构造地质学：第四章褶皱4

1、五、 褶皱构造的观察和研究 褶皱构造研究的基本任务是,通过野外观察和填图,并结合各种地质勘探(如物探。钻探、山地工程等)手段和应用航空照片、卫星照片的图象解译等所取得的地质资料的综合研究,查明褶皱的形态、产状和组合分布特点,探讨褶皱形成机制和形成时代,为研究区的区域地质构造特征、褶皱与矿产、水文、工程地质等关系提供基础研究资料。第四章 褶 皱（一） 褶皱形态的研究: 1.了解研究区区域的总的构造轮廓: (1)收集和阅读研究区小比例尺的地质图。 (2)收集和解译研究区的航空照片和卫星照片。 (3) 在研究区选择露头良好的地带进行横穿区域构造线的路线地质构造观察: 了解研究区地层的时代、岩性组合、

2、层序。 了解研究区地层的产状特征,岩层的总体走向及其变化规律。 了解和确定地层中褶皱的发育部位、发育程度、褶皱的要素及其产状。 第四章 褶 皱了解研究区区域的总的构造轮廓: 第四章 褶 皱小比例尺地质图了解研究区区域的总的构造轮廓: 第四章 褶 皱航空照片拍摄到的褶皱构造了解研究区区域的总的构造轮廓: 第四章 褶 皱航空照片拍摄到的穹隆褶皱构造了解研究区区域的总的构造轮廓: 第四章 褶 皱卫星照片拍摄到的褶皱构造2.查明研究区地层层序: 查明地层层序是研究褶皱构造的最基础的工作: (1) 首先要认识和识别层理, 并注意区分层理与其它次生的面状构造。 (2) 进行地层研究,根据岩石沉积特征、岩层

3、组合特征、和古生物化石情况来查明地层的时代及其形成先后顺序(层序) 。 (3) 要注意利用沉积岩的原生层面构造(如斜层理、波痕、泥裂、冲刷构造、粒序层等)和岩层中的次生小构造(如层间小褶皱、层间劈理等)来判断沉积岩层的顶面和底面, 以此来查明岩层的产状和岩层层序是正常还是倒转 ,并根据地层重复对称分布的关系,确定背斜和向斜的存在和发育部位。 第四章 褶 皱3.追索标志层: 所谓标志层是指厚度不大、层位稳定、分布广泛,在岩石成分和结构构造或所含化石方面具有明显的特征的岩层。 在一些地区,因褶皱规模较大,构造比较复杂,层理和层序尚未弄清等原因,褶皱构造的认识和确定是困难的。此时,若岩层中有符合上述

4、条件的标志层,则可追索和填绘标志层的方法,沿着标志层的走向追索其分布并系统测量其岩层产状,便可填绘出褶皱的形态,确定褶皱的类型和位置。第四章 褶 皱4.观测褶皱的几何形态: (1)对确定的规模较小的褶皱构造,要观察其剖面形态,了解核部和翼部的位置,系统测量两翼岩层的产状,并测量褶皱轴面和枢纽的产状。而对于规模较大的褶皱或出露不完整的褶皱,则需系统测量褶皱岩层的产状,利用赤平投影图解的方法来确定褶皱的轴面和枢纽的产状。第四章 褶 皱 (2)根据同一剖面上不同层位及不同高度的岩层倾角的变化,结合同一岩层厚度在褶皱不同部位的变化,分析褶皱各层的几何关系,判断其是平行褶皱、相似褶皱还是顶薄褶皱。 (3

5、) 注意研究褶皱转折端的产状情况,除了平卧褶皱之外,其余类型的褶皱无论其两翼岩层层序是正常还是倒转,而在转折端处的岩层产状一般是正常的,根据此规律,可以帮助确定岩层的正常层序问题。 第四章 褶 皱 (4)观察褶皱的出露形态和平面图象:褶皱的出露形态会受地表地形切割的影响,同一褶皱在地表不同方向切面上的形态是不相同的,褶皱在地表的出露形态只是褶皱在某个方向的地面出露效应,是褶皱不完整,甚至被歪曲了的形态。因此,需通过对褶皱在不同位置、不同方向的出露形象进行综合分析,并结合赤平投影解析来揭示褶皱的真实形态和产状。 第四章 褶 皱 (5)绘制褶皱剖面图及褶皱横截面图: 要想全面完整地了解褶皱三度空间

6、地几何形态,除了在平面地质图上标绘褶皱地形态之外,还需褶皱地剖面图从剖面地角度去观察了解褶皱构造。褶皱构造地剖面图分为横剖面图和横截面图两种。 横剖面图是垂直于地面地一种剖面图,又称铅直剖面图,可以通过在野外实际测量然后编绘而出,也可在地质图上通过作图切剖面而成。 第四章 褶 皱褶皱的横剖面（二） 研究褶皱形态的纵深变化: 由于岩石类型的不同以及相应的岩石力学性质的差异,加上随着地壳深度的增加带来的温度和围压的升高, 造成岩层在不同深度的变形条件不同,变形机制也不同。从而也造成了褶皱形态在不同深度上的变化。 (1) 从褶皱在地表的形态特征去推断它向地下延伸的变化。例如.地表若为顶薄褶皱,可以推

