褶皱构造、形成机制以及 褶皱构造的观察和研究

1、.第四章褶皱，第四章褶皱第一节褶皱结构几何学第二节褶皱的形成机制第四节褶皱结构的观察与研究，第一节褶皱结构几何学，岩层受力弯曲变形称为褶皱。 皱纹规模差异很大，形态千姿多态，复杂多变。一、皱纹的基本类型背斜：核部为旧地层，两翼为新地层的皱纹。 斜：核部是新地层，两翼是旧地层的褶皱。 地层的新旧关系不清楚的时候，可以先用背形和向形来记述。二、褶皱的基本要素，1 .核部：指褶皱中心部分的岩层。 2 .翼部：指皱纹两侧的岩层。 3 .转换端：指皱面从一翼向另一翼转移的弯曲部分。圆柱形褶，4，褶轴：也称为褶轴或轴。 所谓圆柱状褶皱，是通过自身平行地移动描绘褶皱面的弯曲形态的直线，将该直线称为褶皱轴。5

2、 .集线器：指同一皱纹面上弯曲最大点的连接线。 6 .轴面：各相邻皱面的中枢相连的面称为轴面。 7、轴迹：轴面与地面或其他面的交线被称为轴迹。 8、翼间角：正交截面上两翼的内侧角度。轴迹，轴面，9 .棱线，棱线，棱线和糜烂，沟线，沟面：把背部同一褶皱面上的最高点作为棱线，把这些线作为棱线.倾斜的同一皱纹面上的最低点为沟，那些线为沟线。 几个邻接的褶皱面上的棱线或槽线连接起来的面分别称为山脊面和槽面。 10、脊与槽：脊面或槽面与地面或任意平面的交线。 测定褶皱轴面和轴面的生产状是研究褶皱轴面的生产状和形态的基本要素。 基本概念：，r，红平面图上，用各褶皱面的法线形状表示褶皱弯曲面的图形称为图表。

3、用红平投影法求出轮毂和轴面的产量：前提：知道皱纹两翼的产量。 轮毂生产状： 1、两翼投影大圆弧的交线生产状。 2、利用地图投影法求轮毂形状。 枢轴的形状可以用滚动和滚动表示。 轴面的生产状：轮毂和两翼的尖锐(钝的)平分线成为正圆后的大圆弧的生产状。，四，褶皱的波长和振幅，可以从两个包络面之间的褶皱层的周期波形中测量。 皱纹波长(w ) :一个周期波的长度，即两个相间的拐点之间的距离。 振幅(a ) :中间线(在正交截面上连接各褶皱面的拐点的线)与轴心点之间的距离。 波长和振幅是描述皱纹大小的参数之一。 可以在正交截面上正确地测量波长和振幅的大小。 对称波形波长： w波长： a，非对称波形方法1

4、波长W波长A方法2波长Wm波长Am，Wm， 5、褶皱形态的记述和分类(1)横截面上褶皱形态的记述1，根据轴面产状和两翼产状： (1)直立褶皱(A)(2)斜歪褶皱(B)(3)逆转褶皱(C)(4)平卧褶皱(D)(5)反转褶皱(e )、平卧褶皱、2，根据褶皱的对称性： (1)对称褶皱(2)非对称褶皱、3、根据翼间角的大小： (1)平缓的皱纹：翼间角，1222222222222222206 4，根据皱纹面的弯曲形态，(1)圆弧皱纹(a)(2)尖棱皱纹(b)(3)箱状皱纹(c)(4) 短轴皱纹：纵横比在3，110，1之间的皱纹。 累积结构：纵横比小于3:1的背斜结构。 皱纹面从中心向周缘倾斜，常常无法确

5、定轮毂。 构造盆地：纵横比小于3:1的倾斜构造。 皱纹从边缘向中心倾斜。(2)褶皱的平面顶出形态，(a )短轴褶皱，(b )线状褶皱a、b、ch等代表地层的层序，线状褶皱、积隆构造，褶皱的产状分类理卡(M.J.Rickard )从褶皱轴面的倾斜角、中枢的起伏角和侧伏角三个变量的关系来看图中的与AB边和BC边的等角度相关联的线表示轴面等角度线，AC边的各度数和b点的连结线是位于轴面上的等侧伏角线，AC、BC等与度数耦合轴面的生产状态关系相关联的曲线是轮毂等倾斜角线。 =800-900=00-100 ii :=800-900=100-800 iii :=800-900=800-900 iv :=1

6、00-800=00-100 v :=00-100=00-100 =100-800； =100-800、()、()、()、(四)褶皱的截面形态分类截面(横截面) :是褶皱的轮毂方向的截面. (1)根据各层的厚度的变化分类：与平行(同心)褶相似，平行褶，相似褶，平行(同心)褶的特征，(2)根据褶的各层的弯曲的相互协调性：1)协调褶：各层的弯曲形态一致，或呈现规则的过渡关系。 2 )违和感褶皱：各层弯曲形态明显不同。 (5)拉姆比赛的皱纹几何分类，根据皱纹横截面上的皱纹层等倾斜线形式和反映厚度变化参数的邻接皱纹面的曲率关系，将皱纹分为3种5种类型。 等倾斜线：皱纹层上、下上倾斜角相等的切线。I类：这

