第十一章 断层的形成作用(第一节)
断裂力学讲义第十一章剪切裂纹之间的相互作用
§11.4岩石类介质中剪切破裂面形成的机理
, (9.5)
总远场应力为
,i,j=1,2,3. (9.6)
其中 ,总应力为
,i,j=1,2,3. (9.7)
其中σij为裂纹应力场，σ’ij为无裂纹应力场，应力分量的计算式就成为
(9.8)
其中z=x+iy, 、 为应力函数，
(9.9)
(9.10)
分别为第一、第二类完全椭圆积分.本文利用复数的运算编制程序计算各应力分量.在单轴压条件下，p2=p3=0,p1=p.
11.3.1受压等长共线裂纹受远场力的通解
考虑等长的共线裂纹,受远场力N1，N2的作用(图11.4).β0为N1与x轴夹角(裂纹角)，x, y为直角坐标系,x轴与裂纹走向重合.有关应力分析的基本解,可参照Erdogan(1962)的公式.本文采用张应力判据(Palaniswamy和Knauss, 1978;李世愚, 1990))，记 、 为裂纹端部极坐标内的应力分量，则初始破裂应沿主张应力1的作用方向，即满足
(a) (b) (c)
(d) (e)
图11.3大理岩板(No.99002)样品的破裂过程.
岩石样品小错距共线剪切切口的微破裂演化和集结过程.样品号：99002,l1=25mm,l2=24mm,
β1=30°β2=32.5°,裂纹间距d=0mm,错距s=7mm,m=100.5MPa. (e)为内端部局部的放大
第十一章厚煤层放顶煤采煤法
<25º （4）煤层结构 （5）顶板条件 （6）地质构造 （7）自然发火、瓦斯及水文地质条件
四、展望
在“十一五”期间，综放开采技术将会取得较快发展 1、综放工作面年产将在500万吨的基础上，达到700
（4）低位放煤，煤尘小，有利于降尘； （5）支架的稳定性差。
轻型放顶煤液压支架
（ ） 单摆杆式
b 单铰接式
轻型放顶煤液压支架特点：
（1）支架结构简单、紧凑，重量轻，便于拆装 运输；
（2）支架空间较大，便于清理浮煤和拆装检修 后部输送机；
（3）支架稳定性好，造价低； （4）单铰接轻型放顶煤液压支架，具有较高的
据，以及不同架型的主要优缺点。
二、放顶煤液压架分类
1、按支架类型：掩护式、支掩式、支撑式、简易式。 2、按窗口位置：高、中、低三种放煤方式 3、按输送机位置：单、双输送机
放顶煤液压支架：掩护式(单输送机高位放煤、双 输送机低位放煤)；支掩式(双输，输送机掩护梁开 天窗(插服式，非插服式))；支撑式；简易式)
单输送机高位放顶煤支架 YFY3000—16/26
综采放顶煤工作面连续推进长度的确定， 应考虑地质条件、工作面搬迁、工作面初末 采的损失、自然发火等因素的影响，因此综 采放顶煤工作面的连续推进长度一般不宜小 于800～1000m， 兖州矿区综采放顶煤工作面 的连续推进长度多在2000m左右。
3、适用条件
（1）煤层厚度 一次采出的煤层厚度以6～8m为佳。预采顶
面巷道布置与普通综采回采工作面巷道 差别不大。若顶煤中瓦斯含量较高，可 沿工作面顶板布置一条瓦斯排放巷，采 用一进二回的E形巷道布置。
大学生安全教育 第三版 第十一章 自然灾害危机的自救
Safety Education For College Students
大学生安全教育
（第三版）
第十一章 自然灾害危机的自救
第一节 自然灾害概述
第一节 自然灾害概述
1 气象灾害 2 海洋灾害 3 洪水灾害 4 地质灾害
5 地震灾害 6 农作物灾害 7 森林灾害
第二节 地震灾害自救
(8)地鼓异常。地鼓异常是指地震前地面出现鼓包。1973年2月6日，四川炉霍 7.9级地震前约半年，甘孜县拖坝区一草坪上出现地鼓，形状如倒扣的铁锅，高20厘 米左右，四周断续出现裂缝，鼓起几天后消失，反复多次，直到发生地震。与地鼓 类似的异常还有地裂缝、地陷等。
(9)电磁异常。电磁异常是指地震前家用电器如收音机、电视机、日光灯等出现 的异常。最为常见的 电 磁 异 常 是 收 音 机 失 灵，在 北 方 地 区 日 光 灯 在 震 前 自 明 也 较 为 常 见。1976年7月28日，唐山7.8级地震前几天，唐山及其邻区很 多收音机失灵，声音忽大忽小，时有时无，调频不准，有时连续出现噪声。同样是 唐山地震前，市内有人见到关闭的日光灯夜间先发红后亮起来，北京有人睡前关闭 了日光灯，但灯仍亮着不熄。
