构造地质学-04章-褶皱

1、构造地质学,地质类专业基础课,第四章 褶 皱,第4章 褶皱,内容： 1. 褶皱和褶皱要素 2. 褶皱的几何形态及褶皱的描述 3. 褶皱的类型及褶皱的组合型式 4. 褶皱的形成机制 5. 褶皱构造的观察和研究,要点： 1.褶皱的几何要素。 2.褶皱轴面和枢纽产状的赤平投影方法求取 3.褶皱几何形态的兰姆赛分类 4.褶皱产状的里卡德分类 5.褶皱的纵弯和横弯形成机制 6.褶皱形成时代的确定,第4章 褶皱,内容： 1. 褶皱和褶皱要素 2. 褶皱的几何形态及褶皱的描述 3. 褶皱的类型及褶皱的组合型式 4. 褶皱的形成机制 5. 褶皱构造的观察和研究,要点： 1.褶皱的几何要素。 2.褶皱轴面和枢纽

2、产状的赤平投影方法求取 3.褶皱几何形态的兰姆赛分类 4.褶皱产状的里卡德分类 5.褶皱的纵弯和横弯形成机制 6.褶皱形成时代的确定,2008-4-3,构造地质学-李强,4,概念回顾,向斜（形）、背斜（形）,2008-4-3,构造地质学-李强,5,卫星照片上的褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,6,航空照片上的褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,7,露头照片上的褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,8,地震剖面上的褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,9,显微镜下的褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,10,研究褶皱的意义,研究褶皱构造的形态、规模、分布、组合特征以及褶

3、皱构造的形成方式和时代, 对揭示一个地区地质构造的形成规律和发展历史具有重要意义, 许多矿产在成因上与褶皱有关, 矿体的产状和空间分布也与褶皱构造密切相关, 有的矿体本身就是褶皱层。褶皱构造还对工程地质和水文地质有着不同程度地影响。因此, 研究褶皱构造具有重要的理论意义和实践意义。,第4章 褶皱,内容： 1. 褶皱和褶皱要素 2. 褶皱的几何形态及褶皱的描述 3. 褶皱的类型及褶皱的组合型式 4. 褶皱的形成机制 5. 褶皱构造的观察和研究,要点： 1.褶皱的几何要素 2.褶皱轴面和枢纽产状的赤平投影方法求取 3.褶皱几何形态的兰姆赛分类 4.褶皱产状的里卡德分类 5.褶皱的纵弯和横弯形成机制

4、 6.褶皱形成时代的确定,2008-4-3,构造地质学-李强,12,褶皱形态的基本形式: 褶皱的形态多种多样, 但主要的基本形式为背斜和向斜, 另外还有其它形态的一些褶皱: 1. 背斜: 岩层变形向上弯曲, 其核心部位的岩层时代较老, 两侧岩层的时代依次变新。 2. 向斜: 岩层变形向下弯曲, 其核心部位的岩层时代较新, 两侧岩层时代依次变老。,2008-4-3,构造地质学-李强,13,背斜,向斜,2008-4-3,构造地质学-李强,14,向斜 背斜,2008-4-3,构造地质学-李强,15,背斜,2008-4-3,构造地质学-李强,16,向斜,2008-4-3,构造地质学-李强,17,3.背

5、形: 岩层变形向上弯曲,但是岩层的新老层序不明或者褶皱的面不是沉积岩岩层面而是其它的构造面。 4.向形: 岩层变形向下弯曲,但是岩层的新老层序不明, 或者褶皱的面不是沉积岩岩层面而是其它的构造面,2008-4-3,构造地质学-李强,18,1.核部-指褶皱中心部位的岩层，简称核 2.翼部-指褶皱核部两侧的地层,简称翼 3.枢纽-褶皱的横剖面上同一层面上最大弯曲点的连线。,一、褶皱几何要素,2008-4-3,构造地质学-李强,19,核部,翼,翼,轴面,轴迹,2008-4-3,构造地质学-李强,20,一、褶皱几何要素,4.轴面: 一个褶皱内各相邻褶皱面上的枢纽连成的面, 它是大致平分褶皱两翼的对称面

