褶皱作用课件

褶皱作用

（应变和流变学分析）褶皱作用的基本概念及其类型1.1褶皱作用的基本概念

褶皱的形成方式与其受力状态、变形环境及岩层的变形行为密切相关。从褶皱过程中岩层的变形行为来看，可把褶皱分为主动褶皱和被动褶皱两类。

当各岩层的力学性质和层理积极地控制着褶皱的发育时，这种褶皱称为主动褶皱。主动褶皱

当各层岩石间的韧性差很小，层理在褶皱变形中不再具有力学上的不均一性，而只是被动地作为变形的标志，这种褶皱称为被动褶皱。被动褶皱

许多被动褶皱是由沿平行剪切面的不均匀剪切而形成的，所以亦称剪切褶皱。

剪切褶皱1.2褶皱作用的基本类型纵弯褶皱作用横弯褶皱作用剪切褶皱作用柔流褶皱作用1.2.1纵弯褶皱作用平行于地质界面的挤压作用引起的弯曲作用。1.2.2横弯褶皱作用垂直于地质界面的挤压作用引起的弯曲作用。

1.2.3剪切褶皱作用与地质界面斜交的剪切力偶作用引起的弯曲作用称剪切褶皱作用。1.2.4柔流褶皱作用

岩石体在高韧性和低粘度条件下发生类似粘性流体的粘滞性流动形成的褶皱作用行为称柔流褶皱作用。如肠状褶皱。2.纵弯褶皱作用2.1单层纵弯褶皱作用2.1.1单个能干层在不能干基质中的纵弯褶皱作用

岩石能干性岩石抵抗塑性变形的能力。

韧性岩石发生破裂前的塑性变形（应变）量。

能干的（砂岩）不能干的（页岩）影响岩石能干性的主要因素

物质组成

结构构造

温度

压力

流体

作用时间等2.1.2能干层发生褶皱作用的

主波长理论

假设：能干岩层的厚度=h粘度=

不能干基质的厚度不限定粘度=

0

在褶皱作用过程中（图中P为平行层施加的作用力，K为基质（介质）的阻力），当能干层发生弯曲褶皱时，垂直于层面发生的位移为u，并假设发生褶皱的初始波长为L0

，其相应的位移为

0

。则有：

u=

0exp[t/a]sin（2

x/L0

）

（1）

（1）中t为时间，a为能干层与介质的函数，x为平行层的距离。

这样，主导褶皱的波长L（主波长）为：

L=2

h[

/6

0]1/3

（2）

（2）式中L的制约因素为：能干层的厚度和能干层与基质（介质）之间的粘度比的立方根。对于弹性材料，则有：

L=2

h[B/6B0]1/3

（3）

B=E/（1－

2）（4）

其中：B和B0

为能干层和基质的弹性模量，E为扬氏模量，

为泊松比。2.1.3主波长理论的构造物理学

意义当岩性一定时，

/

0

比为常数，褶皱的波长L与层厚h成正比关系。当层厚一定时，h为常数，褶皱的波长L与层和介质之间的粘度比

/

0

非线性成正比关系：

当

/

0

50时，形成肠状褶皱当

/

0

10时，形成肿缩式褶皱当

=

0

时，只有顺层均匀缩短，而不会发生褶皱。2.1.4影响褶皱波长发育的主要因素层厚h粘度比

/

0温度、应力和应变速率对粘度的影响温度、应力和应变速率对粘度的

影响

=

/3

（4）

=Aexp[-Q/RT](

)n

（5）

其中：A为材料热散常数，Q为材料激化能，R为气体常数，T为温度，n为材料常数（应力指数），

为差异应力，

为应变速率。实例

实验表明：在应变速率

=10-14S-1条件下，当

Q/

M

1，T

550℃时，石英岩比大理岩更能干。当

Q/

M

1，T

550℃时，大理岩比石英岩更能干。2.2多层纵弯褶皱作用

假设四层岩石的粘度分别为：

1

2

3

4，那么有如下情况:当

1

4时

即岩石能干性差达最大，则分布在软弱基质中最能干的强硬层形成肠状褶皱。肠状褶皱当

3

4

时

因两者之间能干性差最小，故形成尖园褶皱或肿缩式褶皱。尖园褶皱当

2

与

4

之间的能干性差居中，则形成平行褶皱或相似褶皱。弯滑褶皱作用平行褶皱平行褶皱弯流褶皱作用