第二节 地震灾害自救
(6)地气异常。地气异常是指地震前来自地下的雾气，又称地气雾或地雾。这种 雾气，具有白、黑、黄等多种颜色，有时无色，常在地震前几天至几分钟内出现， 常伴随怪味，有时伴有声响或带有高温。
(7)地动异常。地动异常是指地震前地面出现的晃动。地震时地面剧烈震动，是 众所周知的现象。但地震发生之前，有时会感到地面也晃动，这种晃动与地震时不 同，晃动得十分缓慢，地震 仪 常 记 录 不 到，但 很 多 人 可 以 感 觉 得 到。最 为 显 著 的 地 动 异 常 出 现 于1975年2月4日海城7.3级地震之前，从1974年12月下 旬到1975年1月末，在丹东、宽甸、凤城、沈阳、岫岩等地出现过17次地动。
断层地质构造的形成过程是如何
断层地质构造的形成过程是如何
当地壳运动产生的强大压力和张力超过岩石的承受能力时，岩体就会破裂，如果两侧的岩体沿断裂面发生明显的位移，就形成了断层。
断层规模大小不等，大者可沿走向延伸数百千米，常由许多断层组成，可称为断裂带；小者只有几十厘米。
扩展资料
断层的形成
地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层。
地壳中的一个裂口或破裂带，而且沿着它相邻的岩体发生了运动。
断层长度变化很大，从几厘米至几百公里不等，两盘之间的位移量也可有这样大的变化。
断层是构造运动中广泛发育的构造形态。
它大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上千千米。
但都破坏了岩层的连续性和完整性。
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。
断层的类型
1、正断层，断层面几乎是垂直的。
上盘（位于平面上方的岩石块）推动下盘（位于平面下方的岩石块），使之向下移动。
反过来，下盘推动上盘使之向上移动。
由于分离板块边界的拉力，地壳被分成两半，从而产生断层。
2、逆断层，断层面也几乎垂直，但上盘向上移动，而下盘向下移动。
这种类型的断层是由于板块挤压形成的。
3、冲断层，与逆断层的'移动方式相同，但断层带几乎是水平的。
在这类同样是由挤压形成的断层中，上盘的岩石实际被向上推移至下盘的顶部。
这是在聚合板块边界中产生的断层类型。
4、平移断层，岩石块沿相反的水平方向移动，地壳块相互滑动时形成这些断层。
断层的基本组成要素
断层的基本组成要素一、断层的定义和形成1.1 断层的定义断层是地壳岩石在地质作用过程中发生的断裂带，沿着裂隙面岩石发生错动，分裂成两个或多个块体的现象。
1.2 断层的形成断层的形成主要由地壳板块的运动引起。
地壳板块在受到强烈的应力作用时，会发生断裂，产生断层。
断裂破坏使得地壳有了新的接触面，岩石体块沿断层面发生错动，形成了断层。
二、断层的基本组成要素2.1 断层面断层面是断层中最主要的组成要素，指断层两侧岩石块体错动的面。
断层面可以是平整的、波状的或错曲的，其形态取决于断层的性质和应力环境。
2.2 断层溜滑带断层溜滑带是沿断层面存在的岩石变形带。
这是由于断层面沿岩石的微观裂隙中存在滑移的岩浆经过摩擦和剪切而形成的。
2.3 断层带断层带是指在地质构造中存在大量平行或互相交错的断层构成的地区。
断层带通常与地壳运动活跃的地区有关，其范围可以从数千米到数百千米不等。
2.4 断层槽断层槽是断层面两侧岩石块体错动形成的裂隙区域。
断层槽往往是断层面上下数十米到几百米范围的区域。
2.5 断层破碎带断层破碎带是断层上下部分岩石块体发生破碎的区域，广泛分布于断层带的上下方。
三、断层的分类断层可以根据不同的标准进行分类。
3.1 根据滑动方向分为：•正断层：指断层面上侧岩石向下滑动，断层面的倾角小于45度。
•逆断层：指断层面上侧岩石向上滑动，断层面的倾角小于45度。
•平移断层：指断层面上侧和下侧的岩石块体平行滑动，断层面的倾角小于45度。
3.2 根据滑动性质分为：•块体断层：断层面两侧岩石块体的错动带有较大的位移。
•滑动断层：断层面两侧岩石块体的错动带有较小的位移。
3.3 根据断层形态分为：•直线断层：断层面呈直线状。
•弧形断层：断层面呈弧形状。
•环状断层：断层面呈环状。
四、断层的地质意义断层的存在对地质演化和资源分布产生了重要的影响。
