第九章褶皺成因分析概述縱彎褶皺作用（重點(diǎn)）縱彎褶皺層內(nèi)的應(yīng)變分布與小型構(gòu)造其它褶皺作用

褶皺成因概述褶皺成因分析的目的了解褶皺多樣的形態(tài)及組合特點(diǎn)褶皺的區(qū)域展布及與地殼運(yùn)動(dòng)的關(guān)系對(duì)礦產(chǎn)的限制規(guī)律側(cè)壓力、重力、巖石力學(xué)性質(zhì)等限制因素在褶皺發(fā)育過程中的作用褶皺層內(nèi)部應(yīng)變及其與其它構(gòu)造的內(nèi)在聯(lián)系褶皺的形成機(jī)制主動(dòng)褶皺作用：巖石的力學(xué)性質(zhì)和層理主動(dòng)地限制著褶皺的發(fā)育褶皺的成因分析巖石的變形行為被動(dòng)褶皺作用：層理在褶皺變形中不具有力學(xué)上的不均一性，只是被動(dòng)地作為變形的標(biāo)記?；瑒?dòng)褶皺作用：物質(zhì)沿很多確定間隔的不連續(xù)面滑移，從而形成褶皺。流淌褶皺作用：物質(zhì)連續(xù)滑移從而形成褶皺。事實(shí)上是晶粒尺度或晶格尺度的微小滑動(dòng)。物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方式縱彎褶皺作用：巖層受到順層擠壓力的作用而形成褶皺的過程橫彎褶皺作用：巖層受到與層面垂直的外力作用而形成褶皺的過程。

剪切褶皺作用：巖層沿著一系列與層面不平行的密集劈理面發(fā)生差異滑動(dòng)而形成褶皺。柔流褶皺作用：巖石發(fā)生類似粘稠流體那樣的流淌從而形成困難多變褶皺的過程。力的作用方式與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方式

褶皺成因概述

褶皺成因分類據(jù)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方式分類滑動(dòng)流淌據(jù)作用力方式分類縱彎橫彎 1.縱彎褶皺作用的發(fā)育機(jī)制縱彎褶皺作用：巖層受到順層擠壓力而形成褶皺的作用巖層之間的力學(xué)性質(zhì)差異起主導(dǎo)作用硬層主動(dòng)褶皺軟層被動(dòng)縮短縱彎褶皺作用

單層褶皺的發(fā)育機(jī)制巖層褶皺的阻抗來自強(qiáng)硬層內(nèi)部和相鄰的懦弱層強(qiáng)硬層內(nèi)部，趨于形成大波長懦弱層，阻擋大波長形成依據(jù)最小功原理，褶皺波長為二者之間的調(diào)和中間值縱彎褶皺作用

褶皺主波長理論Biot等依據(jù)計(jì)算和試驗(yàn)提出把巖層視作彈性板d——巖層厚度；1——強(qiáng)層粘度；2——弱層（基質(zhì)）粘度主波長理論表明：初始主波長與強(qiáng)巖層的厚度和強(qiáng)巖層與介質(zhì)的粘度比有關(guān)，而與作用力無關(guān)縱彎褶皺作用

褶皺主波長理論褶皺主波長與強(qiáng)巖層厚度成正比縱彎褶皺作用

褶皺主波長理論（1/2）褶皺主波長與強(qiáng)巖層粘度(1)與介質(zhì)粘度（2）的比值有關(guān)2種典型（極端）狀況1/2>50——來自基質(zhì)的阻抗很?。ㄔO(shè)想為強(qiáng)巖層處于近于自由空間的環(huán)境中）1/2<10——來自基質(zhì)的阻抗很大（強(qiáng)巖層難以自由褶皺變形）縱彎褶皺作用

褶皺主波長理論（1/2

>50

）

1/2>50——來自基質(zhì)的阻抗很小縱彎褶皺作用

褶皺主波長理論（不同的粘度比）縱彎褶皺作用

褶皺主波長理論粘度比小，形成腸狀褶皺縱彎褶皺作用

多層巖層的褶皺發(fā)育限制褶皺形態(tài)的影響因素各層的能干性相鄰層相互影響強(qiáng)層間的距離接觸應(yīng)變帶的寬度縱彎褶皺作用

接觸應(yīng)變帶接觸應(yīng)變帶指的是“硬層”褶皺對(duì)介質(zhì)的影響范圍。接觸應(yīng)變帶以外，介質(zhì)不產(chǎn)生明顯的褶皺，僅僅發(fā)生勻整縮短接觸應(yīng)變帶的寬度強(qiáng)硬層初始主波長（Ｗi）縱彎褶皺作用