6、。轴面是一个假象的面, 它可以是平面, 也可是曲面; 轴面属于面状构造要素, 可用走向、倾向、倾角来确定,2008-4-3,构造地质学-李强,21,核,翼,翼,轴面,岩层面,枢纽,轴面,2008-4-3,构造地质学-李强,22,2008-4-3,构造地质学-李强,23,一、褶皱几何要素,5. 轴迹: 褶皱轴面与地面的交线 6.转折端: 褶皱一翼向另一翼过渡的部分 7.脊、脊线、脊面: 背斜或背形的同一褶皱面的各横剖面上的最高点称为脊; 它们地连线称为脊线; 若干相邻褶皱面上地脊线联成的面称为脊面。,2008-4-3,构造地质学-李强,24,一、褶皱几何要素,8. 槽、槽线、槽面-向斜或向形的同

7、一褶皱面的各横剖面上的最低点称为槽; 它们地连线称为槽线; 若干相邻褶皱面上地槽线联成的面称为槽面。 9.脊迹和槽迹-脊面和槽面与地面的交线,2008-4-3,构造地质学-李强,25,二、褶皱轴面和枢纽产状的测定,1. 小型褶皱：可在野外露头上直接测量。 2. 大型褶皱：间接测量结合赤平投影方法求解。 1）轴面产状的赤平投影方法的确定： 对称褶皱：两翼产状的平分面。 非对称褶皱：两个互不平行露头面上轴迹构成的平面。,2008-4-3,构造地质学-李强,26,2008-4-3,构造地质学-李强,27,枢纽产状的赤平投影方法确定,两翼岩层面的交线 圆法 圆法,2008-4-3,构造地质学-李强,2

8、8,线状构造的产状要素,褶皱枢纽是一条线属于线状构造，在构造地质学中线状构造统称为线理。面状构造有其产状要素即走向、倾向、倾角；线状构造也有其产状要素；线状构造的产状包括线理的倾伏产状和线理的侧伏产状。 线状构造的研究和测量总是与面状构造密切相关的, 例如, 褶皱枢纽就是同一褶皱面上最大弯曲点的连线, 在构造地质学中线理多是在面状构造上进行定义和测量的。,侧伏向 侧伏产状 侧伏角 线理产状要素 倾伏向 倾伏产状 倾伏角,线状构造的产状要素:,2008-4-3,构造地质学-李强,30,线状构造的产状要素,倾 角- 倾伏角- 倾伏向-BF 侧伏角- 侧伏向-BA,sin=sinsin,2008-4

9、-3,构造地质学-李强,31,倾伏向、倾伏角（）、侧伏角（）,65(SE),2008-4-3,构造地质学-李强,32,三、褶皱的波长、波幅,直立剖面,水平剖面,正交剖面（垂直枢纽方向）,横截面(正交剖面) ：垂直于枢纽的截面 以下涉及褶皱的剖面形态皆指在该截面上。,2008-4-3,构造地质学-李强,33,波长：相间拐点之间的距离（W）。 波幅：包络面之间垂直距离的一半（A）。 褶皱不对称时，还可以在垂直轴面方向上取波长Wa和在平行轴面方向上取波幅Aa。,褶皱的波长和波幅是量度褶皱大小的要素,第4章 褶皱,内容： 1. 褶皱和褶皱要素 2. 褶皱的几何形态及褶皱的描述 3. 褶皱的类型及褶皱的

10、组合型式 4. 褶皱的形成机制 5. 褶皱构造的观察和研究,要点： 1.褶皱的几何要素 2.褶皱轴面和枢纽产状的赤平投影方法求取 3.褶皱几何形态的兰姆赛分类 4.褶皱产状的里卡德分类 5.褶皱的纵弯和横弯形成机制 6.褶皱形成时代的确定,2008-4-3,构造地质学-李强,35,圆柱状褶轴：褶皱面可由一条直线-褶轴的平动描绘通常把非圆柱状褶皱分割成若干段，按照圆柱状褶皱处理,一、圆柱状褶皱和非圆柱状褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,36,非圆柱状褶皱:褶皱轴线和枢纽不平行且呈非直线延伸,2008-4-3,构造地质学-李强,37,严格来讲，地壳中的褶皱都是非圆柱状褶皱，因为褶皱在延伸一