7、种皱岩层的等倾斜线从核部向外侧呈扇形扩展，根据撒发的程度，细分为3个亚型： Ia型：等倾斜线强烈地向外侧呈扇形扩展，各线的长度差别很大，是典型的顶褶。b型：等倾斜线从核部向外均匀扩展，与层面正交，各线的长度大致相等，是典型的等厚褶皱。 c型：等倾斜线从核部向外略呈扇形扩展，转换端附近的倾斜线比两翼附近的倾斜线稍长，反映了两翼的厚度变薄的倾向，这是等厚皱纹向顶厚-相似皱纹过渡的类型。 b、c、类：等倾斜线相互平行且等长，是典型的类似褶皱。 类：等倾斜线呈倒扇形排列，形成明显的顶厚褶皱。 、(6)该沉积褶皱和底拉结构(1)该沉积褶皱(synsidimentaryfold ) :该沉积褶皱是在盆地普

8、遍下沉的背景下，局部沉积同时形成褶皱的结构。背斜的基本特征、顶薄翼厚度上陡峭的顶太翼细高度偏移、背斜的基本特征、1、顶薄翼厚度：岩层厚度轴部向两翼厚，顶部可见局部不匹配。 2、上陡：皱纹两翼倾斜角陡。 3、顶部粗翼细：同层岩性从顶部向两翼变细。 4、高度偏差：上部结构和下部结构形态不符，上部结构的高度显着偏差。 底切结构和盐丘底切结构是地下高韧性岩体，例如岩盐、石膏、粘土、煤层等，通过结构力和岩石物质间密度的差异产生的浮力，向上流动，插入上面的岩层中形成的结构。 盐丘(saltdome )是岩盐和石膏向上流动进入围岩，上霸岩层呈拱形隆起的结构。 盐丘构造：盐核：变形复杂多样，垂直褶皱和叠褶多(

9、与岩盐体多次上升的流动有关)。 围岩结构：顶部形成堆积结构或短轴背斜，产生放射状、环状断层的周边为陡倾斜正断层，围岩形成环的周边倾斜。 (7)皱纹的组合模式及其分布(1)隆起和构造盆地：隆起：岩层皱纹的脊向周围呈放射状倾斜的背斜。 构造盆地：岩层从周围向中心沟部倾斜。(1)雁行褶皱(斜列式褶皱)由一系列平行斜列的短轴背、斜构成。 一般认为水平偶力起作用。(7)褶皱的组合风格及其分布，(2)隔段式褶皱和隔槽式褶皱，隔段式褶皱：由一系列平行的狭窄的闭合背斜和宽阔的缓和的斜相间的排列构成。 隔沟式皱纹：由一系列平行的闭合斜度和缓慢的呈箱状扩展的背斜相间的排列构成。 四川盆地东部隔段式褶皱、形成机理：

10、主要是盖层在基层上剪切弯曲形成的滑脱构造。 (3)复背斜和复斜是由很多二次褶皱构成的巨大背斜或巨大斜。 水平挤出发育的结构活动带。 认识到复背斜和复斜：从中央地带二次褶皱的核部地层的新旧关系来看，核部地层比两侧旧的是复背斜，两侧新的是复斜。 湖北汤池峡复背斜剖面图，河南嵩山五指岭复斜剖面图.(8)叠褶，叠褶又称叠褶，是指已形成褶皱的岩层再次弯曲变形而形成的褶皱。 堆积岩区的重叠褶皱有： 1、跨褶皱型2、移褶皱型3、重褶皱型4、限褶皱型5、弯曲褶皱型6、加强型、第二节褶皱形成机制1、褶皱形成机制的基本类型2、褶皱形成中的压溃作用3、影响褶皱形成的要因、1、褶皱形成的基本类型(1)纵向弯曲褶皱单层

11、弯曲应力、应变分布的特征：在结构均匀的单层板状材料的侧面画出数列小圆，平板纵向弯曲变形后的小圆形态的变化反映了皱纹内部的应变情况。 p，外凸侧：应力：3水平且轮毂1直立电平2平行轮毂变形：垂直轮毂方向水平延伸。 内凹侧：应力：1轮毂3直立电平2平行轮毂变形：垂直轮毂方向水平压缩。 中和面：无变形，随着弯曲的进行，中和向核部移动。单层或相互牢固粘结的岩层纵向弯曲褶皱引起的变形规律：岩层韧性高：外凸侧因拉伸而变薄，内凹侧因压缩而变厚。 脆性岩层：在外凸侧经常与层面正交，产生排列成扇状的楔形的张节理和小型的正断层，在内凹侧通过压缩产生逆断层。 层状岩石组被顺层推压时，层理在形成皱纹的过程中起着重要的

