知名大学构造地质学讲义第章褶皱成因

徐海军地球科学学院第九章褶皱的成因分析褶皱的形成经历漫长、复杂的变形过程,它们的形成与内在和外在因素有关;褶皱的形成方式与受力状态、变形环境以及岩层岩石力学性质有着密切的关系。在不同条件和环境下,褶皱的类型、形态、样式是不同的。根据褶皱的形成条件、褶皱类型及形态，可将褶皱的形成机制分为：纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、剪切褶皱作用、柔流褶皱作用。褶皱的成因分析:各种褶皱控制因素，如侧向压力、重力、岩石的力学性质、褶皱层的组合关系等在褶皱形成中的作用；褶皱的发育过程；褶皱内部应变特征及其它构造的内在联系。褶皱成因分析－褶皱形成机制根据褶皱过程中岩层的变形行为，可以划分为：主动褶皱（弯曲褶皱）被动褶皱（剪切褶皱）根据褶皱过程中物质运动方式，可以划分为：滑动褶皱作用流动褶皱作用根据引起褶皱的作用力方式，可以划分为：纵弯褶皱作用横弯褶皱作用褶皱的形成方式与其受力状态、变形环境及其岩层的变形行为密切相关主动褶皱褶皱的形成是通过层的力学性质和层理积极地控制着褶皱发育，又称弯曲褶皱。形成条件：地壳中浅构造层次（约10km以内）。被动褶皱层理的力学不均一性在褶皱形成过程不起主导作用，只是被动作为变形标志，这种褶皱称为被动褶皱，它的层理并没有发生真正的弯曲，而褶皱是通过沿平行剪切面的不均匀剪切而形成的，这种褶皱又称剪切褶皱。形成条件：地壳的下构造层次，温度和压力增高，各层岩石均显示很大韧性。岩石间的韧性差异很小，趋向于均一。主动褶皱和被动褶皱流动：是指物质的连续位移（A）。滑动：是指物质沿着许多一定间隔的不连续面的位移（B）。流动褶皱和滑动褶皱纵弯褶皱：是在平行于岩层的水平挤压作用下，岩层失稳而弯曲，称为纵弯褶皱。（左图）横弯褶皱：是指在垂直于岩层的作用力的作用下使岩层发生弯曲，称为横弯褶皱。（右图）纵弯褶皱和横弯褶皱第一节纵弯褶皱作用纵弯褶皱形成的前提：岩层层理和岩层间力学性质的差异在褶皱形成过程中起关键作用。如果岩石在力学性质上是均匀岩石，则产生均匀压扁；如果岩石力学性质不一致，则：强硬层（能干层）－正弦曲线状弯曲；

软弱层（非能干层）－均匀压扁。如果两层岩石力学性质（特别是韧性）差异较小，则两层岩石受到总体压扁作用。岩层在受到侧向的顺层挤压力的作用后发生褶皱弯曲叫做纵弯褶皱作用1.1主导波长理论设有一厚度为d的高粘度（μ1）强硬层夹于低粘度（μ2）的软弱岩层中，使其受侧向挤压而发生纵弯作用。式中：d－强硬层的厚度，μ1，μ2

－强硬层和软弱层的粘度（μ1>μ2）。褶皱主波长与力的大小无关，只与介质的力学性质有关。褶皱主波长与褶皱层厚度d成正比、与强硬层和软弱层的粘度比的立方根成正比，厚度、粘度比越大，褶皱的波长就越大。纵弯褶皱的成因机制单层褶皱的发育机制当强硬层与介质的能干性差大时，形成肠状褶皱。当强硬层与介质的能干性差小时，形成尖圆褶皱。褶皱层厚度变大，波长和波幅变小，褶皱越不明显。不同能干性差的褶皱形态纵弯褶皱的应变分布型式可以归纳为两种模式：中和面褶皱作用顺层剪切作用弯流褶皱作用弯滑褶皱作用纵弯褶皱的应变分布型式与小型构造由于层的切向长度变化而成的单层弯曲，类似于力学中所讲的平板梁的弯曲。因其中有一个无应变面—中和面，故称为中和面褶皱作用。强硬层往往以此方式弯曲。层内的应变特征为：属平面应变，褶皱轴为中间应变轴。垂直层面厚度不变，形成IB型平行褶皱形态。顺层发生长度变化，表现为外弧伸长，内弧缩短。在岩层中部具中和面，各点应变椭球体的压扁面在中和面外侧平行层面排列，在中和面内侧垂直层面成正扇形排列。1.2中和面褶皱作用内部伴生的小构造特点岩石韧性很小时，抗张强度差，发生脆性破裂，外侧形成张节理呈正扇形分布；内侧形成顺层张裂，为脉体充填时则呈顺层张裂脉分布。岩石韧性中等时，抗剪强度差，形成共轭剪裂。其内侧共轭剪裂可发展为逆冲断层；外侧共轭剪裂可发展为顶部地堑。岩石韧性大时，外侧因拉伸而变薄或形成平行层理的流劈理；内侧因挤压而加厚，可形成正扇形劈理，也可形成次级小褶皱。顺层剪切褶皱作用

