断层岩,即断层相关的岩石,通常指断层带内由于剪切变形而形成的构造岩。包括断层泥、断层角砾岩、断层碎裂岩及糜棱岩等。这些断层岩是断裂活动的产物,也是断裂活动的重要信息载体,记录了断裂活动的各种信息,被称为“地震化石”。近年来,岩石磁学方法以其经济、快捷、无损测量等优势被广泛应用到地学研究中。已有的断层岩磁学研究发现一些特殊断层岩,如断层泥和假玄武质玻璃,较围岩磁性存在磁性异常,这些磁性异常往往与断层岩的形成温度、形成机制或断层活动时的流体作用等有关。也有研究者利用断层岩的磁性异常来确定断层面位置,用于研究古老断层的分布。可见,断层岩的磁学特征具有重要的研究价值。海原断裂是青藏高原东北缘一条重要的边界断裂,其活动历史较长,孕育了多次大地震,仅上个世纪九十年代就发生了两次8级以上大地震。如此漫长的活动历史以及巨大的地震能量造就了海原断裂带数十米甚至上千米宽的断层带,其中老虎山段出露黑色断层泥-角砾岩的厚度最厚处可达十多米,如此巨厚的断层泥-角砾岩的存在对断层活动性是否有影响?此外,老虎山断层带内包含有多种颜色断层岩,包括黑、桔黄、紫红、灰绿、白色、杂色等。这些不同色系断层岩是如何形成的?可否代表断层活动的不同期次?巨厚黑色断层泥-角砾岩又是如何形成的?是否与断层带以东30km外的石炭系煤层有成因上的联系?如果经断层剪切摩擦作用,其形成时的温度是多少?为了回答上述科学问题,本论文选取海原断裂带老虎山段两个断层岩纵剖面展开系统研究。两个纵剖面分别位于老虎山断裂的东、西两端,东端剖面（简称E剖面）上盘围岩为奥陶系安山凝灰岩,下盘围岩为第四系砾岩;西北端剖面（简称WN剖面）断层岩出露于第三系浅红色含砾砂岩中。选取两个具有不同围岩岩性的剖面便于对比研究。E剖面断层岩采样厚度75m,剖面内含有下盘围岩、断层泥-角砾岩带、破碎带,剖面尽头由于溪水切断未见与上盘围岩直接接触面,上盘围岩样品采集自剖面结束处50m内的上盘山体基岩,共采集样品207块。WN剖面厚度约3m,共采样38块。此外,采集老虎山断裂以东30km外的石炭系煤层及其风化壳样品12个。通过测量断层岩的磁化率（χ）、非磁滞剩磁（ARM）、饱和等温剩磁（SIRM）、等温剩磁（IRM）、磁滞回线（Loop）以及磁化率随温度变化曲线（χ-T曲线）等磁学参数并结合粒度、碳含量、XRD等分析方法来探究海原断裂带景泰段不同颜色断层岩的形成机制及其构造意义。岩石磁学结果显示,E剖面断层泥-角砾岩相较于围岩和破碎带显示了低磁性,尤其是黑色断层泥,其磁化率值均小于10×10^-8 m³/kg。磁滞回线结果显示除围岩外多数样品呈现顺磁性特征。等温剩磁（IRM）获得曲线特征表明红色及杂色断层泥高矫顽力矿物含量较高。热磁（χ-T）曲线分析显示多数断层泥样品经加热后磁性均有很大升高,指示加热过程中有大量含铁硅酸盐或粘土矿物热分解转化生成了磁铁矿,且石炭系煤层的热磁曲线与黑色断层泥的非常相似。WN剖面的磁学结果与E剖面有一定差异,尽管多数黑色断层泥样品也显示了弱磁性以及与E剖面黑色断层泥类似的热磁曲线。但靠近断层面处的黑色断层泥的磁化率却明显强于围岩及角砾。磁学结果结合碳含量及矿物相分析结果指示黑色断层泥与断裂带附近石炭系煤层具有相似的矿物相组成,推断石炭系煤层为黑色断层泥的母岩。石炭系煤层经断层活动卷入断层,在断层强烈剪切摩擦作用下不断细化,形成伊利石等粘土矿物,并促使一部分顺磁性含铁硅酸盐矿物或其他含铁矿物发生化学变化生成亚铁磁性矿物,使得黑色断层泥的磁化率较其母岩石炭系煤层的抗磁性有一定升高。通过黑色断层泥的铁磁性磁化率结合χ-T曲线与煤层对比计算获得断层泥所经历的温度约为420℃,不超过450℃。岩石磁学分析显示黑色断层泥较之母岩—石炭系煤层磁化率升高,指示断层剪切摩擦升温会导致含铁硅酸盐等矿物分解生成强磁性矿物。WN剖面靠近断层面处的灰绿色断层岩及黑色断层泥磁性显著增强也证实了摩擦升温可导致断层泥磁性增强。但是两个剖面靠近断层面处的断层泥的磁化率差别巨大,与二者组成矿物上的差别有关。WN剖面中含有黄铁矿,可在420℃时转变为强磁性的磁黄铁矿,从而导致靠近断层面处的断层泥磁化率异常高。研究结果显示红色、灰绿色、杂色断层泥主体矿物组成与黑色断层泥有相似之处,但其他色系断层泥有机碳含量明显低于黑色断层泥,高矫顽力磁性矿物赤铁矿的含量却高于后者。这些结果表明红色、灰绿色、杂色断层泥很可能是石炭系煤层的临近地层在断层活动时与煤层同时被卷入断层中,并经历强烈剪切摩擦作用逐步细化形成断层泥,并不能代表断层的分期活动。