剪切褶皱作用.ppt

1、第 九 章褶皱的成因分析,本章重点内容,影响褶皱形成的基本因素；褶皱成因分类；纵弯、横弯、弯滑、湾流、剪切、柔流褶皱概念，应变特征与变形特点。,引 言,1) 褶皱形成是一个比较复杂的过程，一般认为外力作用方式，岩石力学性质，以及岩层的厚度大小和岩层组合形式，是影响褶皱形成的四大基本因素。 2) 长期以来对褶皱的分类，一直采用成因分类方案，其基本类别包括受水平挤压力形成的纵弯褶皱，受垂直压力形成的横弯褶皱，受剪切应力作用形成的剪切，以及受重力作用形成的柔流褶皱。,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。,

2、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。,主动褶皱中浅构造层次 (km ),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。,被动褶皱下构造层次 ( km ),被动褶皱褶皱假象 并没有真正发生过一般意义的弯曲 剪切褶皱,褶皱过程中物质的运动方式： 流动物质的连续滑移 (只是一种晶粒尺度或晶格尺度的微小滑动) 滑动物质沿不连续面的滑移,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,长期以来对褶皱的分类，一直采用成因分类方案，其基本类别包括受水平挤压力形成的纵弯褶皱，

3、受垂直压力形成的横弯褶皱，受剪切应力作用形成的剪切，以及受重力作用形成的柔流褶皱。,第一节 纵弯褶皱作用,定义：纵弯褶皱作用是指岩层受到顺层挤压力的作 用而形成的褶皱。,一、褶皱主波长的概念,（一）单层纵弯褶皱作用,岩石的变形行为,粘度能干层内部阻抗外部阻抗,能干层（砂岩）,不能干层（页岩）,主波长理论,Wi ：在粘性介质中粘性较大的粘性板的褶皱的初始主波长 d 强岩层的厚度； 1、2强岩层、弱岩层（介质）的粘度 12,(1)褶皱的主波长与所受作用力的大小没有直接关系，而与强岩层的厚度及层与介质的粘度比有关。 (2)褶皱主波长与褶皱层的原始厚度d成正比。 (3)褶皱的主波长Wi与强硬层和介质的

4、粘度比 （u1/u2） 的立方根成正比。,得到以下认识：,也就是说：（1）褶皱波长与岩层的厚度： 层厚波长； 层薄波短； （2）褶皱波长与岩层的粘度比： 粘度比大波长； 粘度比小波短；,当1 = 2 时，只有顺层均匀缩短，而不会发生褶皱。,强硬层与介质的能干性差大,当1 / 2 50时，形成肠状褶皱,肠状褶皱,强硬层与介质的能干性差小,尖圆褶皱,（二）多层纵弯褶皱作用,一套强硬层、软弱层相间组成的褶皱，其形 态不仅与各层的能干性有关，而且也取决于相 邻强硬层的互相影响程度。后者又取决于强硬 层间的距离及褶皱层的接触应变带的宽度。,1接触应变的概念 软岩层夹硬岩层，受二者界面间结合力的影响，在硬

5、岩层附近的软岩层随同发生褶皱，离硬岩层较远的软岩层不出现褶皱（顺层缩短）的现象。(如图9-1A) *标志： 硬岩层褶皱凹部的软岩层形成顶厚褶皱； 位居硬岩层褶皱凸部的软岩层形成顶薄褶皱；,2.硬岩层间距大小对褶皱形态的影响 1)间距大形成不协调褶皱(如图9-1B) 2)间距小协调褶皱 (如图9-1C) 3)硬岩层初始厚度或粘度不同复协调褶皱图(如图9-1D) *复协调褶皱：硬厚层与软岩层褶皱持总体协调，具体不协调的褶皱组合关系。,纵弯褶皱的应变分布型式可以归纳为两种模式：中和面褶皱作用和顺层剪切作用（弯流褶皱作用和弯滑褶皱作用）,二、中和面褶皱作用和顺层剪切作用,1.概念 (1) 褶皱层中部有

6、一个无应变的中和面。图9-12A (2) 各层厚度保持不变（平行褶皱） 2.应变特征 外弧拉张伸长，内弧挤压缩短，中和面无应变，（由图9-12，A中应变椭圆特征可知） 3.变形特点 (1) 劈理: 发育在外弧时与岩层层面平行；发育在内弧时与岩层层面垂直。图9-12B (2) 张裂: 发育在外弧时与岩层层面垂直；发育在内弧时与岩层层面平行。图9-12C (3) 剪裂: 发育在内弧、外弧时均与岩层层面斜交，并且本身以共轭形式出现。图9-12D,（一）中和面褶皱作用,形成的小构造特点,岩石韧性很小时 形成张裂。,岩石韧性中等时， 形成剪裂,岩石韧性大时， 形成劈理,（二）顺层剪切作用（弯滑与弯流褶皱