（弯滑褶皱作用和弯流褶皱作用）弯滑褶皱作用：易发生在结合不牢的薄的强岩层之间，或多个薄的强岩层之间夹极薄的软岩层之中，如中薄层砂岩、砂叶岩互层等岩层。弯流褶皱作用：易发生在韧性高的岩层中，如泥灰岩、页岩、盐岩类岩层中。它们的共同应变特征是：平面应变，褶皱轴为中间应变轴；层厚不变，形成IB型平行褶皱，但层内无中和面；褶皱面为剪切面，相当于应变椭球体圆切面，无应变；最大应变轴方向从两翼向弯曲的顶部收敛，呈反扇形排列；在转折端处无剪应变，在拐点处应变最强。弯滑和弯流褶皱形成的地质条件弯滑褶皱中次级小构造特征弯流褶皱中次级构造特征相似褶皱（II型）＋顶厚褶皱（III型）＋劈理＋张节理强烈压扁作用对褶皱的影响纵弯褶趴皱中发厚育的劈荐理型式利用制劈理议与层煎理关观系判真断正榜常地矩层和底倒转离地层蒙；判断经传验法则散：在正母常翼，恨劈理与册层理倾早斜一致扫，劈理胜倾角比键层理的踩倾角陡竟，为正概常层序选，判断嗓背斜在厅左侧；团在倒转铜翼，劈旷理倾向锹与层理施一致，咱劈理倾透角比层埋理倾角血缓，为砌倒转层再序，背照斜在右崭侧。褶皱洁中劈此理与申层理厘关系备的应圆用实滨例第二节横弯褶狸皱作用岩层受到纽奉与层弃理面键垂直举的应汇力作熟用而漂发生爹的弯腔曲。横弯闭褶皱吩作用横弯丈褶皱恢的基届本特豪征作用巴力方间向垂尽直于貌层面燃；岩层邪总体望处于魂拉伸湿状态分，一很般不势存在遣中和尊面；褶皱功型式黄为顶渣薄褶饲皱（IA）；层面乖间物爸质流溪动：怨顶薄维，翼供厚；层间从础属褶皱哭为反向菊牵引褶灵皱，判伞断方向盾：背离膨转折端淹方向。底劈构帆造：是模一种特茄殊褶皱牌，是地栽下低粘境度易流斩动物质兵因浮力谦自下而炉上刺穿汪上覆岩尺层，引贿起上覆满岩层上冲拱的构刑造。底握劈构造娱是一种鉴盐丘构车造、储坏油构造袖，具有荡重要的竹经济价括值。动力闷学原搬因是粗由于昂岩石冤密度沙倒置狮引起采重力痕不稳零定性德。石盐吧粘度1017Pa·斧s，密度2.湖2g兴/c蒸m3岩石溉粘度1022－1023Pa·雪s，密度2.妻5－2.眼7g斜/c熔m3横弯浓褶皱越之一—底劈构谦造同沉及积褶边皱－喉岩层碧边沉造积边色形成陪褶皱旗。同沉积泼褶皱特乓征：两翼产状倾升角平缓要，总体犁为开阔凤褶皱；岩层厚度背跳斜顶薄皱，翼部腐厚；向辉斜核部见厚度大向；背斜顶部鸽沉积照物为浅水粗粒用物质潮，向扶斜中妻心变谈细；伴随滑塌撤断层应。横弯褶减皱之二—同沉积令褶皱当岩浆捞上升,侵入围止岩,使上覆修岩层发嘱生拱曲奸时,则可形蜂成岩浆红底辟。岩浆掩侵入穿刺茂底劈构造第三端节其它运褶皱分作用剪切褶眉皱又称祸滑褶皱分，是岩选层沿着楚一系列畏与层面讯交切的侮密集面浪发生不铁均匀的件剪切而众形成的喇褶皱。剪切底褶皱击的基亭本特叠征：原始层理兔（S0）只作症为标志并面，不跑起任何片控制作沙用，由炉于差异伪剪切而跌产生被粒动弯曲蜻；变形每一叼点都壁是平在面应定变；剪切面平行贪于褶皱巴轴面；典型的相似求褶皱，馒顶厚翼革薄；形成于深糠层次挽高级宴变质也岩系狭或高蹲韧性颤岩系束（如涨含盐丈岩层使）或扶大型镜韧性居剪切言带中。剪切拍褶皱坛作用成因上兼具税弯滑和金剪切作税用两种驰特征；形成于岩性宗均一的席脆性薄庙层岩层泊或面理宏化岩层晌中，如盏板岩、疮片岩等；形成方式上弊，岩层痒受力作需用发生百层间滑面动但受绑到剪切直面限制便，便沿柏剪切面圾急剧转殃折，绕壳相当于歌轴面的螺膝折面躺转折成衡膝折带朱或形成包尖棱状快褶皱。膝折蠢作用茅（KIN怜KIN胖G）柔流褶稠皱是引一种蜂固态贝流变备条件套下由废粘性锋流动屯面形酱成的攀褶皱声。通怀常是高温固走体流变棍褶皱。在随深变衡质岩张和混乏合岩往或侵座入体释接触疯热动文力变锦质带鸽发育伯的褶侮皱（如湖煌北大朗冶铁系山）。柔流褶柿皱作用第四昂节褶皱捕的研蔑究与夸应用对褶经皱的薄野外犹认识针与研粉究是严了解妈褶皱教类型絮、分规析褶句皱成珍因等佩的重特要步璃骤，检通常超包括庆以下德几个颜方面蹄：确定褶岛皱的存莫在，分稀布范围谣与形态李特征；测定褶饭皱基本寄要素，今合理分悦类命名挤；分析叠吹加褶皱牛和褶皱润组