[工学]地质构造分析.ppt

第四章 褶皱 (fold) 构造地质学 复习： 2. 褶皱形态的描述 剖面： 1) 轴面与两翼产状 2) 对称性 3) 翼间角大小 4) 弯曲形态 5) 各层弯曲的相互关系 平面 ：线状、短轴、穹窿及构造盆地 第4章 褶皱(fold) 主要内容： 1. 褶皱和褶皱要素 2. 褶皱的几何形态及褶皱的描述 3. 褶皱的类型及褶皱的组合型式 4. 褶皱的形成机制 5. 褶皱构造的观察和研究 一、褶皱的产状类型 v1. 褶皱的位态分类(里卡德分类)： 根据轴面倾角和枢纽倾伏角两个产状要素，将褶皱 分为七类： 规定:水平为0o10o；倾斜(伏)为10o80o；直立为80o90o 1.直立水平褶皱 2.直立倾伏褶皱 3.倾竖褶皱 4.斜歪水平褶皱 5.斜歪倾伏褶皱 6.平卧褶皱 7.斜卧褶皱 褶皱产状类型三角网图（里卡德三角网） A B C 分类实例：轴面13630，枢纽侧伏角40(E) 褶皱的产状类型 直立水平褶皱 直立倾伏褶皱 竖直褶皱 斜歪水平褶皱 平卧褶皱 斜歪倾伏褶皱 斜卧褶皱 v直立水平褶皱()轴面近于直立(倾角80-90) ，枢纽近于水平(倾伏角0-10)； v直立倾伏褶皱()轴面近于直立(倾角80-90) ，枢纽倾伏角为10-80； v竖直褶皱()轴面和枢纽近于直立(倾角和倾伏 角均为80-90) v斜歪褶皱()轴面倾斜(倾角10-80)，枢纽近 于水平(倾伏角0-10) v平卧褶皱()轴面和枢纽近于水平(倾角和 倾伏角均为0-10)； v斜歪倾伏褶皱()轴面倾斜(倾角10-80) ，枢纽也倾伏(倾伏角10-80)，但二者倾向 和倾角均不一致； v斜卧褶皱(重斜褶皱)()轴面倾角和枢纽 倾伏角均为10-80，而且两者倾向基本一致 ，倾斜角也大致相等，即枢纽在轴面上的侧 伏角为80-90。 直立倾伏褶皱直立倾伏褶皱 斜歪水平褶皱斜歪水平褶皱( (安徽泗县安徽泗县) ) 大型平卧褶皱大型平卧褶皱( (中巴公路盖孜检查站中巴公路盖孜检查站) ) 2.里卡德分类的优点： p1)三维空间分类，反映了褶皱在三维空间的形状 和产状特征，避免二维空间分类的片面性。 p2)里卡德三角网可以表示出所有可能存在的褶皱 产状类型，七个区域的大小大致反映了该类褶皱 在自然界出现的机率大小及变化规律； p3)可作为褶皱统计的图解，表达褶皱的特征分布 。 体现了地质研究的科学性，哲学性 v1.根据褶皱的各层厚度变化和各层之间的 几何关系(范海斯，1896) v1) 平行褶皱 v2) 相似褶皱 v2. 横截面上褶皱层的等倾斜线型式和厚 度变化参数反映的相邻褶皱面的曲率关系 vG.J.Ramsay分类三类五型 二、褶皱横截面的几何类型 1）平行褶皱 va. 各岩层平 行弯曲 vb. 同一岩层 各部位厚度基本 一致，但平行轴 面方向视厚度不 同 vc. 从外向内各 层曲率变大 2）相似褶皱 va、各岩层弯曲 形态相似，曲 率基本不变 vb、两翼薄转折 端厚，但平行 轴面方向视厚 度相近 v、兰姆赛的褶皱几何分类(1967)依据褶 皱岩层等倾斜线型式及厚度变化分类。 等倾斜线：褶皱层的上下褶皱面倾角相等的切 点的连线 兰姆赛根据褶皱横截面上褶皱层的等倾斜线 型式和厚度变化参数反映的相邻褶皱面的曲 率关系将褶皱分为三类五型： 类：褶皱的等倾斜线向内弧呈收敛状，内弧曲 率总是比外弧大，故外弧倾斜度也总是小于内弧。 根据等斜线的收敛程度分为三个亚类。 等倾斜线向内弧呈强烈收敛，各线长短差别极大 ，内弧曲率远比外弧大，为典型的顶薄褶皱。 等倾斜线也向内弧收敛，并与褶皱面垂直，各线 长短大致相等，褶皱层真厚度不变，内弧曲率仍 大于外弧，为典型的平行褶皱。 等斜线向内弧轻微收敛，转折端等倾斜线比两翼附 近略长，反映两翼厚度有变薄的趋势，内弧曲率略 大于外弧，是平行褶皱向类相似褶皱过渡的形式 类 等倾斜线互相平行且等长，褶皱层的内弧 和外弧的曲率相等，即相邻褶皱面倾斜度基本一 致，为典型的相似褶皱。 类 等倾斜线向 外弧收敛，向内弧 散开呈到扇状，即 外弧曲率大于内弧 ，为典型的顶厚褶 皱。 分 类 意 义 精确测定褶皱几何形态，表明不同岩层褶皱变化的 细微差别，预测层内和层间褶皱样式的变化，帮助 分析褶皱成因机制。 三、同沉积积褶皱和底辟构造 v、同沉积褶皱在沉积过程中形成的褶皱 。 特点： a. 形态开阔，翼部岩层上缓下陡； b. 岩层顶薄，翼厚； c.沉积顶粗，翼细。 