第六章褶皺的幾何分析第一節(jié)褶皺和褶皺要素一、褶皺(fold)的概念1.褶皺的定義經(jīng)典：巖石或巖層受力而發(fā)生的永久性彎曲變形。二、褶皺要素褶皺的基本組成部分。反映褶皺的幾何形態(tài)。第二節(jié)褶皺形態(tài)描述一、據(jù)褶皺翼間角大小描述褶皺1.平緩gentle褶皺：>120°2.開(kāi)闊o(wú)pen褶皺：120-70°3.中常close褶皺：70-30°4.等斜tight褶皺：30-5°5.緊閉isoclinal褶皺：<5°二、據(jù)褶皺軸面和兩翼產(chǎn)狀直立褶皺uprightfold斜歪褶皺inclinedfold倒轉(zhuǎn)褶皺overturnedfold平臥褶皺recumbentfold三、據(jù)褶皺轉(zhuǎn)折端形態(tài)1.圓弧褶皺：轉(zhuǎn)折端呈圓弧狀彎曲的褶皺。2.箱狀褶皺：轉(zhuǎn)折端開(kāi)闊平直呈箱狀，兩翼產(chǎn)狀較陡。3.尖棱褶皺：轉(zhuǎn)折端呈尖棱狀，兩翼平直。4.撓曲（膝折）：平緩的巖層中，有一段突然變陡而表現(xiàn)出的膝狀彎曲。5.扇狀褶皺：兩翼地層倒轉(zhuǎn)，褶皺面呈扇狀彎曲，轉(zhuǎn)折端比兩翼還要寬闊，兩翼窄且陡。四、褶皺的平面形態(tài)穹窿構(gòu)造—長(zhǎng)寬比1:1左右，近等軸，背斜。構(gòu)造盆地—長(zhǎng)寬比1:1左右，近等軸，向斜。短軸褶皺—長(zhǎng)寬比3:1—10:1的褶皺。線狀褶皺—長(zhǎng)寬比超過(guò)10:1的各種狹長(zhǎng)形褶皺五、褶皺的規(guī)模巨型褶皺-區(qū)域性大型褶皺-連續(xù)剖面中型褶皺-露頭尺度小型褶皺-露頭至標(biāo)本尺度微型褶皺-鏡下尺度六、褶皺的對(duì)稱(chēng)性對(duì)稱(chēng)褶皺symmetricalfold不對(duì)稱(chēng)褶皺asymmetricalfold七、褶皺的協(xié)調(diào)性協(xié)調(diào)褶皺harmonicfolds巖層的幾何形態(tài)(波長(zhǎng)和對(duì)稱(chēng)性)大體保持一致不協(xié)調(diào)褶皺disharmonicfolds褶皺（廣義）：巖石的彎曲原生褶皺第三節(jié)褶皺的分類(lèi)褶皺位態(tài)分類(lèi)褶皺形態(tài)分類(lèi)褶皺成因分類(lèi)一、褶皺位態(tài)分類(lèi) 二、褶皺形態(tài)分類(lèi)1、據(jù)等斜線分類(lèi)-三類(lèi)五型2、據(jù)褶皺層厚度變化分類(lèi)1、據(jù)等斜線分類(lèi)-三類(lèi)五型：I類(lèi):向向弧收斂;IA：頂薄褶皺①等斜線向內(nèi)弧強(qiáng)烈收斂；②等斜線翼部長(zhǎng)，轉(zhuǎn)折端短；③內(nèi)弧曲率遠(yuǎn)大于外弧曲率.IB：平行褶皺或等厚褶皺①等斜線向內(nèi)弧收斂并垂直褶皺面；②等斜線在翼部與轉(zhuǎn)折端等長(zhǎng)；③內(nèi)弧曲率大于外弧曲率.IC：平行褶皺與相似褶皺的過(guò)渡型式①等斜線向內(nèi)弧輕微收斂；

②等斜線在翼部比轉(zhuǎn)折端略短；

