Question

断层作用的时间性

Answer 1

断层作用的时间性涉及断层形成和活动的时间以及断层的长期活动问题，现简述如下。

1.断层活动时间的确定

断层一般是在一定构造运动中形成的。对于这些基本上于一次构造运动中形成的断层，可以利用断层与同期变形的地层和褶皱等的相互关系来确定其形成时期。如果一条断层切断一套较老的地层，而被另一套较新的地层以角度不整合所覆盖，可以确定这条断层形成于角度不整合下伏地层中最新地层形成以后和上覆地层中最老一层形成时代之前，即发生在下伏地层强烈变形时期。

如果断层被岩墙岩脉充填，而且岩墙岩脉有错断迹象，则岩体侵入于断层形成或活动时期。利用放射性同位素年龄法测定岩体时代，从而确定出断层的形成时代或活动时代。如果断层被岩体切断，说明断层形成时期早于岩体。如果断层切断岩体，则说明断层活动应晚于岩体。

如果断层与被其切断的褶皱等构造呈有规律的伴生几何关系，断层与伴生构造很有可能是在同一次构造运动中形成的。查明这些构造产生的时期，也就确定了断层形成时期。

此外，由重力作用引起的重力滑动断层，可以在沉积时期、成岩时期、构造运动时期或其以后的任一时期发生。这类断层的形成时期可以根据卷入断层的最新地层和未被切断的上覆最老地层来确定。

另外，断层一般形成于某一构造运动时期，也可以与某一沉积盆地的沉积作用同时活动。而重力滑动断层可以在地质发展的任一阶段形成和发育。所以，在讨论断层形成和发育时期时，应对具体断层进行具体分析。

2.断层长期活动的分析

地壳上一些区域性大断裂大多是经历过长期活动的。这些断裂常常经历了至少一个以上的构造旋回。即使在一个构造旋回中，有些断裂不仅在构造旋回的强烈时期活动，在相对宁静时期也在活动。有些断层可以在活动一定时期后静止，以后又再活动。大断裂的长期多次活动主要根据断裂控制下发育的地层及其厚度和岩相的变化来确定。现以北北东向的郯庐断裂在山东境内的一段（沂沭断裂）为例，沂沭断裂将山东省分为鲁西、鲁东两部分。鲁西和鲁东至少自古生代以来的地质发展就有明显不同。表现在几个时期的地层发育和岩相厚度上都有显著差异，这说明该大断裂有过长期多次活动的历史。

大型走向滑动断层会引起两侧地层对应性的水平错开，时代愈老的地层错移距离愈远。控制沉积盆地边缘的大型正断层，常常与盆地沉降同时活动，故称同沉积断层，它也是长期活动断层的主要代表之一。

岩浆活动也是分析确定断层是否有长期活动的一个依据。切割很深的大断裂会促进岩浆活动，同时也是岩浆上升的通道。因此，长期多次活动的大断裂往往成为多期岩浆活动带。因而对构造岩浆岩带内岩浆多期活动的研究，也为分析断裂的长期多次活动提供了重要依据，其岩性还在一定程度上反映出断裂切割深度的变化。伴随长期多次岩浆活动，会发生长期多次成矿热液活动，所以长期多次矿化形成的复杂成矿带也是指示断层长期活动的标志。

浅层次的脆性断层与深层次的韧性断层的断层滑动方式和速率有明显差异。浅层次的脆性断层常表现为快速的地震式滑动，深层次的韧性断层则成缓慢的非地震式蠕动。其实均为脉冲式，只是脆性断层的脉冲作用比较明显，相对集中，表现为地震式；韧性断层的脉冲作用相对比较均匀分散，相对递进连续进行，因而称蠕动式。根据对现今活动断层的观察，一次脉冲位移约1m至数米。这些肉眼可明显识别出的脉冲是由更低级脉冲组成的，这些脉冲又组成了更高级次的脉冲。在一次构造运动中或一定构造阶段中的断层活动在方向和性质上虽然是相对稳定的，但也是可以发生变化的。因此，对断层的长期多次活动及其性质的变化，要根据地质情况作细致分析。

断层观察中应注意测定断层位移（即滑距）和断距。对于规模不大、两盘岩层和断层产状比较稳定的断层，断距可通过大比例尺作图和野外实测来确定。对于规模大、变形强的断层，断距要根据被错动地层的关系确定。近年来常采用平衡剖面法研究逆冲断层的位移量和缩短率。所谓平衡剖面就是通过几何学原理可以完全复原的剖面。编制剖面后将选定的标志层展平，使错断重叠或拉开的标志层依次联结，恢复其长度，并与消除塑性变形引起的增长后的原始长度对比，以测算出缩短量和位移距离。