接觸應(yīng)變帶與強(qiáng)硬層間距兩“硬層”間隔遠(yuǎn)，互不影響，形成各自的特征波長褶皺，整個(gè)巖系不協(xié)調(diào)縱彎褶皺作用

接觸應(yīng)變帶與強(qiáng)硬層間距兩“硬層”間隔小，相互干擾，但厚度、粘度相同，形成協(xié)調(diào)褶皺縱彎褶皺作用

接觸應(yīng)變帶與強(qiáng)硬層間距不規(guī)則互層巖系硬層間隔小（位于接觸應(yīng)變帶內(nèi)），各層的粘度、厚度不同，形成復(fù)協(xié)調(diào)褶皺縱彎褶皺作用

規(guī)則互層巖系的褶皺

令：

n=d2/d1

d1——硬層厚度

d2——軟層厚度

μ1>μ2μ1——硬層粘度

μ2——軟層粘度縱彎褶皺作用

多層規(guī)則相間的強(qiáng)硬層的褶皺n高（軟層較厚），μ1/μ2低縱彎褶皺作用

多層規(guī)則相間的強(qiáng)硬層的褶皺

n中等，μ1/μ2低，褶皺形態(tài)明顯，進(jìn)一步壓扁后成壓扁的平行褶皺縱彎褶皺作用

多層規(guī)則相間的強(qiáng)硬層的褶皺n小(軟層很薄)，μ1/μ2低，巖層普遍壓扁縱彎褶皺作用

多層規(guī)則相間的強(qiáng)硬層的褶皺n高（軟層較厚）形成相像褶皺，μ1/μ2高縱彎褶皺作用

多層規(guī)則相間的強(qiáng)硬層的褶皺n中等，μ1／μ2高，發(fā)育尖棱狀褶皺縱彎褶皺作用

多層規(guī)則相間的強(qiáng)硬層的褶皺n低，μ1/μ2高(薄的硬層巖系，夾少量軟層起潤滑作用)沒有初始特征波長，形成膝折—不規(guī)則尖棱褶皺2.縱彎褶皺作用的應(yīng)變分布型式

又分為彎滑褶皺作用和彎流褶皺作用。（1）彎滑褶皺作用

一系列巖層通過層間滑動(dòng)而彎曲成為褶皺的過程。單層彎滑褶皺作用中的應(yīng)變分布型式中和面縱彎褶皺層內(nèi)的應(yīng)變分布與小型構(gòu)造

彎流作用與彎滑作用視頻：彎滑褶皺和彎流褶皺彎滑褶皺作用的特點(diǎn)：單層縱彎曲的應(yīng)變狀態(tài)及內(nèi)部小構(gòu)造拉伸壓縮變薄變厚縱彎曲的應(yīng)變狀態(tài)韌性層的變形脆性層的斷裂變形上部斷裂下部褶皺①存在應(yīng)力中和面：背斜上部拉伸，下部擠壓；向斜上部擠壓，下部拉伸；

彎曲前彎曲后彎滑褶皺作用②各相鄰層的上層相對(duì)向背斜轉(zhuǎn)折端滑動(dòng)，下層則向相鄰向斜的轉(zhuǎn)折端滑動(dòng)。一方面在層面上形成垂直于樞紐的擦痕，另一方面在轉(zhuǎn)折端形成空隙，造成虛脫現(xiàn)象。擦痕彎滑褶皺中發(fā)育的層面擦痕由彎滑褶皺作用在轉(zhuǎn)折端形成的虛脫現(xiàn)象和鞍狀礦體同心狀剪節(jié)理旋轉(zhuǎn)剪節(jié)理彎滑褶皺中的節(jié)理縱彎褶皺層內(nèi)的應(yīng)變分布與小型構(gòu)造

彎流褶皺內(nèi)的應(yīng)變分布平面應(yīng)變IＢ平行式，但無中和面褶皺面為剪切面，相當(dāng)“圓切面”（無應(yīng)變）正交剖面上，λ1方向呈“反扇形”，轉(zhuǎn)折端處無應(yīng)變，拐點(diǎn)處應(yīng)變最強(qiáng)線理在赤平投影圖上的變位軌跡為小圓縱彎褶皺層內(nèi)的應(yīng)變分布與小型構(gòu)造

彎流褶皺內(nèi)應(yīng)變分布留意與中和面褶皺作用應(yīng)變分布形式（左上）的對(duì)比縱彎褶皺層內(nèi)的應(yīng)變分布與小型構(gòu)造