7、作用）,1弯滑褶皱作用 层间发生滑动，岩层厚度不变，脆性薄层组合，层面结合不牢（形成平行褶皱）,2弯流褶皱作用 层内物质发生流动，岩层厚度产生变化（核部变厚翼部变薄），柔性层（形成相似褶皱）,三、压扁作用对纵弯褶皱的影响,图9-5 强烈压扁作用对褶皱的影响A.压扁前；B.被压扁；C.经强烈压扁后；S1.片理或流劈理；f.无根钩状褶皱,四、纵弯褶皱中发育的劈理型式,（1）高韧性差： A. 远离强岩层处，形成与褶皱轴面平行的劈理 B. 在强岩层附近，围绕强岩层形成劈理 C. 在强岩层内部，外侧受顺层拉伸，形成顺层劈理、垂直层理的张裂隙，张裂隙内侧受压缩，形成正扇形劈理、轴面劈理 （2）低韧性差：

8、A. 褶皱前，顺层缩短而加厚 B. 褶皱幅度小时，压扁面垂直层面 C. 变形继续，强岩层中正扇形劈理；软岩层中 反扇形劈理 D. 变形再继续，发育轴面劈理,1. 正扇形与反扇形劈理 正扇形在强岩层中; 反扇形在弱岩层中; 2劈理与层序的关系 正常劈理倾角层理倾角; 倒转劈理倾角劈理倾角;,图9-27 褶皱中的劈理型式,第二节 横弯褶皱作用,定义：岩层受到与层面垂直的应力作用而发生弯曲 的行为称为横弯褶皱作用,特点：,（1）褶皱岩层整体处于拉伸状态，各层都没有中和面，其应力轨迹如图9-30所示。 （2）由于褶皱的顶部受到强烈的侧向拉伸，因此，如果岩层具有一定的韧性，则可被拉薄而形成A型顶薄褶皱。

9、但在脆性较高的沉积岩层中顺层拉伸则引发断裂，于背斜顶部形成地堑；如果是弯状隆起，则可形成放射状或环状正断层等，总体达到伸展变薄的效果(图9-31) , （3）横弯褶皱作用引起的弯流作用是使岩层物质从弯曲的顶部向翼部流动。褶皱翼部的韧性岩层由于重力作用和层间差异流动可能形成轴面向外倾倒的层间小褶皱。其轴面与主褶皱的上、下层面的锐夹角指示上层顺倾向滑动，下层逆倾向滑动(图9-32),产生这种力的原因,地壳的差异升降运动 岩浆的上拱作用 膏盐层的“底辟”作用 同沉积褶皱作用,构造表现形式：,1. 底辟构造,岩浆上升，盐丘顶刺,（）上覆岩层的厚度不等，重压不等 （）盐层表面形态起伏不平 （）水平挤压造

10、成的局部上拱应力，甚至地幔局部上拱，等,形成原因：,2. 同沉积褶皱,边沉积边隆起,(1)褶皱两翼的倾角一般上部平缓，往下逐渐变陡，褶皱总体为开阔褶皱。 (2)岩层厚度在背斜顶部薄，向两翼厚度增大，向斜中心部位岩层厚度往往最 大，沉积的等厚线与相应的构造等值线形态基本一致。 (3)岩层的岩石结构构造明显受构造控制。背斜顶部常沉积浅水的粗粒物质，而 向向斜中心部位岩石颗粒逐渐变细，反映盆地较深处的沉积。 (4)常在一侧或两侧伴生有同沉积滑塌褶皱或滑塌断层，滑塌一般自背斜隆起中 心顺两翼下滑。,特点：,第三节 剪切褶皱作用,定义：剪切褶皱作用又称滑褶皱作用，是沿着一系列与层面交切的平行密集面（剪切面）发生不均匀剪切而形成的褶皱，所以称剪切褶皱，又称滑褶皱。,发生场所：韧性剪切带内；层间滑动部位,剪切褶皱作用变形变性特点：,（1）、 （2）、 （3）、 （4）、 （5）、 （6）、,褶皱形态特征： 膝折现象，箱状或共轭褶皱,膝折作用示意图K.膝折带；S.膝折面；A.不对称膝折B.对称膝折（是；手风琴式褶皱）；C.共轭膝折（共轭褶皱）,1）受重力控制 2）包括：水下滑塌褶皱