11、定的距离后终究会消失，也可能会发生形态和方位的变化，这些变化都会引起轴线和枢纽的不平行和弯曲。但为了研究褶皱，可以将一个有一定延伸长度的非圆柱状褶皱分解成若干段, 每个分段中，褶皱具有相同的形态，在某些区段内，褶皱可能显示为圆柱状褶皱，而另外一些区段内则为非圆柱状褶皱形态。,2008-4-3,构造地质学-李强,38,二、褶皱形态的描述,1. 横剖面上的描述 根据轴面和两翼岩层产状：,1.根据褶皱的轴面产状和两翼岩层产状, 将褶皱描述为: 直立褶皱:褶皱轴面直立或近于直立，两翼岩层产状倾向相反，倾角相等或近于相等。 斜歪褶皱: 褶皱轴面倾斜， 两翼岩层倾向相反但倾角不等，一翼稍陡，另一翼稍缓。,

12、直立褶皱,斜歪褶皱,倒转褶皱: 褶皱轴面倾斜,两翼岩层向同一方向倾斜,一翼岩层正常,另一翼岩层倒转。 平卧褶皱:褶皱轴面水平或近于水平,一翼岩层正常,另一翼岩层倒转。 翻卷褶皱: 轴面弯曲的平卧褶皱。,直立褶皱,斜歪褶皱,倒转褶皱,平卧褶皱,4.2 褶皱的几何形态及褶皱的描述 4.2.2 褶皱形态的描述: 4.2.2.1 横剖面上褶皱形态的描述: 1. 根据褶皱的轴面产状和两翼岩层产状, 褶皱可以描述为:,直立褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,42,斜歪褶皱,倒转褶皱,平卧褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,45,2008-4-3,构造地质学-李强,46,Recumbent fo

13、ld,2008-4-3,构造地质学-李强,47,2008-4-3,构造地质学-李强,48,注意：二者区分不可仅依据个别露头面!,2.根据对称性,对称：轴面与包络面垂直，两翼长度和厚度基本相等 不对称：轴面与包络面斜交，两翼长度和厚度不相等,2008-4-3,构造地质学-李强,49,翼间角的概念: 构成褶皱两翼的同一褶皱面的拐点的 切线的夹角称为翼间角。 根据褶皱翼间角的大小不同, 可将褶皱描述为: 平缓褶皱: 翼间角120 开阔褶皱: 翼间角70120 闭合褶皱：翼间角3070 紧闭褶皱：翼间角030 等斜褶皱：翼间角近于0两翼岩层产状近于平行,3.根据翼间角：,2008-4-3,构造地质学-

14、李强,50,褶皱的翼间角,2008-4-3,构造地质学-李强,51,2008-4-3,构造地质学-李强,52,平缓褶皱(背斜),平缓褶皱(背斜),紧闭褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,56,4.根据褶皱面弯曲形态：,圆弧褶皱: 褶皱面呈圆弧形弯曲。 尖棱褶皱: 两翼褶皱面平直相交, 转折端呈尖角状, 且两翼等长; 两翼不等长的尖棱褶皱叫膝褶褶皱。 箱状褶皱:褶皱两翼陡, 转折端平直, 呈箱状, 常具一对共轭轴面。 扇状褶皱:两翼岩层均倒转,褶皱面呈扇状弯曲。 挠曲: 缓倾斜岩层中一段突然变陡, 呈台阶状弯曲。,2008-4-3,构造地质学-李强,57,4.根据褶皱面弯曲形态：,2008