伸展盆地 挤压盆地 2、底辟构造和盐丘(Diapiric structures)，由 地下低密度高塑性岩层(如岩盐、石膏、泥岩、 岩浆等)在差异力或差异压力下向上运动所产生 的构造。 组成： pa.底辟核：高塑性岩石组成。 pb.核上构造：核上拱引起的变形构造(复杂)。 pc.核下构造：核下部与底辟作用相关构造(简 单)。 盐底辟构造盐丘 v（一）穹隆和构造盆地 v（二）雁行褶皱 v（三）隔档式褶皱和隔槽式褶皱 v（四）复背斜和复向斜 四、褶皱的组合型式及其分布 v(一)穹隆和构造盆地 v(二)雁行褶皱 为一系列呈平行斜列（雁行状）的短轴背斜 或向斜，可以由不同规模和级次的背斜或向 斜组成。 可能成因：受水平力偶作用引起。 v(三)隔档式和隔槽式褶皱(侏罗山式褶皱) 隔档式褶皱（梳状褶皱）由一系列平行的 背斜和向斜相间组成，其中背斜是窄而紧闭的 ，形态完整清楚，呈线状延伸；而两个背斜之 间的向斜则开阔平缓。 可能成因：顺塑性层挤压滑脱变形的结果。 侏罗山式褶皱：盖层与基底 四川盆地东部隔档式褶皱 p隔槽式褶皱也是由一系列平行的背、向斜相间 排列的褶皱组成，但其中背斜和向斜形态正好与 隔档式褶皱相反，其向斜紧闭且形态完整，呈线 状排列，而两向斜之间的背斜则平缓开阔呈箱状 可能成因：顺塑性层挤压滑脱变形的结果。 贵州正安一带隔槽式褶皱 侏 罗 山 褶 皱 v(四)复背斜和复向斜造山带中常见的褶皱 类型。 是由多级褶皱所组成的巨大背斜和巨大向斜。 各次级褶皱轴面常向该复背斜或复向斜的核部收敛。 识别标志：区域性新老地层的分布 p复向斜：中央次级褶皱核部地层，中间新两侧老。 p复背斜：中央次级褶皱核部地层，中间老两侧新。 第1型 补充内容：叠加褶皱基本类型 2019/1/2642 第2 型 2019/1/2643 第3型 2019/1/2644 第4章 褶皱(fold) 主要内容： 1. 褶皱和褶皱要素 2. 褶皱的几何形态及褶皱的描述 3. 褶皱的类型及褶皱的组合型式 4. 褶皱的形成机制 5. 褶皱构造的观察和研究 研究形成机制的目的： v1) 了解褶皱多样的形态及组合特点 v2) 褶皱的区域展布及与地壳运动的关系 v3) 对矿产的控制规律 v4) 侧压力，重力，岩石力学性质等控制因素 在褶皱发育过程中的作用 v6) 褶皱层内部应变及其与其它构造的内在联 系 v1、纵弯褶皱作用 v2、横弯褶皱作用 v3、剪切褶皱作用 v4、柔流褶皱作用 一、褶皱形成机制的基本类型 1、纵弯褶皱作用： 单岩层变形特点 特点 顺层挤压； 单层变形外拉、 内压； 中间存在中和面 拉伸与压缩应变 向中和面逐渐减 小； 弯曲加剧、曲率 增大时，中和面 向核部迁移。 拉伸 压缩 韧性岩层，外凸侧会因拉伸变薄，内凹侧因压缩 变厚； 较脆性岩层，外凸侧产生与层面正交、呈扇状排 列的楔形张节理或小型正断层，内凹侧产生逆断层 或在一定条件下产生小褶皱。 纵弯褶皱中岩层的弯曲方式(物质的运动形式) n1) 弯滑作用 n2) 弯流作用 1)弯滑作用：一系列 岩层通过层间滑动而 成为褶皱。 特点： 整个褶皱无统一的 中和面，而各单层 有各自的中和面， 且厚度保持不变， 成平行褶皱。 外侧岩层相对 于内侧岩层向 转折端滑动， 在翼部可形成 同心状节理和 旋转节理，转 折端形成虚脱 空间。在层面 上留下近于垂 直枢纽的擦痕 。 可在层间韧性层中 形成不对称拖曳小 褶皱，其轴面与层 面之间的锐夹角方 向指向相邻层的滑 动方向。 广西桂林甲山石灰岩中的倒转褶皱 2)弯流作用：岩层弯曲时，不仅发生层间滑动，而 且岩层内部出现物质流动的现象。 转折端加厚，两翼减薄， 形成相似褶皱或顶厚褶皱 软硬岩层互层时，硬岩层 成等厚褶皱，软岩层成顶厚 褶皱。 厚层软岩类层常形成从属 褶皱，显示物质向转折端的 流动 软岩层的塑性流动可以产 生线理、辟理等小型构造。 弯流褶皱作用示意图 相似褶皱 顶厚褶皱 v2.横弯褶皱作用： (1)在垂直层面方向应力作用下形成 (2)岩层总体处于拉伸应变状态，无中和面。 (3)常形成顶薄褶皱。 (4)在翼部可发生弯流作用，形成轴面向外倾 倒的小褶皱。 底辟上覆岩层顶部断层的模拟试验图示 v3. 剪切褶皱作用：由一系列平行轴面的密 集剪切面的差异滑动而成 特点： 形成相似褶皱； 岩层面并非真正弯曲； 多发育于变质岩区。 v4. 柔流褶皱作用：高韧性岩石或高温高 压条件下岩石发生流动变形所形成的复杂