③內(nèi)弧曲率略大于外弧曲率.II類(lèi)：相似褶皺①等斜線平行褶皺軸面；②等斜線在各處等長(zhǎng)；③內(nèi)弧與外弧曲率相同.III類(lèi)：頂厚褶皺①等斜線向外弧收斂；②等斜線在轉(zhuǎn)折端長(zhǎng),翼部短；③內(nèi)弧曲率小于外弧.2.據(jù)褶皺層厚度變化分類(lèi)相似褶皺（頂厚褶皺）：轉(zhuǎn)折端厚，兩翼薄;平行軸面的視厚度相等;各面曲率相等,沒(méi)有共同的曲率中心.平行褶皺（等厚褶皺）：褶皺層各部位真厚度相等;各層有共同的曲率中心,不同的曲率半徑.理想的平行褶皺向下消失于滑脫面頂薄褶皺：轉(zhuǎn)折端薄，兩翼厚;靠近核部的褶皺層曲率較大.三、褶皺成因分類(lèi)底辟褶皺擠壓褶皺剪切褶皺流變褶皺第四節(jié)褶皺的組合型式平面組合型式、剖面組合型式1、平面組合型式平行排列雁行排列弧形排列2、剖面組合型式復(fù)式褶皺（阿爾卑斯式褶皺）隔檔-隔槽式褶皺（侏羅山式褶皺）斷續(xù)式褶皺（日耳曼式褶皺）復(fù)式褶皺（阿爾卑斯式褶皺）隔檔-隔槽式褶皺（侏羅山式褶皺）斷續(xù)式（或日耳曼式）褶皺弱構(gòu)造變形盆地蓋層中短軸背斜孤立地產(chǎn)于近水平的巖層中。褶皺的成因分析縱彎褶皺作用橫彎褶皺作用剪切褶皺作用柔流褶皺作用褶皺作用的基本概念褶皺主導(dǎo)因素是應(yīng)力和熱力，還與巖層本身的力學(xué)性質(zhì)、厚度有關(guān)，也與變形的地質(zhì)和物理?xiàng)l件有關(guān)。地殼不同構(gòu)造層次的褶皺作用和褶皺類(lèi)型顯著不同。褶皺作用的基本類(lèi)型

1.根據(jù)褶皺的作用力方式，可以劃分為縱彎和橫彎。

2.根據(jù)褶皺過(guò)程中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方式，可以劃分為滑動(dòng)和流動(dòng)。一、縱彎褶皺作用平行于地質(zhì)界面的擠壓作用引起的彎曲作用。1.縱彎褶皺的發(fā)育機(jī)制能干層(強(qiáng)硬層):粘度較大的巖層。非能干層(軟弱層):粘度較小的巖層。影響巖石能干性的主要因素：物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、溫度、壓力、流體在高溫條件下能干層可轉(zhuǎn)變?yōu)榉悄芨蓪?，降低巖石強(qiáng)度，表現(xiàn)為小應(yīng)力，大應(yīng)變。多層巖層的褶皺發(fā)育機(jī)制當(dāng)μ1=μ2時(shí)，只有順層均勻縮短，而不會(huì)發(fā)生褶皺。強(qiáng)硬層間的距離、厚度對(duì)褶皺形態(tài)的影響2.中和面褶皺作用當(dāng)巖層的能干性相對(duì)較大時(shí)，強(qiáng)巖層褶皺存在一個(gè)不變形或沒(méi)有應(yīng)變的界面，沿該界面應(yīng)變?yōu)榱?。以此為界，分?nèi)外兩部分：外部各處發(fā)生平行于褶皺面的伸長(zhǎng)應(yīng)變和垂直于褶皺界面的縮短應(yīng)變；內(nèi)部各處發(fā)生垂直于褶皺面的伸長(zhǎng)應(yīng)變和平行于褶皺界面的縮短應(yīng)變。特點(diǎn):（1）外拉，內(nèi)壓；（2）中和面上各點(diǎn)既不拉伸也不壓縮；（3）隨著褶皺彎曲的增強(qiáng)，中和面逐漸向內(nèi)側(cè)遷移。