4.1 地壳变形断层的形成和发展是地壳板块的运动和变形的重要表现之一。
断层的存在改变了原有地层的变形状态，形成了新的地壳结构。
构造地质学-第11章 逆冲推覆构造
外缘带，各带的力学性质和变形特点不尽相同。
大喜马拉雅
S
苏博喜马拉雅
5 0km -5 -10
外 缘 带
小喜马拉雅
达代尔图拉冲断席
DT
青藏喜马拉雅 ST DS
5 0km -5 -10 -15
T MC
DT RT T MB
MFT
锋带
中带
根带
后缘带
尼泊尔西部喜拉雅褶皱-冲断带的区域构造剖面 用以说明沿冲断方向的分带性
2018/8/20 构造地质学 10
逆冲推覆构造各带变形特征表
后缘带 应力状态
拉伸为主
根带
中带
锋带
外带
挤压、渐变弱
挤压为主 单剪为主 挤压为主 地堑式等 平行逆断层或发 辫状高角度断层；叠瓦扇和双 叠瓦扇；反 次级断裂 正断层、张 菱块式网结状结 重逆冲构造 冲断层 节理 构 斜歪-倒转 两翼紧闭， 的拉长的背 轴面陡立， 两翼紧闭轴面陡 向斜对；膝 产状常不稳 不发育 立的复杂多级褶 次级褶皱 折式褶皱； 定 皱 冲起构造和 构造三角带 构造 不明显 显示定向性 定向明显 较明显 定向性 劈理发育程度降低 劈(节)理发育 板劈理或褶劈理 张节理 发育 状况 变形性状 2018/8/20 脆性 塑性、弹塑性 构造地质学 塑性降低
1500
T3x
1
四家槽
NEE
（须家河组第一段） 1000
T3 x
2
（须家河组第二段） 500
T3x
2
T3x
3
（须家河组第三段）
T3 x
3
J1-2 J2
J2
J3
四川省彭州市龙门山前天台山-白鹿顶飞来峰构造剖面图
断层的形成与演化
断层的形成与演化断层是大地构造活动中广泛存在的一种地质现象，它是地球表面上两个岩块之间的裂缝或裂缝带，断层的形成和演化过程是岩石圈动力学和地壳构造演化的重要组成部分。
一、断层形成的原因断层是因为地球的板块运动产生的应力引起，当超过了岩石的强度极限时就会发生断裂。
地壳内部的应力状态主要由板块运动和地形变两个方面控制，板块运动引起的应力主要表现为地震，而地形变引起的应力主要表现为构造形态和岩石变形。
二、断层的分类根据地质研究的结果，断层可以分为许多不同种类，包括逆断层、正断层、走滑断层等。
逆断层是指地表向上推动的断层，正断层是指地表向下的断层，走滑断层是指断层沿着平面滑动。
在构造过程中，不同类型的断层起不同的作用，从而控制着地形和物理地质环境的形成。
三、断层的演化过程断层的演化过程主要包括断裂、错动和变形等几个阶段。
当超过了岩石的强度极限时，岩石就会开始裂开，进而产生断裂。
断层错动是指断层裂缝两侧的岩体分别沿着断层面运动的程度和方向。
变形是指地震和断层滑动等地质现象，在一段时间内对地层造成的变形。
四、断层对环境的影响断层对环境的影响主要表现为地震和地形变化两方面。
地震是因为断层带中的应力集中，当应力超过了岩石的强度极限时，在短时间内释放出来的能量产生的，它会对建筑物、交通运输、通讯等造成严重影响。
另外，断层的形成还能改变地形和地质结构，甚至会影响水资源运移。
五、断层的研究现状当前，针对断层的研究主要集中在断层的成因、地震危险性评价、地震预测等方面。
其中，地震危险性评价是当前断层研究的热点领域之一，通过对断层的构造和运动、地震活动、地震参量等进行观测和研究，可以提高地震预测能力，降低地震灾害风险。
总之，断层的形成和演化是地球构造演化的重要组成部分，它对地质环境和人类生产生活带来了深刻而广泛的影响。
我们应该从多个角度出发，进一步加强断层研究，探索断层的成因和演化过程，提高地震预测的准确性，为保障人类生产生活提供更好的科学依据。
构造地质学 第11章 断层概论
构造角砾岩（tectonic breccia）
隘口拆离断层角砾岩带
碎裂岩（cataclasite）
碎裂岩（cataclasite）
地层标志（缺失、重复）
岩浆活动与矿化作用
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。 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。
走向断层不但能造成地层的缺失，而且还可以造 成地层的重复。即由走向断层引起地层关系上的 效应，这也是判定断层存在和性质的依据。
