两种效应，其情况更复杂一些。

图7－66 斜交断层效应图示

(四)顺层断层
顺层断层面平行于地层层面滑动，故不论平面上或剖面上都没有任何地层被错开的效应，犹如没有发生一样。
从以上断层效应分析中可看出，只在一个剖面上或平面上观察断层，是不全面的。一定要考虑到三维空间的立体形象，多方面观察断层的各种标志并结合断层效应进行分析，才有可能准确鉴别断层的性质。

广义的断层效应是指断层作用引起的各种现象；狭义的断层效应是指斜向断层和横向（倾向）断层引起标志层在地表错动现象。由于岩层与断层的复杂交切关系以及两盘错动引起的标志层在平面和剖面上的视错动，常常难以仅从标志层在地表出露的表象上确定断层两盘的相对滑动以及断层类型（性质）。如图6-31中背斜被一条左行平移断层切错，造成褶皱两翼A与B剖面处显示为正断层与逆断层的效应。下面将几种经典的断层切割地层或其他面（板）状地质体引起的效应加以叙述分析。

图6-31 左行平移断层切错褶皱两翼的断层效应块段图

一、倾向正断层引起的断层效应分析

当正断层的上盘顺断层倾斜滑动时，其下盘（上升盘）遭受侵蚀夷平后，则地表两盘岩层表现为水平错移，给人以右行平移断层的假象（图6-32）。它实际上是倾向正断层上升盘地层移动方向朝新地层一方移动所致，这一点在野外对我们判断倾向横（正）断层的产状是有很大帮助的。

图6-32 倾向正（逆）断层引起的断层效应示意图

二、倾向平移断层引起的断层效应分析

图6-33 倾向平移断层引起的断层效应示意图

倾向断层顺断层面走向滑动时，平面上表现为平错，剖面上顺岩层倾向滑动的断盘表现为上升盘（图6-33）；对于这类现象分析，它究竟是正断层、逆断层抑或平移断层？在野外不能仅从平面或剖面上岩层的错移来判断断层类型（性质），要综合考虑多种因素，特别是角砾岩特征以及断层面上的擦痕、阶步、擦抹晶体等来确定断层类型（性质）。

三、斜滑移断层引起的断层效应分析

斜滑移断层是指平移正断层或正平移断层。当斜滑移断层的上盘在断层面上斜向滑动时可出现三种效应：

（1）当断层面的滑移线与岩层在断层面上的迹线平行时，无论总滑距如何，断层两盘地层在平面上和剖面上均无错开效应（图6-34）。

图6-34 倾向斜滑移断层引起的断层效应之一示意图

（2）当断层面的滑移线侧伏角大于断层面上岩层迹线侧伏角时，断层在平面上显示左行平移错开，在剖面上则表现为正断层效应（图6-35）。

图6-35 倾向斜滑移断层引起的断层效应之二示意图

（3）当断层面的滑移线侧伏角小于断层面上岩层迹线侧伏角时，断层在平面上显示左行平移错开，则在剖面上则表现为逆断层效应（图6-36）。

图6-36 倾向斜滑移断层引起的断层效应之三示意图

四、横断层错断褶皱引起的断层效应分析

褶皱被横断层切断后，在平面上一是会引起断层两盘中褶皱核（轴）部出露宽度发生变化，二是褶皱轴迹错移的效应。下面分析几种典型效应。

若横（平移）断层完全顺断层走向滑动，则褶皱核（轴）部在两盘的宽度相等，但褶皱核（轴）部错开（图6-37）；这种横（平移）断层较少见。若横（正）断层上盘顺断层倾斜滑动，剥蚀后的两盘褶皱核（轴）部宽度不等，背斜上升盘核（轴）部变宽，向斜上升盘核部变窄（图6-38）；若顺断层面斜向向下滑动（平移-正断层），则不仅褶皱核（轴）部宽度变化，而且核（轴）部也被错开（图6-39）。

图6-37 横断层顺断层面走向滑动的断层效应示意图

褶皱核（轴）部宽度没有变化

图6-38 横断层引起褶皱核（轴）部宽度变化示意图

前方断块为上盘；后方断块为下盘

图6-39 横断层顺断层面斜向向下滑动褶皱核（轴）部平面断层效应示意图

前方断块为上盘；后方断块为下盘

横断层切断直立褶皱，若断盘两盘中的褶皱轴迹仍然连为一线时，则说明断层没有平移滑动（图6-40）；反之，则表明断层有平移性质。若褶皱是斜歪或倒转的褶皱被横断层切断，其上升盘被夷平后，在平面上将表现出轴迹的错移。上升盘中的轴迹向轴面倾斜的方向移位（图6-38），而轴迹在断两盘中的错开距离取决于轴面的倾角大小和移位距离的大小。轴面倾角越大，错位距离就越小。反之，轴面倾角越小，其错位距离就越大。

图6-40 被横向正断层切断的直立褶皱引起的断层效应

实际上，自然界的断层效应要比以上情形更为复杂。在实践过程中，我们要从多方面考虑分析，绝不能仅观察一个平面抑或一个剖面，要从三维空间去观察运用“米”字形规则，着重研究断层产状和两盘的位移，断层类型与岩层或褶皱产状的相互关系，以及地形剥蚀的情形来综合分析。