知名大学构造地质学讲义第8章褶皱几何分析

第八章褶皱的几几何分析析徐海军地球科学学学院如何学习习“褶皱皱”？认识与描描述形态（构构造尺度度、宏观观表现、、微观特特征……）物质组成成（岩层层、岩石石、矿物物）如何描述述（专业业术语））分析与解解释几何学分分析（形形态、产产状、构构造要素素、几何何关系））运动学分分析（地地质历史史、形成成和演化化过程））动力学分分析（形形成机制制、力学学性质和和过程））实际应用用地质查研研究矿产资源源勘探与与开发地质灾害害褶皱和褶褶皱要素素第一节1.1褶皱的基基本概念念褶皱（zhězhòu）－fold定义：地质体中呈弯曲曲形态的的构造现现象，是是岩石中中的各种种面（层层理、面面理等））发生弯曲而显示的的变形。褶皱是地地壳中最最基本的的构造型型式，是是最引人人注目的的地质构构造，它它形象地地反映了了岩石曾曾经发生生过连续变形形。1.2褶皱的基基本类型型据褶皱面面弯曲形形态划分分背形：褶皱面面上凸式式弯曲向形：褶皱面面下凹式式弯曲据褶皱面面的弯曲曲形态和和地层新新老关系系划分背斜：核部老老、翼部部新地层层向斜：核部新、、翼部老地地层背斜和向斜斜在平面上上和剖面上上的示意图图1.3褶皱要素特征点顶（脊）、、拐点、槽槽特征线枢纽、轴迹迹（褶轴））特征面褶皱面、轴轴面、背面面槽面特征值波长、波幅幅、翼间角角核部：褶皱中心心部位的岩岩层，简称称核。翼部：褶皱核部部两侧的地地层,简称翼。核部翼翼轴迹轴面枢纽：褶皱的横横剖面上，，同一褶皱皱岩层的各各最大弯曲曲点的连线线叫枢纽。。枢纽是一一条线，它它可以是直直线，也可可是曲线，，它可以是是水平的，，也可是倾倾斜的。轴面：一个褶皱皱内各相邻邻褶皱面上上的枢纽连连成的面，，它是大致致平分褶皱皱两翼的对对称面。轴轴面是一个个假想的面面，它可以以是平面，，也可是曲曲面；轴面面属于面状状构造要素素，可用走走向、倾向向、倾角来来确定。核翼翼轴面岩层面枢纽轴面轴迹：褶皱轴面面与地面的的交线。转折端：褶皱一翼翼向另一翼翼过渡的部部分。核部翼翼轴迹轴面转折端脊：背斜或背形形的同一褶褶皱面的各各横剖面上上的最高点点称为脊。。脊线：脊的连线称称为脊线。。脊面：相邻褶皱面面上地脊线线联成的面面称为脊面面。脊迹：脊面与地面面的交线。。槽：向斜或向形形的同一褶褶皱面的各各横剖面上上的最低点点称为槽。。槽线：槽的连线称称为槽线。。槽面：相邻褶皱面面上地槽线线联成的面面称为槽面面。槽迹：槽面与地面面的交线。。拐点：褶皱面相反反凸向的转转折点，如如果翼平直直，取中点点作为拐点点。WA波长W波幅A褶皱的翼间间角褶皱的形态态描述第二节观测褶皱的的几种剖面褶皱的分类类描述褶皱转折端端的形态（（正交剖面面）分类翼间角大小小分类轴面和两翼翼产状分类类褶皱的位态态分类1、褶皱转折折端的形态态（正交剖剖面）尖棱褶皱箱状褶皱挠曲圆弧褶皱圆弧褶皱尖棱褶皱尖棱褶皱箱状褶皱挠曲2、翼间角大大小平缓褶皱开启褶皱中常褶皱紧闭褶皱等斜褶皱3、轴面和两两翼产状分分类褶皱包络面面:某一褶皱面面的同级褶褶皱枢纽的的切线面(S0)，包络面能能表示褶皱皱的总形态态和总方位位。如复式式褶皱中,次级褶皱的的包络面反反映了其高高一级褶皱皱的形态。。对于对称褶褶皱来说:波长:两个同相位位拐点的距距离(W)。波幅:相邻两个包络面之间垂直距距离的一半半(A)。4.褶皱的对称称与大小中间线:在正交剖面面上，连接接各褶皱面面拐点的连连线。对称褶皱：：褶皱的轴轴面与褶皱皱包络面垂垂直，两翼翼的长度基基本相等。。不对称的褶褶皱：褶皱皱的轴面与与褶皱包络络面斜交，，两翼的长长度不相等等。5.