斷層物質研究

什麼是斷層物質研究,斷層物質研究內容非常廣泛,主要包括4個方面:宏觀地質觀察、顯微構造分析、斷層泥力學性質研究和斷層泥石英顆粒顯微形貌測定。那麼一起來總結一下吧!

斷層物質研究

斷層物質是指斷層上因斷層作用而產生的物質。斷層物質主要包括兩種型別:一類是斷層直接作用的變形產物,如斷層角礫、斷層泥、假熔岩、碎裂巖、康稜巖等。另一類是斷層活動時或活動後,在斷層裂隙或空洞中生長和沉澱的次生產物,如方解石、鈣結核和石英等。

斷層活動必然要產生斷層物質,因此斷層物質為活動斷層研究提供了最直接的研究物件。透過斷層物質的研究,可以更好地認識斷層活動的運動學和動力學特徵,直接得知比較確切的斷層活動時間和演化歷史。

1.宏觀地質觀察

在野外對斷層物質進行直接觀察,是斷層物質研究的重要基礎。在斷層帶上調查時,首先要正確識別斷層物質。斷層物質種類繁多,野外肉眼鑑定時要十分細心。特別是廉稜巖、斷層泥,辨認時更要仔細。其次要搞清斷層活動期次。斷層是反覆運動的,特別是大型活動斷層更是如此。所以,野外觀察時,必須仔細認真地將斷層運動期次和斷層物質生成的序次研究清楚,這是研究工作中不可缺少的重要環節,也是整個研究工作的基礎和關鍵。活動斷層調查最關心的是斷層最新一次活動,因此最後一期形成的斷層物質,自然是觀察的主要物件了。最後是斷層物質取樣。有些樣品要作顯微構造分析,有些樣品要做力學性質測試,有些

樣品要做顯微形貌測定,有些樣品還要做年齡測定。不同測試分析有不同取樣要求,實際取樣時要嚴格認真,否則所測資料將有很大偏差,甚至毫無意義。由此可見,宏觀地質觀察,即現場研究做得深入與否,在很大程度上決定著研究成果的好壞、甚至成敗。

2.顯微構造分析

為了探討斷層的活動性,、研究斷層帶內外變形岩石中的顯微構造特徵,也是一個重要手段。

斷層泥主要由次生的粘土礦物(蒙脫石、伊利石及高嶺土等)、玄武岩細粉、方解石碎屑組成。

為了定量地對比斷層內外方解石的變形程度,他們引入了方解石雙晶紋的空間指數這一引數。雙晶紋的空間指數隨著塑性變形程度的增強而增大,這已由實驗變形和天然變形大理者的顯微構造分析所證實。

大量事實表明,方解石是在斷層形成之後,貫入到斷層帶和周圍玄武岩裂隙中的。結合熱發光測年結果可知,以後斷層又發生了不止一次的活動,時間應在早更新世或晚於早更新世,結果導致方解石脈的再次強烈變形。

3.斷層泥力學性質研究

斷層泥是斷層面之間夾雜的碎屑物質,經受了壓碎碾磨,力學性質很敏感。為了深入瞭解活動斷層的運動規律,需加強對斷層泥力學性質研究。

根據實驗發現,水對斷層泥的力學性質有重要影響,斷層泥的緻密程度能反映斷層運動的動力學過程及作用時間的長短。這樣,就可根據同一取樣點幾種斷層泥含水量的多少,推測形成斷層泥的相對年代。即含水多的年代新,含水少的年代老。

4.斷層泥石英顆粒顯微形貌測定

金折裕司等1980年提出測定斷層泥中石英顆粒表面結構,用來判斷斯層活動的相對年代。金折裕司等認為,斷層泥中石英顆粒是圍巖破碎、陷入而成的,石英顆粒表面的熔蝕現象是地下水作用的結果,從而形成今日所見的形貌特徵。由此可以推想,它可能與斷層泥中石英顆粒形成的時間長短有關,也就是與斷層活動的年代有關。利用斷層泥中石英顆粒的顯微形貌特徵,可估計斷層活動中最新一次斷層作用年代。金折裕司等從1980年到1983年,在中央構造線、跡津川斷層等採了250個樣品,用掃描電鏡在50一10000倍下觀察其顯微形貌特徵。按孔洞大小和凹凸程度等,從簡單結構至複雜結構排列成序,並與有絕對年齡證據的斷層作對比,得到了較為理想的結果。

斷層泥石英顆粒的顯微形貌結構一般可區分為9種基本型別:貝殼狀、次貝殼狀、桔皮狀、鱗片狀、苔基辛狀、鍾乳狀、蟲蛙狀L鍋穴狀和珊湖狀結構。這9種結構還可進一步分為4類:I類,石英粒表面光滑,基本無溶蝕現象,具有貝殼狀、次貝殼狀和桔皮狀結構;II 類,石英粒表面部分光滑、區域性被溶蝕,具有鱗片狀和苔辭狀結構;III類,石英粒表面有鮮明的凹凸表面,具有鍾乳狀、蟲蛙狀結構;Ⅳ類,石英粒表面幾乎全被強烈溶蝕,有顯著發育的孔洞,具鍋穴狀、珊砌狀或蜂窩狀結構。斷層泥中石英顆粒的顯微形貌結構,反映了斷層自形成或開始活動起直到如今所經歷的時間。如把石英顆粒的形貌,按從簡單結構到複雜結構的順序排列起來,那麼這些不同的形貌結構的次序,應該反映出斷層從新到老的活動序次。

應用本方法,雖然不能給出絕對年齡值,而只能給出中新世以來斷層活動的相對年代;但在研究那些不直接穿切第四紀地層的斷層活動性時,相對活動年代的估計也是很有意義的。由於該方法是用斷層泥為直接測定物件,而且取樣、制樣、測定都簡單可行,所以斷層泥石英顆粒顯微形貌測定,在活動斷層年代測定中將得到廣泛應用。

學習了斷層物質研究,很多人其實還是不太瞭解,我認為認識地學知識領域,需要逐步去學習、慢慢去認識,在後文我將解釋什麼的地學、什麼是地質學。

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