Ch4-2 褶皱-褶皱形成机制

1、第四章褶皱第四章褶皱第一节褶皱和褶皱要素第一节褶皱和褶皱要素第二节褶皱的几何形态和描述第二节褶皱的几何形态和描述第三节褶皱的类型和组合型式第三节褶皱的类型和组合型式第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制第五节褶皱构造的观察和研究第五节褶皱构造的观察和研究第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制一、主要内容一、主要内容二、基本要求二、基本要求褶皱形成机制的基本类型褶皱形成过程中的压扁作用、牢固掌握纵弯褶皱作用和横弯褶皱作用的基本特点及其差异、牢固掌握纵弯褶皱作用和横弯褶皱作用的基本特点及其差异、掌握掌握弯滑褶皱作用与弯流褶皱作用的主要特征弯滑褶皱作用与弯流褶皱作用的主要特征

2、、明确滑褶皱作用、柔流褶皱作用以及膝折作用的概念、明确滑褶皱作用、柔流褶皱作用以及膝折作用的概念、了解褶皱形成中的压扁作用、了解褶皱形成中的压扁作用第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制褶皱的形成条件、褶皱的形成条件、褶皱类型及形态：褶皱类型及形态：纵弯褶皱作用纵弯褶皱作用横弯褶皱作用横弯褶皱作用剪切褶皱作用剪切褶皱作用柔流褶皱作用柔流褶皱作用膝折作用膝折作用（一）纵弯褶皱作用（一）纵弯褶皱作用第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制 2.基本特征: 第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制中和面）随岩层褶皱的加剧，岩层会发生一系列

3、有规律的变化，并形成小构造）随岩层褶皱的加剧，岩层会发生一系列有规律的变化，并形成小构造: :. .韧性岩层韧性岩层, , 外侧外侧因拉伸而因拉伸而变薄变薄, , 内侧内侧因压缩而因压缩而变厚变厚(B);(B); . .脆性岩层脆性岩层, , 外侧常外侧常形成与层面垂直呈扇形排列的形成与层面垂直呈扇形排列的楔形张节理楔形张节理或或小型正断层，小型正断层，内侧内侧因压缩而形成因压缩而形成逆断层逆断层(C);(C); . .若若内侧微层理发育内侧微层理发育, , 还可形成一系列还可形成一系列小型褶皱小型褶皱(D)(D)。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制.褶皱形成过程中岩

4、石变形方式第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制弯滑作用弯流作用）概念弯滑作用：指一系列岩层在侧向挤压作用中通过层间滑动而发生弯曲成为褶皱的作用。 各各单层有各自的中和面单层有各自的中和面, , 而而整整个褶皱没有中和面个褶皱没有中和面。各相邻褶皱面保。各相邻褶皱面保持平行关系持平行关系, , 各单层的真厚度在褶皱各单层的真厚度在褶皱的各部位基本一致。的各部位基本一致。 ）特征因而纵弯引起的弯滑作用往往因而纵弯引起的弯滑作用往往形成形成平行褶皱平行褶皱。 背斜中各相邻的上层向背斜转折端滑动, 而各相邻的下层向相反方向即向相邻的向斜的转折端滑动。 由于层间的这种差异剪切滑动

5、作用,在强硬岩层的翼部可产生同心节理。 第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制同心节理同心节理枢纽枢纽第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制.褶皱形成过程中岩石变形方式第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制弯滑作用弯流作用）概念弯流作用：岩层发生弯曲变形时岩层发生弯曲变形时, , 岩层间不仅发生层间滑动岩层间不仅发生层间滑动, , 而且某些岩层而且某些

6、岩层的内部还出现物质流动现象的内部还出现物质流动现象; ; 上下岩层面对褶皱层内物质的流动起着控制作上下岩层面对褶皱层内物质的流动起着控制作用。用。）特征 层内物质的流动方向层内物质的流动方向, , 是从是从翼翼部流向转折端部流向转折端, , 并导致在褶皱并导致在褶皱转折转折端端部位岩层部位岩层厚度厚度有不同程度的有不同程度的增加增加, , 而褶皱而褶皱翼部翼部的岩层厚度则相对的岩层厚度则相对减薄减薄。 从而形成从而形成形成形成II类的相似褶皱类的相似褶皱或或III类的顶厚褶皱。类的顶厚褶皱。 当软岩层与硬岩层互层当软岩层与硬岩层互层, , 受受到顺层挤压时到顺层挤压时, , 硬岩层硬岩层难以