平行褶皱枢枢纽方向褶褶皱的形态态圆柱状褶皱皱的褶轴褶皱的平面图像轮廓褶皱的分类类第三节类型轴面倾角枢纽倾伏角直立水平褶皱80—900—10直立倾伏褶皱80—9010—70倾竖褶皱80—9070—90斜歪水平褶皱20—800—10斜歪倾伏褶皱20—8010—70斜卧褶皱20—8020—80平卧褶皱0—100—10一、位态分分类表3.1褶皱的位态态分类直立水平褶褶皱直立倾伏褶褶皱倾竖褶皱斜歪倾伏褶褶皱斜歪水平褶褶皱斜卧褶皱平卧褶皱直立水平褶褶皱直立倾伏褶褶皱斜歪水平褶褶皱斜卧褶皱平卧褶皱倾竖褶皱斜歪倾伏褶褶皱（一）按褶褶皱各岩层层的厚度及及几何关系系的分类1.平行（等厚厚）褶皱2.相似（顶厚厚）褶皱3.顶薄褶皱3.2褶皱的形态态分类平行（等厚厚）褶皱平行褶皱又又称同心褶皱。几何特征：1）各岩层平平行弯曲；；2）具有一个个共同曲率率中心；3）上下形态态有变化。。产出背景：：地壳浅部、、岩石力学学性质一致致的坚硬岩岩层中。平行褶皱相似（顶厚厚）褶皱几何特征：：1）相似弯曲曲；2）没有共同同曲率中心心；3）同一褶皱皱层的厚度度两翼变薄，转折折端加厚。。产出背景：：在地壳深部部软弱岩层层中（二）兰姆姆赛（Ramsay）褶皱形态态分类原理理兰姆赛根据据褶皱层相相对曲率（（等斜线法法），提出出一套形态态分类，目目前已被广广泛采用。。基本方法：：1）画出轴迹迹或实地水水平线；2）画出按一一定角度间间隔（10º或5º）的两褶皱皱面的切线线；3）连接上下下层面等倾倾角的切点，即为等等斜线。（二）按褶褶皱各岩层层的等倾斜斜线特征分分类（J.G.Ramsay,1967）Ⅰ类：等倾斜斜线向内弧弧收敛顶薄褶皱；；平行褶皱皱（等厚褶褶皱）；；过渡型Ⅱ类：等倾斜线相相互平行等等长，褶皱皱层内弧与与外弧曲率率相等相似褶皱Ⅲ类：等倾斜线向向外弧收敛敛，内弧散散开，褶皱皱层内弧曲曲率小于外外弧.顶厚褶皱褶皱的组合合型式第四节褶皱的组合合形式褶皱的组合合形式：是指在同一一构造运动动时期和同同一构造应应力场作用用下，在成成因上有联联系的一系系列背斜和和向斜组成成的具有一一定几何规规律的褶皱皱总体样式式。褶皱组合形形式的类型型：1）阿尔卑斯斯式褶皱（（Alpinotypefolds）；2）侏罗山式式褶皱（Jura-typefolds）；3）日尔曼式式褶皱（Germanotypefolds）。褶皱的组合合型式1．阿尔卑斯式式褶皱：一系列线线状褶皱分分布，背斜斜和向斜同同等发育，相间排排列。2．侏罗山式褶褶皱：背斜和向向斜发育程程度不一致致。又分为为隔档式和隔槽式。。3．日尔曼式褶褶皱：背斜一般般比向斜发发育，常常常是一系列列短轴背斜雁行式排排列。叠加褶皱（（Refoldedfolds）叠加褶皱的的涵义：是指已经褶褶皱的岩层层再一次弯弯曲而形成成褶皱，又又称重褶皱皱。叠加褶皱特特征：1）褶皱面可可以是层理理面（S0），或其它它面理（S1,S2,……）；2）几何形态态变化复杂杂；3）可以是两两个或两个个以上构造造旋迴的褶褶皱叠加，，也可以是是同一构造造旋迴不同同构造阶段段（幕）的的褶皱叠加加而成。五、褶皱的的叠加型式式叠加褶皱：：已经褶皱皱的岩层再再次发生弯弯曲变形形形成的褶皱皱。1．横跨叠加加褶皱（穹穹窿—盆地型）：：两期褶皱皱的枢纽大大角度甚至至直角相交交。2．斜跨叠加加褶皱：两两期褶皱枢枢纽斜交形形成，平面面上呈穹窿窿、新月或或蘑菇状。。3．共轴叠加加褶皱：两两期褶皱枢枢纽平行，，出项双重重转折和钩钩状闭合。。底劈构造平行褶皱和和相似褶皱皱中各褶皱皱面弯曲形形态大体一一致或作有有规律变化化，统称为为协调褶皱；不协调褶皱皱：各褶皱皱面弯曲形形态变化多多端，无几几何规律可可循的褶皱