断层面被雨水洗过,表面泛着方解石的白光,上面刻着一束平行细线。多数人到这里就下结论:滑动方向一目了然。其实那束线只说明滑动发生在哪个面里,至于往上还是往下,得另找一样东西才定得下来。
擦痕只定面,不定指向
擦痕是两盘相对滑动时,硬颗粒刻划或矿物纤维生长留下的线状构造。它的长轴平行于滑动矢量,因此能确定滑动面的位置,也能读出滑动线的倾伏方向,但正反两个指向同时成立。
同一条擦痕,上盘上升和上盘下降留下的刻痕几乎一样。把擦痕方向直接当成运动方向,是野外最常见的一处误判,错在把一条线当成了一个箭头,方向对了一半,指向全反。
阶步的缓坡朝着对盘来向
阶步是断面上垂直于擦痕的一组小台阶,由缓坡和陡坎交替组成,高 1–5 毫米。缓坡一侧指向对盘的运动方向。手掌顺擦痕单向抹过,感到硌手、要往上爬的那一头,就是缓坡。
方解石脉发育的灰岩断面上,阶步最清楚,雨后略干时观察最佳。石英砂岩和花岗岩断面上阶步低矮,需侧光斜照,让影子把台阶轮廓拉出来,正面平视几乎看不出来。
纤维状矿物把滑动记成生长纹
断面上常长着一层纤维状方解石或石英,纤维垂直断面、平行擦痕,长 1–50 毫米。它们是在裂隙张开的同时逐层生长的,每一根纤维就是一把记录微小位移的标尺。
纤维末端呈阶梯状断开,阶梯的错落方向与最后一次滑动一致。纤维平行擦痕、阶梯朝向一致,两条同时成立才能定向,只看纤维不问成因,容易把张裂隙误认成剪裂隙。
冰川擦痕和水流痕是常见的冒名者
冰川擦痕也成组出现,但一组之内方向可以相差 30°–60°,还常伴钉字形断面:一头粗一头细,粗端指向冰流来向。断层擦痕在同一断面上方向高度一致,彼此交角多在 10° 以内。
层面上的水流痕、泥裂充填痕更像,但只存在于岩层表面,不切穿层内颗粒,敲开一层就消失。断层擦痕刻在断面上,穿层而过。本文判断:切穿层理这一条,比比对形态更省事。
关键数据
下列数值取自常见观测范围。读阶步必须在新鲜面上做,风化面、水锈面和碳酸盐结壳都会把 1 毫米级的台阶填平,读数随之失真,同一点换个人看就差出方向。
- 擦痕只确定滑动线方向,不区分正反指向。
- 阶步高 1–5 毫米,缓坡一侧指向对盘运动方向。
- 纤维状方解石长 1–50 毫米,平行擦痕生长。
- 断层擦痕在同一断面上方向交角多小于 10°。
- 冰川擦痕一组内方向可差几十度,伴钉字形断面。
- 侧光斜照、入射角约 30° 时,阶步阴影最清楚。
边界
两期滑动叠加时,早期擦痕被晚期刻痕切断或磨平。断面上会出现两组方向不同的线,交叉处晚期线连续、早期线断开,按这个关系排出先后,再分别给每一期配阶步。
软岩里几乎没有擦痕。泥岩、页岩滑动时以粒间流动为主,只留下一层光滑镜面,看不到刻痕,也没有阶步。此时只能靠标志层错断与拖曳褶皱判断,不能因为找不到擦痕就否定断层。
参考文献
- 朱志澄 主编.《构造地质学》(第二版). 中国地质大学出版社, 1999. —— 擦痕、阶步与滑动矢量。
- 徐开礼, 朱志澄 主编.《构造地质学》. 地质出版社, 1989.
- Fossen H. Structural Geology. Cambridge University Press, 2010. —— 断层面上运动学标志。