7、发生难以发生流动流动, , 仍形成仍形成I IB B型型平行褶皱平行褶皱; ;软岩软岩层层容易发生流动并去充填由于层容易发生流动并去充填由于层间滑动形成的虚脱空间间滑动形成的虚脱空间, , 从而形从而形成与硬岩层褶皱形态不同的成与硬岩层褶皱形态不同的顶厚顶厚褶皱。褶皱。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制 从属褶皱从属褶皱 当当硬岩层硬岩层中中夹有一大层层理发夹有一大层层理发育育并相对容易流动的并相对容易流动的韧性岩层韧性岩层时时, , 物质在物质在主褶皱主褶皱的的翼部翼部和和转折端转折端形成形成从属褶皱从属褶皱, , 这些从属褶皱显示了层这些从属褶皱显示了层内物质向转

8、折端流动的特征。内物质向转折端流动的特征。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制 在侧向挤压力作用下在侧向挤压力作用下, , 软岩层软岩层发生强烈层内流动发生强烈层内流动, , 可产生可产生线理线理、劈理劈理等小构造等小构造; ; 如果软岩层中夹有如果软岩层中夹有脆性的薄层脆性的薄层, , 还可形成还可形成构造透镜体构造透镜体。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制劈理域劈理域微劈石微劈石（二）（二） 横弯褶皱作用横弯褶皱作用: : 1.1.横弯褶皱作用横弯褶皱作用: :岩层受到与层面垂直的外力作用而发生弯曲岩层受到与层面垂直的外力作用而发生弯曲形成

9、的褶皱叫做横弯褶皱作用。形成的褶皱叫做横弯褶皱作用。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制2. 2. 横弯褶皱作用特点横弯褶皱作用特点: :(2) (2) 岩浆侵入或高韧性的岩体上拱造岩浆侵入或高韧性的岩体上拱造成的穹隆构造成的穹隆构造, , 褶皱顶部岩层不仅拉褶皱顶部岩层不仅拉伸而变薄伸而变薄, ,而且还可能造成而且还可能造成放射状断放射状断层或同心圆状环形断层层或同心圆状环形断层; ; 若后来被成若后来被成矿热液充填矿热液充填, , 就会形成放射状或同心就会形成放射状或同心圆状矿体。圆状矿体。(1) (1) 横弯褶皱的岩层横弯褶皱的岩层整体处于拉伸整体处于拉伸状态状态

10、, , 一般一般不存在中和面不存在中和面。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制（三）剪切褶皱作用（三）剪切褶皱作用: : 第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制 在横剖面上平行轴面方在横剖面上平行轴面方向所量得的褶皱不同部位的层向所量得的褶皱不同部位的层的的“厚度厚度”基本是相等基本是相等的的, ,所以所以, ,剪切褶皱的典型型式是剪切褶皱的典型型式是相似褶相似褶皱皱。 岩层面岩层面滑动面滑动面2. 剪切褶皱作用的主要特点:第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制轴面轴面 剪切褶皱作用所形成的褶皱并非岩层面真正发生了弯曲变形,

11、而是层面沿密集的平行劈理或片理面发生差异滑动而显现出弯曲的外貌。 滑动面滑动面岩层面岩层面第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制（四）柔流褶皱作用 第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制膝褶中的膝褶中的滑动褶皱作用滑动褶皱作用常集中发生在不对称膝褶的短翼部分常集中发生在不对称膝褶的短翼部分, , 形成剪切带形成剪切带, ,称称为为膝褶带膝褶带; ; 膝褶带两侧的界面为膝褶带两侧的界面为膝褶面膝褶面。一系列两翼等长的对称式尖棱褶皱常组

12、。一系列两翼等长的对称式尖棱褶皱常组成成“人人”字型字型, , 或或手风琴式手风琴式褶皱。褶皱。 第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制（六）褶皱形成中的压扁作用 (1)在压扁作用下,褶皱岩层内各点应变状态也随之发生有规律的变化, 例如, 随着纵弯褶皱作用增强, 压扁作用也随之增强, 褶皱层内各点应变椭球体的长轴X逐渐旋转到与褶皱轴面平行的方向上,压扁作用越强烈,应变椭球越扁,整个褶皱就越紧闭。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制

13、第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制 (5)当褶皱是由脆性和韧性岩层相间组成时,在经受强烈持续的压扁作用之后,韧性岩层就会产生劈理,强硬岩层则会因强烈压扁形成“无根钩状褶皱”, 这种变形现象在强烈褶皱的变质岩区较为普遍。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制（七）影响褶皱形成的主要因素（七）影响褶皱形成的主要因素: : 褶皱的形态、规模和分布特点不仅与褶皱作用力的方式和方向有密切关系, 而且要受许多其它的因素的影响, 例如层理的发育情况、岩层的厚度、岩石的力学性质岩层的埋藏深度以及基底构造