（4）對(duì)于韌性較強(qiáng)的巖層，中和面外側(cè)的巖層可拉伸變薄，并形成順層劈理；內(nèi)側(cè)擠壓加厚，形成扇形劈理或小褶皺。（5）對(duì)于脆性巖層，中和面外側(cè)可形成張裂隙、楔形脈、小型正斷層；內(nèi)側(cè)形成小型逆斷層。中和面上下應(yīng)力狀態(tài)不同，小構(gòu)造也不同3、彎滑褶皺作用Flexuralslipfolding褶皺過(guò)程中巖層通過(guò)相互滑動(dòng)彎曲形成褶皺的作用。彎滑褶皺作用具有以下特點(diǎn)：（1）巖層的強(qiáng)度通常較大，褶皺時(shí)各巖層沿層面發(fā)生剪切滑動(dòng)。在褶皺未發(fā)生翻轉(zhuǎn)情況下，新巖層向背斜轉(zhuǎn)折端運(yùn)動(dòng)，老巖層向向斜轉(zhuǎn)折端運(yùn)動(dòng)。（2）褶皺的各巖層有自己的中和面，整個(gè)褶皺無(wú)中和面。（3）褶皺各巖層的彎曲程度基本相同，巖層的真厚度各處一致，成為等厚褶皺。（4）層間和層面的伴生構(gòu)造發(fā)育。由于巖層間的相互滑動(dòng)，層面上可形成擦痕，層間可形成小褶皺、剪節(jié)理。（5）轉(zhuǎn)折端處可形成虛脫、扇形張節(jié)理等。壓扁作用當(dāng)巖層的能干性相對(duì)較小，且能干性差不大時(shí)，軟弱的巖層在平行層面的擠壓作用下發(fā)生彎曲變形前，整體發(fā)生平行于巖層界面或主壓應(yīng)力方向的縮短應(yīng)變，然后再發(fā)生彎曲變形，這樣的應(yīng)變行為稱(chēng)為褶皺的壓扁作用。4、彎流褶皺作用在側(cè)向擠壓力及熱動(dòng)力作用下，巖層的彎曲主要通過(guò)物質(zhì)的塑性流動(dòng)而表現(xiàn)出來(lái)，這種褶皺作用稱(chēng)為彎流褶皺作用。彎流褶皺常具有以下特點(diǎn)：（1）彎流褶皺作用主要發(fā)生在高溫塑性變形巖層和軟硬相間的塑性巖層中。（2）褶皺巖層（塑性層）的真厚度各處不等，轉(zhuǎn)折端厚，兩翼薄。（3）由于塑性流動(dòng)，層內(nèi)可形成層間劈理、小褶皺等。二、橫彎褶皺作用垂直于地質(zhì)界面的擠壓作用引起的彎曲作用。橫彎褶皺作用的基本特點(diǎn)為：（1）橫彎褶皺中巖層整體處于拉伸狀態(tài)，各巖層均無(wú)中和面。（2）由于頂部受拉伸，當(dāng)巖層具一定韌性時(shí)，多形成頂薄褶皺，當(dāng)脆性較高時(shí)則發(fā)生斷裂，頂部可能造成放射狀、環(huán)狀斷裂。（3）塑性物質(zhì)由頂向兩翼流動(dòng)，在翼部產(chǎn)生軸面向外傾倒的層間小褶皺，銳夾角指示上層傾向滑動(dòng)方向。底辟構(gòu)造主要是地下高塑性巖體，如鹽、石膏、煤層等巖石的密度倒置所引起的浮力作用，向上流動(dòng)，并向上推擠或擠入上覆巖層而形成的構(gòu)造。當(dāng)巖漿上升，侵入圍巖，使上覆巖層發(fā)生拱曲時(shí)，則形成巖漿底辟；如果底辟是巖鹽物質(zhì)組成時(shí)，則稱(chēng)鹽丘構(gòu)造。由三部分構(gòu)成：底辟核，是形態(tài)復(fù)雜的褶皺，與塑性物質(zhì)向上流動(dòng)有關(guān)。