B3 · 出版卷 8

Fault 几何与运动

Normal、reverse、strike-slip、oblique、slip vector

学习目标

完成本课后，学习者应能记录断层走向和倾角；用倾向/倾伏或在面内量取的侧伏角表示擦痕；在明确约定下重建滑动矢量；区分净滑距、落差、水平断距、分离量和视错距；识别正断、逆断、走滑及斜滑分量；找出检验再活化和多期滑动所需的证据。

一条断层迹线在地图上使接触带错开 180 m，擦痕呈斜向倾伏，接触带本身也倾斜；一条后期岩墙穿过断层却没有明显错位。180 m 是否就是断层位移？运动为走滑、倾滑还是斜滑？岩墙是否封闭了一条停止活动的断层，还是连续外观只是露头造成的假象？

地图分离量是在指定视图中两段标志迹线之间的距离，取决于标志面和断层面的方向与形状，不一定等于滑距。垂直标志穿过垂直走滑断层时可能清楚记录净滑距；倾斜层面被斜断层切割时，视错距可远大于或远小于真实位移。推理必须从三维几何开始。

理想平面断层由走向和倾角描述，断层面上的位移线可以用地理坐标中的倾向/倾伏表示，也可以用从声明走向方向起算的侧伏角表示。滑动矢量由大小和方向组成；其走向平行分量和倾向分量用于运动学分类。

倾斜断层上方为上盘，下方为下盘。正断层中上盘相对下盘向下，逆断层中上盘向上；低角度逆断层可在声明的约定下称为冲断层。走滑方向应在平面图中跨断层观察，分为右行和左行。斜滑同时包含走滑和倾滑分量，强行归入端元会丢失证据。

净滑距是断层面上相对位移的大小。落差为垂直分量；对倾滑几何而言，水平断距为垂直走向的水平分量。走向分离和倾向分离是在特定方向量取的标志面视错开。只有在特殊几何下，这些量才相等。

天然断层是带而不是数学面。断层核可以含断层泥、角砾岩、碎裂岩、脉体或超碎裂岩；损伤带含次级裂隙和蚀变岩。更高温度或更长时间下，位移可以集中到韧性剪切带。多条分支可以分配位移，通过接力区连接，也可以在不同阶段选择不同表面再活化。

滑动方向可由错位标志、擦痕与阶步、里德尔剪切、拖曳、非对称纤维、震源机制或大地测量约束。每项指标都有尺度和观察方向要求。只有抛光面而没有可靠阶步判据时，只能得到一条线，不能唯一得到方向和事件。

断层面可能弯曲，应在多个位置测量，并注明测量代表离散面、构造带边界还是平均组构。擦痕数据应保留侧伏角以及起算走向，或直接保存倾向/倾伏。照片必须带北向、向上方向、比例尺和观察方向。

应优先寻找穿刺点，即能够在断层两侧三维唯一对应、原本连续的特征。层面接触本身沿面延伸，通常只是分离线而非穿刺点。标志体对比需要岩性、地层、纹理、年龄或地球化学证据，不能只靠外观相似。

绘制分支、构造透镜、接力区、截切和断层岩分布。岩芯中应区分天然破裂和钻进诱导破裂，并在运动学解释前恢复定向。地球物理解释应声明水平和垂直分辨率；图像中的锐利反射终止可能代表比像素宽得多的构造带。

位移沿断层走向和倾向通常变化，并在尖端附近衰减或转移到其他分支、褶皱和分布式应变。比较多条标志层的位移—距离曲线，可以检验断层连接、分段和多期生长。若不同标志给出不一致位移，应先检查标志对比、侵蚀面和后期褶皱，而不是把差异简单平均。

一条纯倾滑断层倾角为 55°，恢复后的穿刺线给出 25 m 净滑距。垂直落差为


T=25\sin55^\circ=20.5\ \text{m},

垂直走向的水平断距为


H=25\cos55^\circ=14.3\ \text{m}.

若地层标志也倾斜，且地表起伏，地图分离量不必等于任何一个数值。

若 50 m 滑动矢量的侧伏角为从声明走向向下量取 30°，走向分量为 50\cos30^\circ=43.3 m，倾向分量为 50\sin30^\circ=25.0 m。该断层为走滑占优势的斜滑断层。要判断左行或右行、正断或逆断，还必须保留分量符号和起算走向。

若第二组擦痕侧伏角接近 80°，并切割或抛光第一组，就不能把两组线理平均。应把它们作为候选事件，绘制空间分布，并寻找矿物生长、纤维、阶步或错距证据排序。

不能直接把地图错距换算成位移，也不能只根据一条迹线的弯曲判断走滑方向。拖曳褶皱可能被继承、与主断层脱离，或由多次运动形成。

擦痕阶步判据可能因观察方向、表面方向或矿物生长而反转。必须声明阶步面向运动方向还是背向运动方向，并用另一项指标复核。断层角砾只证明破碎，不能唯一确定滑动速率、深度或地震性质。

模型中的直平面往往只是插值便利。天然断层会分支、起伏和终止。很小的产状误差在深部外推后会形成很大的位置差，应报告不确定性包络，而不仅是中心面。

制作纸质或数字块体模型，设置一条倾斜断层和两个方向不同的标志面，施加已知斜滑矢量。分别测量地图和剖面视错距，再用至少一个穿刺点恢复矢量。保持滑动不变而改变标志面方向，记录分离量变化。

针对一条实测断层带，建立包含观测编号、面产状、线理、运动方向、判据、事件归属和置信度的表。把全部线理投影到断层面上，检验是否存在多个点群，并保留不确定测量。