【7A文】构造地质学-断层形成机制.ppt

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1、2021/7/26构造地质学1第八章断层形成机制2021/7/26构造地质学2断层形成机制是一个复杂的课题，涉及的问题是多方面的，如破裂的发生和断层的形成过程；断层作用与应力状态；发生断裂岩石的力学性质；以及断层作用与断层形成环境的物理状态等问题。当岩石受力超过其强度，即应力差超过其强度时便开始发生破裂。首先出现微裂隙、微裂隙逐渐发展，联合就形成明显的破裂面，两盘借以相对滑动。断层之初的微裂隙一般成羽状散布排列。近年来用扫描电子显微镜的观察，发现大多数微裂隙是张性的。当断裂面一旦形成而且应力差超过摩擦阻力时，两盘就开始相对滑动，形成断层。随着应力释放，应力差(1

2、-3，)逐渐变小，当其趋向于零或小于滑动摩擦阻力时，一次断层作用即告终止。2021/7/26构造地质学3岩石受力超过其强度时，即应力差超过其强度时，便开始发生破裂。破裂之初，先出现微裂隙，微裂隙逐渐发展，相互联合，形成一条明显的破裂面，断层两盘藉以相对滑动。一、断层的形成过程2021/7/26构造地质学4Hubbert的沙箱实验，用沙子代替岩石，很好地说明了莫尔-库仑破裂准则。沙箱中的隔板运动以前，两个室沙子的应力状况相同。隔板向右运动左室内水平应力减小，右室的水平应力则加强，两室处于不同的应力状态：左室：σ3水平，σ1直立。形成正断层。右室：σ1水平，σ3直立

3、。形成逆断层。二、形成断层的应力状态2021/7/26构造地质学5莫尔-库仑破裂准则现在一般认为，断层面是一个剪裂面。根据应力莫尔圆和剪裂角分析知道莫尔-库仑破裂准则：1.σ1方向与两剪裂面的锐角平分线一致；2.σ3方向与两剪裂面的钝角平分线一致；3.σ1所在盘向锐角顶方向滑动，即断层两盘滑动方向垂直于σ2。2021/7/26构造地质学6安德森（E.M.Anderson）等学者分析断层的应力状态，提出了形成正断层、逆断层、平移断层的三种应力状态，被称为安德森模式。该模式广泛被地质学家所接受，作为分析脆性断层的依据。1.若σ1直立，σ2、σ3水平，则产生正断层。20

4、21/7/26构造地质学72.若σ3直立，σ1、σ2水平，则产生逆断层。2021/7/26构造地质学83.若σ2直立，σ1、σ3水平，则产生平移断层。2021/7/26构造地质学9三、断层的双层结构岩石的变形由地表向地下逐渐由脆性行为转变为韧性行为。如果在地表发育一条切割深度大于15km的断层，那么在纵向上，从上至下断层由脆性变形逐渐变为韧性变形，这就是断层的双层结构模式。这个模式由西布森（R.H.Sibon，1977）提出，故又称为西布森模式（图16—28）。2021/7/26构造地质学10图16-18一条大型断裂带的双层结构模式图（据Sibson,1977）

5、A-未固结断层泥及角砾发育区；B-固结的组构紊乱的压碎角砾岩、碎裂岩系发育区；C-固结的、面理化糜棱岩系及变余糜棱岩发育区；250-360℃地温区域为脆性断裂与韧性断层过渡区。2021/7/26构造地质学11褶皱和断层的形成与受力状态密切相关在不同应力环境下岩石受到断层作用和褶皱作用的模式2021/7/26构造地质学12练习题根据安德森模式，脆性断层中正断层、逆断层、平移断层形成时的应力状态如何？