彎滑褶皺中的次級(jí)小型構(gòu)造韌性夾層中的小構(gòu)造不對(duì)稱小褶皺層間劈理脆性層中的小構(gòu)造層面擦痕（垂直于褶皺軸）層間裂開帶轉(zhuǎn)折端虛脫，可以形成鞍狀脈和礦體彎流作用發(fā)生在韌性高的層中，以發(fā)育反扇形板劈理（或褶劈理）為特征強(qiáng)硬層與懦弱層不同的變形行為陜西涇陽縣口鎮(zhèn)平臥褶皺中的虛脫現(xiàn)象（剖面直立）N虛脫強(qiáng)硬層與懦弱層中的劈理折射現(xiàn)象陜西省涇陽縣口鎮(zhèn)平臥褶皺（剖面直立）N③塑性層小褶皺的軸面與其上、下相鄰的褶皺面所夾銳角指示其相鄰巖層的滑動(dòng)方向。

除平臥褶皺和翻卷褶皺外，可以依據(jù)上述層間滑動(dòng)規(guī)律平推斷巖層頂、底面，從而確定巖層層序是否正常，以及背斜與向斜的位置。彎滑褶皺作用形成的層間小褶皺可用于推斷地層是否正常（2）彎流褶皺作用

巖層彎曲變形時(shí)不僅發(fā)生層間滑動(dòng)，而且某些巖層的內(nèi)部還出現(xiàn)物質(zhì)流淌現(xiàn)象，上下層面對(duì)褶皺層內(nèi)物質(zhì)的流淌起著限制作用。彎滑褶皺的內(nèi)部構(gòu)造特點(diǎn)：①往往呈相像褶皺或類頂厚褶皺；②翼部和轉(zhuǎn)折端的塑性層內(nèi)往往形成從屬褶皺，顯示層內(nèi)物質(zhì)向轉(zhuǎn)折端流淌的特征。（3）縱彎褶皺中的劈理在強(qiáng)硬層與懦弱層相間的狀況下，劈理將在不同的巖層中發(fā)生折射。強(qiáng)硬層軟弱層高韌性差的巖層組合低韌性差和平均韌性大的巖層組合猛烈壓扁作用下近于平行的軸面劈理低韌性差和平均韌性大的巖層組合2.橫彎褶皺作用

巖層受到與層面垂直的外力作用而形成褶皺的過程。底辟構(gòu)造是一種典型的橫彎褶皺作用。橫彎褶皺中的應(yīng)力軌跡主應(yīng)力13剪應(yīng)力橫彎褶皺作用橫彎褶皺作用引起的彎流作用請(qǐng)留意：層間小褶皺的軸面產(chǎn)狀正好與彎滑褶皺作用引起的層間小褶皺產(chǎn)狀相反弧形隆起基底泥質(zhì)巖層橫彎褶皺作用作用力垂直于層面特點(diǎn)：整體拉伸、無中和面韌性層形成IＡ頂薄型，但常在背斜頂部形成地塹，底劈頂部形成放射狀或環(huán)狀斷裂系，基底斷層上形成撓曲同沉積褶皺一類特殊的橫彎褶皺？同沉積褶皺，又稱生長褶皺，是在巖層沉積的同時(shí)漸漸變形而形成的褶皺。特點(diǎn)：上平下陡，為開闊褶皺；背斜頂薄，向斜中心厚，邊沉邊褶；巖石組構(gòu)受構(gòu)造限制，背斜頂水淺沉積粗，向斜中心水深厚積細(xì)；有同沉積滑塌。

底辟作用底辟構(gòu)造成因上下巖層密度倒置，力學(xué)不穩(wěn)定產(chǎn)生失穩(wěn)，巖石發(fā)生固態(tài)流淌（由高應(yīng)力處向低應(yīng)力處流淌）底辟構(gòu)造類型鹽丘、巖漿底辟等，可以成為良好的儲(chǔ)油構(gòu)造造成鹽丘失穩(wěn)的緣由上覆層厚度不等；差異剝蝕鹽層表面起伏不平水平擠壓底辟作用

底辟構(gòu)造剖面圖德國漢諾威旁邊的鹽丘構(gòu)造剖面圖（據(jù)E.S.Hills修改）底辟構(gòu)造地下高韌性巖體在構(gòu)造力的作用下，或由于巖石物質(zhì)間密度差異所引起的浮力作用下向上流淌并擠入上覆巖層之中而形成的一種構(gòu)造就是底辟構(gòu)造，分為巖漿底辟和鹽丘。MzPz塔里木盆地塔北隆起的巖漿底辟構(gòu)造底辟作用

