斷層的類型及研究現(xiàn)狀

劉浩　劉瑞

摘 要：斷層在我們工程應(yīng)用中有著重大的影響，對斷層進行分類，并對研究現(xiàn)狀進行總結(jié)分析。可為今后斷層的研究，以及活斷層引發(fā)的地質(zhì)現(xiàn)象的研究提供了可靠地理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：斷層；活斷層； 現(xiàn)狀

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.114

1 引言

由于我國是一個地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的國家，海嘯，地震，泥石流，礦難等等頻繁的發(fā)生嚴重威脅人們的生命財產(chǎn)安全，這些災(zāi)害產(chǎn)生不僅是動力地質(zhì)條件的原因，還有人為的影響，所以我們必須研究并了解斷層及其形成機制。對那些在地質(zhì)方面有濃厚感情的學者或科學家而言斷層的研究是任重而道遠的，由于地震是因為地下巖層受力達到一定程度后產(chǎn)生斷層并且順著斷層突然的運動，所以研究斷層的形成機制對發(fā)現(xiàn)地震的產(chǎn)生有重大意義。在地質(zhì)學家眼里：地震和斷層間的聯(lián)系是密不可分的，兩者大多數(shù)同時出現(xiàn)。并且他們有信心：隨著科學技術(shù)的不斷前進，儀器越來越先進，對于斷層的了解及其形成機制不斷加深，在地震造成的損失會極大的降低，更有甚者相信有一天我們能阻止地震的發(fā)生。近些年來我們對于斷層的認識已經(jīng)取得了很大的前進。有學者認為地下不斷出現(xiàn)的一些對我們生活生產(chǎn)沒有造成危害的較小型地震，比如火山地震，陷落地震等。通過對他們的研究，發(fā)現(xiàn)大地震產(chǎn)生所必需的條件，并且像拆解炸彈一樣解除這些潛在威脅，進一步實現(xiàn)對有威脅的大地震的控制和不能控制的大地震的預(yù)報[1]。

當然這只是一方面，在采礦過程中研究斷層，可以確定采掘方向，降低風險。對于汽液能源，比如天然氣、瓦斯、石油等對于石 油和天然氣來說，斷層為其提供了很好的運輸巷道[2]。斷層構(gòu)造與地下水運移和存儲也密切相關(guān)，它的研究對于我們開采地下水源有重要作用。一句話，學習地質(zhì)研究地質(zhì)構(gòu)造，都必須在斷層方面作大手筆，只有這樣我們才能學好地質(zhì)，更好的造福人類。

2 斷層的分類

斷層的定義——兩盤出現(xiàn)一定位移的裂隙，可是現(xiàn)實是，大自然中有相對位移的裂隙是一定不存在的，同時斷層的數(shù)量比節(jié)理的數(shù)量要少很多。它反應(yīng)了從裂隙發(fā)展至斷層還要一定的力學條件。說明了地質(zhì)體出現(xiàn)了破裂或者在后來由于裂隙的出現(xiàn)，地質(zhì)體所受應(yīng)力情況也會出現(xiàn)變化，裂隙附近的兩盤也會由應(yīng)力的改變發(fā)生了一定位移從而引導了斷層的出現(xiàn)。

當?shù)叵聨r石的上覆壓力達到一定程度后巖石會出現(xiàn)斷裂，斷裂在產(chǎn)生之后，并且兩盤沿斷裂面出現(xiàn)了相對位移，這種地質(zhì)現(xiàn)象稱為斷層。下面我們著重介紹斷層的類型。

（1）由斷層兩盤的相對位移方式斷層有如下三種分類方法：

① 正斷層：斷層的上盤部分沿斷裂面有明顯的相對下降、下盤相對上升情況的斷層。

② 逆斷層：斷層的上盤部分沿斷裂面有明顯的相對上升、下盤相對下降情況的斷層。

③ 平推斷層：當巖土體在水平方向受到鈕應(yīng)力影響時，斷裂面附件的兩盤出現(xiàn)相對水 平位移的斷層。

（2）由斷層走向和所切割的巖層走向間的情況斷層可以分為如下三種：

①走向斷層：斷層的走向與其所切割巖層走向大概相同的斷層。

②傾向斷層：斷層的走向與其所切割巖層傾向大概相同的斷層。

③斜交斷層：斷層的走向與其所切割巖層走向出現(xiàn)斜向相交的斷層。

（3）根據(jù)斷層組合分類

常見的斷層的組合有地塹、地壘、階梯狀構(gòu)造和疊瓦狀構(gòu)造。

①地塹：由兩條或兩條以上走向平行、傾向相對的正斷層組成，致使中間巖塊相對下降，兩側(cè)巖塊相對上升的組合類型。

②地壘：由兩條或兩條以上定向平行、傾向相背的正斷層組成，致使中間巖塊相對上升，兩側(cè)巖塊相對下降的組合類型。

③ 階梯狀構(gòu)造：由兩條或兩條以上產(chǎn)狀基本一致的正斷層組成，在剖面上呈階梯狀向同一方向依次下降的組合類型。

④ 疊瓦狀構(gòu)造：由兩條或兩條以上產(chǎn)狀基本一致的逆斷層組成，在剖面上呈疊瓦狀向同一方向依次上推的組合類型。

各種規(guī)模不同的斷層的組合，較大者往往控制著區(qū)域地貌形態(tài)，較小者對礦產(chǎn)資源的賦存狀態(tài)起著一定的控制和影響作用。一般情況下，被斷層抬高了的煤層易于遭受剝蝕，斷到深處的煤層易于保存；對于埋藏較深的煤層，相對上升的一盤可以將深部煤層抬高，擴大了煤層的可采范圍，相對下降的部分使煤層埋藏更深，從而縮小了當前技術(shù)條件下的可采范圍。