缺失：是指一套正常地层中的一层或数层，由于 断层作用，在夷平面上断缺的现象。
重复：是指一套正常地层中的一层或数层，由于 断层作用而重复出现的现象。
走向断层效应共可以出现六种缺失或重复的基本 形式。
II. 断层存在的野外标志
1. 地质界线的错开现象 2. 地层的重复与缺失 3. 磨擦镜面、擦痕和阶步 4. 断层构造岩 5. 沉积相变化 6. 地貌标志
断层面产状的确定
断层面显露地表时，可以直接在断层面上进 行测定。
断层面未显露地表时，如果断层面比较平整 、地形切割较强烈而且断层线出露良好，则 可以利用“V”字形法则，或采用《在地形 地质图上测定面状构造产状要素方法》进行 断层面产状的测定。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 串珠状湖泊洼地
由大断层引起的断陷 或破碎带形成的湖泊 、洼地，在走向上呈 线状、串珠状分布， 单个湖泊、洼地也具 有定向的特点。
错断的水系：断层的存在常常影响水系的发育，
引起河流的急剧转向、甚至切断河谷。
构造标志
面理，线理的错开
岩层产状的急剧变化
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断层形成的应力状态
E. M. Anderson Model（安德森模式）
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断层形成的应力状态
Anderson Model （安德森模式）
模式认为：
形成断层的三轴应力 状态中的一个主应力 趋于垂直水平面，断 层面是一对剪裂面。
σ1与两剪裂面的锐角 分角线一致，σ3与两 剪裂面的钝角分角线 一致，断层两盘垂直 于σ2方向滑动。
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复习思考题
论述安德森模式。 论述平移断层的特征。 论述平移断层的相关构造。
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第十一章
断层的形成作用
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第十一章 断层的形成作用
第一节 脆性断层 第二节 韧性剪切带
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第一节 脆性断层
一、正断层的成因分析 二、逆断层的成因分析 三、平移断层的成因分析 四、拉分盆地
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断层是如何产生？
据电镜观察，当岩石受力超过其强度时，便开始 产生破裂。破裂之初先出现微裂隙，微裂隙逐渐 扩展联合，最终形成宏观破裂面（断层）。
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（2）由褶皱进一步发展而形成的逆断层
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（3）与褶皱同时发育的破裂逆断层
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补充：断坪－断坡构造
断坪是断层面与岩层面大致平行的部分； 断坡是断层切断岩层面的部分。
断坪
断坪、断坡一般指断层下盘而言。
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三、平移断层的成因分析
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E
s1
E
K
K J
J
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二、逆断层的成因分析 （一）应力条件
逆断层主要是在压缩条件下形成的。σ1水 平, σ3直立. σ1逐渐增大，或σ3逐渐减小， 均可形成逆断层。
s1
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（二）断层与褶皱形成的联系 （1）早于褶皱形成的逆断层