12、作用，岩层的弯曲可以通过两种运动方式完成。 一个是使皱纹平滑的作用，二个是弯曲皱纹的作用。 弯曲褶皱作用，弯曲褶皱作用，1，弯曲褶皱作用：岩层因层间滑动而弯曲的褶皱。 主要特征是： (1)各单层有各自的中和面，皱纹整体没有统一的中和面。 相邻的褶皱面平行，各岩层的真正厚度在褶皱的各部位大致一致，多产生平行褶皱“b型”。 (2)层间的滑动规律和发生的小构造：规则：背部斜向邻接的上层向相对背部斜向弯曲的方向滑动。 小结构：可见旋转剪切节奏、同心剪切节奏、擦伤、虚脱等现象。 (3)2个强硬岩层之间介于层理上发达的强韧岩层时：发生纵向弯曲褶皱作用的话，由于在层间滑动的偶力，薄层强韧岩层上会产生层间的小

13、褶皱。 利用翼部非对称层间的小褶皱可以判断上下表面和背、斜位置。2、弯曲皱纹作用：岩层弯曲变形时，不仅层间滑动，而且一部分岩层内部也会发生物质流动现象。 主要特征是，(1)层内物质的流动方向从翼部流向转换端，转换端的部位变厚，翼部相对变薄，形成相似褶皱或顶厚褶皱。 (2)软岩层和硬岩层相互层的情况下，被顺层按压，硬岩层形成平行褶皱，软岩层容易流动，填充由层间滑动形成的虚脱空隙，形成与硬岩层的褶皱形态不同的顶厚褶皱。 (3)硬岩层中有比较容易流动的强韧岩层时，主褶皱的翼部和转换端可形成从属褶皱。(4)在侧方按压下软岩层发生强层内流动，通过形成线条、劈开或片理等小结构的脆性薄岩层，也可以形成结构透

14、镜体。 厚层硅质石灰岩碳质板岩，薄层硅质石灰岩顺层劈开顺层剪切面张节理硅质石灰岩形成的结构透镜体翼部剪切节理逆扇形流劈开，(2)横向弯曲褶皱作用，横向弯曲褶皱作用：岩层受到与层面垂直的外力而产生的褶皱、横向弯曲褶皱作用。 地壳差异的升降运动，岩浆和岩盐的基础作用和堆积褶皱的作用形成的褶皱都是横向弯曲褶皱。 (1)横向弯曲的皱纹岩层处于整体伸展的状态，一般不存在中和面。 (2)横向弯曲褶皱作用经常形成顶部薄的褶皱。 上部可能发生放射状或同心圆状的断裂。 (3)通过垂直运动，物质从顶部向翼部流动，韧性岩层在翼部形成轴面向外倾斜的小褶皱。 在、强水平压迫下，地下深部岩层在高韧性条件下，首先形成平行密

15、集的破裂面(解理面、片理面)，然后在力的持续作用下，沿破裂面滑动，形成相对规则的弯曲形态。 剪切皱纹并非岩层的真正皱纹，而是每个滑片都有差异地滑动，层面(标识面)偏离，在剪切皱纹作用的过程中，原始层没有任何控制作用，只是反映滑动结果的一个标识。 (3)剪切皱纹作用(shearfolding )、水平、片纹理面、剪切皱纹的主要特征： (1)典型的类似皱纹。 (2)岩层没有发生真正的弯曲。 (3)形成的背、斜规模小，根据情况的不同，外观会变成锯齿状。 (4)软流皱作用，软流皱作用：是固体流变状态下的皱作用。 形成：高温高压下岩石和富水的高韧性低粘度岩层在外力作用下产生粘稠流体般的变形，形成形态复杂

16、、变化剧烈的流动褶皱。 特征： 1、形成形态复杂，产状无一定规律的流动褶皱。 2 .物质流动突破水平限制。 3 .厚度的变化很大。长英质脉肠状褶皱、多纳斯(Donath )和帕克(Parker )提出了褶皱形成机制的分类：褶皱岩系平均韧性根据岩层间的韧性差层理形成褶皱的作用分类：褶皱、被动褶皱、准褶皱、补充、 平均韧性：低弯曲折动皱中弯曲流动皱的韧性差：影响小的层理：积极控制皱的变形，被动皱，平均韧性差：高韧性差：小的层理：不能积极控制，物质的折动和流动不受层理的限制，作为外观弯曲的指标。准一弯曲皱纹：过渡类型的皱纹。 是中、高韧性岩石特有的褶皱类型。 从整个岩系来看具有被动的皱纹特征。 其中，个别的低韧性三明治还表现为弯曲褶皱的特征。 几何形态受低韧性岩层控制，整体如弯曲褶皱，物质流动的主要特征如被动褶皱。 整体规则韧性的差异很小：褶皱类型取决于岩系的韧性。 平均韧性：低-高皱类型：弯曲滑动皱-弯曲流动皱-被动皱韧性差大：平均韧性：低-高皱类型：弯曲滑动皱-弯曲流动皱-准弯曲皱-被动皱， (5)膝盖弯曲皱作用，膝盖弯曲皱作用：兼具剪切皱作用和弯曲滑动皱作用两方面特性的特殊皱作用发生膝折的岩性特征：岩性较均匀的脆性薄岩层或片理化岩。形成：岩层在一定的周压限制下，受到与层理或面理平行或稍微斜交的压缩应力的