3 斷層形成機制的研究現(xiàn)狀

安德森等人通過研究，將斷層根據(jù)所受力的不同分為正斷層、逆斷層、平移斷層這三種性質(zhì)不同且應(yīng)力狀態(tài)也不一樣的斷層。并由此提出來安德森斷裂模式。它主要揭示了斷層空間受應(yīng)力中的主應(yīng)力近似與陸地平面呈直角，造成此現(xiàn)象的主要原因是陸地平面與大氣之間沒有剪應(yīng)力。

楊磊[3]等地質(zhì)學者在正斷層研究方面取得了很大的成就。他們經(jīng)過將正斷層進行形成機理研究，得到了正斷層斷層面左右的受力特點。并且通過更加深入的研究成功的發(fā)現(xiàn)了斷層泥[4]的一些特性。比如其在控制斷層的封閉性斷層中起著重要的作用。

由于斷層為油氣等提供了良好儲存空間，所以深入的研究了解斷層的特征對于尋找，發(fā)現(xiàn)地下油氣的流動特點，有極其重要的作用[5]。世界上很多對地質(zhì)有深刻見解的學者以及科學家都對斷層的封閉性研究充滿興趣，不過由于研究的難度有些大，沒能徹底揭露封閉斷層的面紗，不過在對其研究的道路上已經(jīng)邁出了堅實的步伐。相信在不久的將來這一難題必將會被不斷努力的學者們攻下。

在中國地質(zhì)界就有這樣的一群正在進行封閉斷層研究的學者；陳世佳[6]等，通過長期不懈的努力，發(fā)現(xiàn)了斷層在各個地史時期對油氣有不同的影響。侯讀杰等人[7]在不斷的研究中得出了小斷層同樣也擁有封閉性。

彭蘇平等人在對正斷層周圍煤巖的顯微裂隙，孔隙的觀測、和力學實驗以及數(shù)值模擬分析研究后，表明中國煤的力學性質(zhì)以及礦壓分布受正斷層的作用。成果揭示了：正斷層周圍煤巖體破碎，伴隨著距斷層面距離的不斷減小煤巖體內(nèi)部的裂隙發(fā)育情況逐漸增強，靠近斷層的巖體硬度較低。

活斷層[8]我們都不陌生，它是大型地震產(chǎn)生的根本原因。早在上個世紀初，他就被人們提出，起初大家對于他沒有太多的重視。半個世紀之后，伴隨著多次破壞型地震的發(fā)生，他再次成為了我們研究的重點；比如著名的唐山大地震受災(zāi)最嚴重的地段就在活斷層之上。美國原子能委員會在20世紀70年代對活斷層作了定義，并且之后又加以完善。如今在工程地質(zhì)中，大型建筑的興建都將活斷層的影響納入選址條件。在中國，近20年來，活斷層的研究現(xiàn)狀和研究的方法得到了極大地進步。例如李啟彤[9]在1991對活斷層的活動度以及危險度作了定義。

斷層的研究隨著時間的推移。科技的進步，研究的方向會更加廣闊，比如11在斷層的封閉性方面，早在20世紀60年代就被國外地質(zhì)學者Smith D A{1966}提出，經(jīng)過半個世紀幾代地質(zhì)人的努力，我們在封閉斷層研究方面取得了長足的發(fā)展。只要我們不斷努力，不懼艱險，勇往直前，我相信在不久的將來我們會對斷層有更多的了解，從而更好的造福地球保護人類財產(chǎn)生命安全。

參考文獻：

[1]黃醒春，盧海星.復雜斷層擾動下的原巖應(yīng)力場的數(shù)值分析與評價[J].巖土工程學報，2000，22（03）：327-331.

[2].Muller W，Wutele M.Gebirgmechanische Modelltechniken zur Simulierung streckenartiger Hohlratume unter Berucksichtigung hoher Konvergenzen[J] Berghau，1994（09）：394—01.

[3]楊磊，綦耀光，任旭虎，劉新福，孫志信.正斷層形成機理及其對斷層泥的控制作用[J].新疆石油地質(zhì)，2011（02）.

[4]劉靜，蘆淑萍，孟祥超等.泥巖涂抹效應(yīng)及對斷層封閉性的控制作用[J].新疆石油地質(zhì)，2010，31（06）：579-581.

[5]斷裂結(jié)構(gòu)面對回采工作面礦壓及頂板穩(wěn)定性的影響[J].煤田地質(zhì)與勘探，2006，34（03）：24-27.

[6]陳世加，冉乙鈞，路俊剛等.紅車斷裂帶斷層封閉性的地球化學研究[J].西南石油大學學報：自然科學版，2008，30（01）：21—24.

[7]侯讀杰，朱俊章，唐友軍等.應(yīng)用地球化學方法評價斷層的封閉性[J].地球科學--中國地質(zhì)大學學報，2005，30（01）：97—101.

[8]譚周地.活動斷層的工程地質(zhì)評定[M].工程地質(zhì)環(huán)境，長春：長春出版社，1999.

[9]李起彤.斷層活動性定量評定之現(xiàn)狀與展望[J].國際地震動態(tài)， 1994（05）.

作者簡介：劉浩（1992-），男，安徽壽縣人，碩士，從事礦井地質(zhì)研究。