鹽丘構(gòu)造鹽核直徑２－３km，邊界陡立，下延數(shù)km，內(nèi)部發(fā)育軸面和樞紐陡立的困難褶皺圍巖頂部穹隆狀隆起、發(fā)育正斷層系，褶皺形態(tài)為1A型頂薄褶皺外圍的翼部地帶向上卷起，甚至形成圍繞鹽核的向斜3.剪切褶皺作用特點(diǎn)：（1）被動(dòng)褶皺作用（2）褶皺層中發(fā)生平面應(yīng)變，同一剪切面上各處的應(yīng)變值相等；（3）相像褶皺剪切褶皺作用模式滑動(dòng)方向垂直于褶皺層不勻整差異滑動(dòng)形成的剪切褶皺沿著與褶皺層斜交的滑動(dòng)形成志向的相像褶皺滑動(dòng)方向剪切褶皺作用巖層被動(dòng)彎曲，層面不具有力學(xué)意義上的主動(dòng)性發(fā)生在韌性較大的巖層中，如鹽巖或韌性差微小的巖系（地殼深部環(huán)境）中剪切褶皺特點(diǎn)剪切面上每一點(diǎn)為平面應(yīng)變褶軸不確定平行于中間應(yīng)變軸，只有當(dāng)層面垂直于剪切方向時(shí)，二者才一樣無中和面褶皺二翼剪切方向相反屬于Ⅱ型相像式，平行于軸面方向上巖層厚度不變。頂加厚，翼減薄——并非由于物質(zhì)流淌引起背形二側(cè)ＸＹ面成反扇形，可能形成反扇形劈理4.柔流褶皺作用

發(fā)生在具有高韌性和低粘滯度的巖石中，常用來說明其生成時(shí)的物理化學(xué)環(huán)境。形成于下構(gòu)造層次的柔流褶皺柔流褶皺作用固態(tài)流變條件下，巖石具有高韌性和低粘度，呈類似流體的粘滯性流淌鹽丘核部鹽層的褶皺冰川中冰層的流淌和礫石的變形——“燈盞石”腸狀褶皺：高級(jí)變質(zhì)巖、混合巖中常見的柔流褶皺在物質(zhì)的持續(xù)粘性流淌中，既有層流，也有紊流，使得褶皺形態(tài)特別困難。較簡潔層流條件下的柔流褶皺可看作剪切褶皺作用進(jìn)行探討本章要點(diǎn)縱彎褶皺作用應(yīng)力分布形態(tài)彎滑/彎流作用伴生構(gòu)造縱彎褶皺作用與橫彎褶皺作用的區(qū)分思索題褶皺有哪些形成機(jī)制？縱彎褶皺有何特點(diǎn)？怎樣識(shí)別同沉積褶皺？自然界大部分褶皺是由縱彎褶皺作用形成的。從地殼變形的角度分析，這種現(xiàn)象反映了什么問題？對(duì)于柔流褶皺作用，應(yīng)當(dāng)接受什么方法和手段對(duì)其進(jìn)行描述和探討？褶皺的觀測(cè)探討----巖石圈中大量發(fā)育而又特別重要的地質(zhì)構(gòu)造之一一、褶皺作用的時(shí)間

形成于卷入褶皺的最新地層之后，覆蓋褶皺的最老地層之前。塔里木盆地塘北背斜地震剖面ＰＣＳＯ－∈Ｄ二﹑褶皺的觀測(cè)探討褶皺形態(tài)的探討褶皺形態(tài)的縱深變更探討褶皺內(nèi)部的小構(gòu)造確定褶皺的形成時(shí)代1、褶皺形態(tài)的探討了解區(qū)域總的構(gòu)造輪廓查明地層層序和追索標(biāo)記層視察褶皺的幾何形態(tài)1.1了解區(qū)域總的構(gòu)造輪廓搜集資料踏勘盡可能了解區(qū)域構(gòu)造基本輪廓1.2查明地層層序和追索標(biāo)記層

區(qū)分層理和次生面理查明巖層的產(chǎn)狀確定背斜向斜的位置標(biāo)記層--層位穩(wěn)定,分布廣泛,在巖石成分結(jié)構(gòu)構(gòu)造或所含化石方面具有明顯特征切厚度不太大而穩(wěn)定的巖層1.3觀測(cè)褶皺的幾何形態(tài)測(cè)定褶皺軸面和樞紐的產(chǎn)狀推斷是平行褶皺還是相像褶皺探討褶皺轉(zhuǎn)折端視察褶皺的處露形態(tài)和平面圖像繪制褶皺剖面圖及橫截面圖2.探討褶皺形態(tài)的縱深變更從橫切褶皺的懸崖上從地表形態(tài)特征推斷深部變更利用物探鉆探資料確定3.探討褶皺內(nèi)部的小構(gòu)造小褶皺-從屬褶皺、獨(dú)立褶皺、層間褶皺軸面劈理層間劈理測(cè)量軸面、樞紐產(chǎn)狀用赤平投影4.確定褶皺的形成時(shí)代