核上構(gòu)造，為開(kāi)闊的短軸背斜或穹隆構(gòu)造。頂部發(fā)育放射狀或環(huán)狀正斷層。核下構(gòu)造，較簡(jiǎn)單。三、剪切褶皺作用剪切褶皺作用過(guò)程中因受到與褶皺巖層界面相平行或斜交的剪切力偶作用導(dǎo)致巖層失穩(wěn)而發(fā)生彎曲形成褶皺。在褶皺過(guò)程中，巖層界面處于被動(dòng)狀態(tài)。最好稱(chēng)為被動(dòng)褶皺作用.彎滑褶皺作用為主動(dòng)褶皺作用.剪切褶皺作用與擠壓褶皺作用對(duì)應(yīng),以褶皺整體受力狀態(tài)為依據(jù)。剪切褶皺作用(滑褶皺作用、被動(dòng)褶皺作用)剪切褶皺作用表現(xiàn)為沿著與層面交切的密集面發(fā)生不均勻的剪切,形成相似褶皺.特點(diǎn)：1．褶皺是簡(jiǎn)單剪切變形造成的。2．剪切面平行于褶皺軸面，發(fā)育軸面劈理。3．褶皺中沒(méi)有中和面。剪切面上各點(diǎn)應(yīng)變相等。4．平行軸面的巖石厚度基本相等，為典型的相似褶皺。四、柔流褶皺作用

巖石體在高韌性和低粘度條件下發(fā)生類(lèi)似粘性流體的流動(dòng)形成的褶皺作用行為，稱(chēng)為柔流褶皺作用。五、膝折作用具有彎滑和剪切作用兩種特征；在巖性均一的脆性薄層巖層中發(fā)育；為尖棱褶皺。六、褶皺觀察與研究小結(jié)（1）首先觀察地層是否對(duì)稱(chēng)或重復(fù)，確定褶皺是否存在。（2）將易于識(shí)別或出露條件好的巖層或地層作為標(biāo)志層。（3）追索或穿越各地層界線、勾繪地層界線、測(cè)量巖層產(chǎn)狀及褶皺要素的產(chǎn)狀，從而確定褶皺的類(lèi)型與規(guī)模。（4）描述褶皺，進(jìn)行褶皺位態(tài)和形態(tài)分類(lèi)。（5）觀察褶皺的伴生構(gòu)造。（6）繪制褶皺的構(gòu)造剖面或素描、照相。（7）褶皺的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。（8）確定褶皺的形成時(shí)代。（9）分析褶皺的成因。從屬褶皺—與主褶皺有成因聯(lián)系，并有一定幾何關(guān)系的小褶皺。根據(jù)不對(duì)稱(chēng)從屬褶皺軸面與其上、下相鄰的褶皺面或包絡(luò)面所夾的銳角，可以指示相鄰層的相對(duì)滑動(dòng)方向，進(jìn)而確定巖層層序是正?；虻罐D(zhuǎn)，以及背斜和向斜的相對(duì)位置。A、直立巖層；B、層序正常；C、巖層倒轉(zhuǎn)褶皺形成時(shí)代的確定褶皺的形成往往是地殼運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，因此查明褶皺的形成時(shí)代是恢復(fù)地殼運(yùn)動(dòng)歷史的重要方法之一。褶皺形成的時(shí)代通常用以下方法判別：1.角度不整合分析法：褶皺形成于不整合面下最新褶皺巖層之后，早于上覆最老未褶皺巖層之前。2.沉積巖厚度分析法：利用地殼上升造成褶皺巖層沉積厚度的變化來(lái)分析褶皺的形成時(shí)代。褶皺形成的時(shí)代為巖層發(fā)生明顯變化所占有的時(shí)段。3.同位素年齡分析法：利用褶皺同期侵入的巖漿巖、褶皺中的巖脈等的同