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（3）断层交切引起的挤压、拉张
当两条走滑方向相同 的走滑断层相交时， 引起离散与聚敛，在 聚敛处造成挤压，在
离散处造成拉伸。
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四、走滑拉分盆地
概念：走滑断层系中拉伸形成的断陷盆地 1. 形成过程
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正断层（常具 同沉积特征） 逆牵引构造
碎屑岩系
火山岩系
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（1）断层弯曲引起的应力场
挤压区
拉张区
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（2）断层弯曲并与次级断层相交
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（3）断层交切引起的挤压、拉张
上升
下降
当两条走滑方向相反 的走滑断层相交，并 在平面上切成楔状时， 若楔状断块向楔头滑
动，将引起挤压。
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在一定尺度、一定条件下，非均匀体可视作均匀 体
对了解一定区域的应力场有帮助，但要注意对具 体问题做具体分析
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一、正断层的成因分析
（一）应力条件
正断层是在一定范围内地壳伸长的结果， 是在地壳处于与断层走向垂直的方向上水 平拉伸状态下产生的，即σ1直立.
σ1可以是重力，也可以是底辟作用的向上 的顶托力。
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断层形成的应力状态
Anderson Model （安德森模式）
模式认为： 若水σ平1直，立则，产生σ2正、断σ层3 ; 若σ3 直立， σ1 、 σ2
水平，则产生逆断层; 若σ2 直立， σ1 、 σ3
水平，则产生平移断 层;
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断层形成的应力状态
Anderson Model （安德森模式）
定义： 又称为走滑断层，是断层两盘顺断层面走向相对 移动的断层。
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平移断层的成因分析
走滑断层基本特征
构造样式：带状、平行线式、雁列式 断裂带可包括一条或多条主干断层以及次级断层。它 们分叉交织、形成复杂的断裂带结构
根据断层两盘相对运动方向，分为左旋走滑断层和右旋 走滑断层
用于解释地表或近地 表断层
适用条件
地质体为均质，无先 存软弱面
受力均匀，主应力轴 水平或直立
以点应力状态代表地 质体整体应力状态
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关于Anderson 模式的评价
前提条件是均匀介质。但地壳浅层处于脆性、非 均质状态，有先存软弱面存在。同时作用力也不 是恒定的，边界条件也各不相同
断面较平直，航卫影像上表现为明显的线性构造 走滑断层常伴生雁列式褶皱、断裂
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右旋走滑断层
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左旋走滑断层
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直线状线性构造卫星影像
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平移断层的成因分析
走滑断层相关构造
断层弯曲引起的应力场 断层交切引起的挤压、拉张 走滑断层交切引起的挤压、拉张