14、等等。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制（七）影响褶皱形成的主要因素（七）影响褶皱形成的主要因素: :1.层面在褶皱形成中的作用:层理面或成层理面或成层构造是岩石产生褶皱的一个必要条件。层构造是岩石产生褶皱的一个必要条件。 层理或层面在褶皱过程中起层理或层面在褶皱过程中起双重作用双重作用： a.a.由于层面的存在，把一个岩系分成很由于层面的存在，把一个岩系分成很多层，在变形过程中多层，在变形过程中各层沿层面发生相对滑各层沿层面发生相对滑动动，易于弯曲；，易于弯曲； b.b.岩石中的层理或成层构造使岩石具不岩石中的层理或成层构造使岩石具不均一性均一性, ,当层状岩石受到

15、力的作用时当层状岩石受到力的作用时, ,由于由于岩岩层的限制层的限制，物质沿层面塑性流动物质沿层面塑性流动而呈现有规而呈现有规律的褶皱。律的褶皱。 结构均一、无层理构造的岩体结构均一、无层理构造的岩体在受力变在受力变形时形时, , 岩体被岩体被压缩压缩, , 有时在与主压应力垂直有时在与主压应力垂直的方向上形成由劈理或片理构成的挤压带的方向上形成由劈理或片理构成的挤压带, , 或者是形成一些其它方向的或者是形成一些其它方向的断裂构造断裂构造, ,就是不就是不会产生褶皱。会产生褶皱。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制2.岩层厚度对褶皱形成的影响: 岩层的厚薄对褶皱的状态

16、和大小也有显著的影响,当岩性相同或相似而厚度不同的岩层施加同样的水平挤压力时, 则厚岩层往往形成曲率小、波长大的平缓开阔褶皱;而薄岩层则形成曲率大、波长小的紧闭褶皱。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制3.岩层组合及其力学性质对褶皱形成的影响: 岩石的力学性质直接影响褶皱的形态和类型,当力学性质不同的强硬和软弱岩层相间叠置一起发生褶皱时,强硬岩层的岩层厚度不变,以弯滑褶皱作用方式形成平行褶皱。而软弱岩层则在转折端显著加厚,形成相似褶皱。或者是强硬岩层形成平缓开阔褶皱,软弱岩层则形成紧闭褶皱。此外,强硬岩层在转折端形成扇状楔形张节理,而软弱岩层在转折端则形成反扇形流劈理。

17、 第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制 岩层的“强硬”和“软弱”是相对的,岩层的强弱除与岩层的成分、结构、构造有关外, 还要受变形时的温度、围压、溶液、应变速率等因素的制约。 在一个地区表现为强硬的岩层, 在另一个地区可能表现为软弱岩层。 在一般情况下,砂岩和页岩互层时砂岩为强硬岩层,石灰岩与页岩或泥灰岩一起褶皱时,石灰岩是强硬岩层,但石灰岩与白云岩或硅质灰岩互层时,石灰岩则表现为软弱岩层。 同一种岩石,厚层的往往表现为强硬岩层,薄层的则表现为软弱岩层。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制4.4.岩层埋藏深度对褶皱形成的影响岩层埋藏深度对褶皱形成

18、的影响: : 地壳中不同深度的岩层,由于所处的不同深度的温度围压条件不同而具有不同的岩石力学性质当这些处于不同深度的岩层发生褶皱时,其褶皱机制和所形成的褶皱的形态也各不相同。 在地壳浅部,岩层表现为弹性且显示层状构造的各向异性,岩层褶皱以弯滑褶皱作用为主,多形成平行褶皱(IB型); 越往地壳深处,岩石的韧性越高,其性状接近理想的粘弹性体,岩石的不均一性减小甚至消失,褶皱作用也逐渐以弯流褶皱作用和剪切褶皱作用为主,进而变为柔流褶皱作用为主。第四章褶皱第四章褶皱第四节褶皱的形成机制第四节褶皱的形成机制5.5.应变速率对褶皱形成的影响应变速率对褶皱形成的影响: : 岩石变形时的应变速率对岩石的力学性质有较大的影响,即使在温度和围压都较高的情况下,如果作用力很大,应变速率很大,岩石并不表现为粘性,而表现为弹性,这时即使处于地下一定深度,岩层也呈弹性弯曲或断裂。 在应变速率较慢的缓慢变形中,即使是在近地表的