7、断其两翼岩层产状向深部可能变厚变陡; 若地表是一平行褶皱, 则可推测褶皱曲率向深部将逐渐变大或变小,整个褶皱不可能延伸很深; 若地表所见是相似褶皱,且整套岩性也较一致,则可推测褶皱形态延伸到一定深度还保持不变。当褶皱岩系中有软弱岩层时,则在软弱岩层上、下的褶皱形态可能变化很大,形成不协调褶皱。 第四章 褶 皱 (2) 从横切褶皱的峡谷、深沟和陡崖上,观察褶皱从上部到下部的形态变化和变化趋势,或是在不同的高程对同一褶皱作详细观察和绘制横剖面图,并对不同高程的褶皱形态作分析比较以查明其纵深变化规律。 第四章 褶 皱 (3) 利用物探和钻探方法取得的资料确定褶皱深部形态的特点和变化。例如图中的四川卧

8、龙河背斜,向下延伸至3000-5000米的二叠系时变成强烈紧闭的背斜,并发育大量断层;延伸到5000m以下的志留系地层时,岩层倾角变缓,到7000m深处的寒武系地层,褶皱已趋向于消失。 第四章 褶 皱（三） 研究褶皱内部的小构造: 岩层在褶皱变形过程中, 有时会伴生和派生一些次级小构造,如小褶皱、节理、小断层、层间很大擦痕、层间破碎带、劈理、线理等,它们都有规律地发育于主褶皱地一定部位,与主褶皱有一定地几何关系,并从一个侧面反映出主褶皱地某些特征。通过对褶皱内部小褶皱的观测,分析它们所反映的岩石物质的运动特征和应力应变分布情况,并结合褶皱的形态产状以及组成褶皱的岩层力学性质和岩层厚度变化等,有

9、助于探讨褶皱成因机制和变形过程。 第四章 褶 皱研究褶皱内部的小构造: 主褶皱内部的小褶皱主要有两类,一类是与主褶皱有成因联系并有一定几何关系的从属褶皱,它们是主褶皱变形时伴生或派生的从属小褶皱;另一类是与主褶皱无直接成因联系也无一定几何关系的独力小褶皱, 它们是主褶皱形成之后另一次构造变形的产物。 第四章 褶 皱研究褶皱内部的小构造: 从属褶皱主要发育于强岩层之间的薄层弱岩层中,也可以发育于厚的弱岩层中的薄层强岩层中。从属褶皱在主褶皱的不同部位有不同的特点,位于主褶皱翼部的从属褶皱常为不对称褶皱,这种小褶皱的轴面与主褶皱的层面成一定的夹角,其锐夹角方向指示相邻岩层差异运动的方向,从而可以确定

10、岩层的相对层序以及背斜、向斜的位置。 第四章 褶 皱（四） 确定褶皱的形成时代: 褶皱有的是地质历史中短暂的地时时期内形成的，其形成时期总与某个时期的构造运动（又称“褶皱幕”）相联系，可用不整合来分析；有的是在较长的地史时期内逐渐形成的如同沉积褶皱，其形成时期根据沉积岩相和厚度来分析确定。 第四章 褶 皱（四） 确定褶皱的形成时代: 1.角度不整合分析法: 如果不整合面以下的一套地层发生褶皱,而不整合面之上的地层没有发生褶皱,则褶皱形成的时代通常看作与不整合所代表的时代相一致,即不整合面下伏褶皱中最新地层沉积之后,上覆最老地层层间之前。 第四章 褶 皱 1.角度不整合分析法: 如果不整合面上、

11、下均发生褶皱,但上、下岩层中的褶皱方式、方向、形态都互不相同,这种情况说明至少发生过两次褶皱运动。褶皱形成时代也以不整合面下伏褶皱中最新地层沉积之后,上覆最老地层层间之前来确定。 第四章 褶 皱 1.角度不整合分析法: 如果不一个地区存在两个不整合面,且两个不整合面上、下的地层均发生褶皱,而褶皱的形态又不一样,说明该区至少发生过三次褶皱运动,两个不整合面之间的褶皱形成时代的确定也可参照上述的方法。 第四章 褶 皱1.角度不整合分析法: 由角度不整合面所分开的上、下两套地层,它们各自由一套不同沉积特征和不同沉积时代的岩系组成,上、下两套地层中形成不同形态、不同类型的褶皱,拥有不同类型和形态的断裂、岩浆活动、变质作用、成矿作用。这样由两个不整合面之间界定的一套地层的总体以及地层中发生的褶皱、断层、岩浆活动、变质作用和成矿作用是地壳发展历史过程中某一构造运动阶段中形成的综合地质体,在构造地质学中称为一个构造层。两个构造层之间为区域性角度不整合接触关系,一个构造层的分布地区代表了这个阶段构造运动影响的范围。 第四章 褶 皱2.岩性厚度分析法: 对于在较长的地质历史时期内逐渐变形而形成的