15、-4-3,构造地质学-李强,58,4.根据褶皱面弯曲形态：,2008-4-3,构造地质学-李强,59,4.根据褶皱面弯曲形态：,2008-4-3,构造地质学-李强,60,4.根据褶皱面弯曲形态：,2008-4-3,构造地质学-李强,61,Box fold,2008-4-3,构造地质学-李强,62,2008-4-3,构造地质学-李强,63,Step fold,2008-4-3,构造地质学-李强,64,2008-4-3,构造地质学-李强,65,5.根据褶皱中各层弯曲形态的相互关系,协调褶皱: 褶皱中各岩层弯曲形态保持一致或作有规 律的渐变过渡关系。 不协调褶皱: 褶皱各岩层弯曲的形态明显不同, 呈

16、现褶 皱大小、形态各异, 致使各层的褶皱型式 出现突变或不具几何规律。,若岩层之间岩石力学性质相差较大, 或是褶皱变形特别强烈的地区或变质岩地区比较容易形成不协调褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,66,5.根据褶皱中各层弯曲形态的相互关系,2008-4-3,构造地质学-李强,67,Harmonic Folds,Disharmonic Folds,5.根据褶皱中各层弯曲形态的相互关系,2008-4-3,构造地质学-李强,68,协调褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,69,不协调褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,70,平面上褶皱形态的描述: 根据褶皱的某一岩层面在平面上出露的

17、纵向长度和横向长度之比，将褶皱描述为： 线状褶皱: 褶皱的纵向和横向长度之比为10:1, 这是一种狭长形的褶皱。 短轴褶皱: 褶皱的纵横长度之比在3:110:1之间。 穹隆构造: 背斜构造的纵向和横向长度之比小于3:1。 构造盆地: 向斜构造的纵向和横向长度之比小于3:1, 褶皱面从四周向中心倾斜。,2008-4-3,构造地质学-李强,71,卫星照片拍摄的线状褶皱,卫星照片拍摄到 的穹隆构造,2008-4-3,构造地质学-李强,74,第4章 褶皱,内容： 1. 褶皱和褶皱要素 2. 褶皱的几何形态及褶皱的描述 3. 褶皱的类型及褶皱的组合型式 4. 褶皱的形成机制 5. 褶皱构造的观察和研究,

18、要点： 1.褶皱的几何要素 2.褶皱轴面和枢纽产状的赤平投影方法求取 3.褶皱几何形态的兰姆赛分类 4.褶皱产状的里卡德分类 5.褶皱的纵弯和横弯形成机制 6.褶皱形成时代的确定,2008-4-3,构造地质学-李强,76,一、褶皱的产状类型,1. 根据褶皱轴面产状，结合两翼产状特点： a 直立褶皱：轴面近于直立，两翼倾向相反，倾 角近于相等 b 斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等 c 倒转褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相同，一翼地层 层序倒转 d 平卧褶皱：轴面近于水平，一翼地层正常，一翼 地层层序倒转 e 翻卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,77,2. 根据褶

19、皱枢纽产状： a 水平褶皱：枢纽近于水平，两翼走向基本平行 b 倾伏褶皱：枢纽倾伏（倾伏角介于10-80之间） 两翼走向不平行 c 倾竖褶皱：轴面近于直立,2008-4-3,构造地质学-李强,78,3. 里卡德分类 按轴面倾角枢纽侧伏角枢纽倾伏角,2008-4-3,构造地质学-李强,79,（一） 褶皱的产状类型: 三角网图的AB边与BC边等度数相连的线代表轴面等倾角线; AC边各度数与B点的连线为枢纽在轴面上的等侧伏角线; AC边与BC边等度数相连的曲线代表枢纽的等倾伏角线。,A,B,C,2008-4-3,构造地质学-李强,80,A,B,C,2008-4-3,构造地质学-李强,81,分类实例：

20、 轴面13630枢纽侧伏角40(E),2008-4-3,构造地质学-李强,82,根据轴面产状和枢纽产状,褶皱可以分为七种类型 :,1.直立水平褶皱(I): 轴面近于直立(8090), 枢纽近于水平(010) 。2.直立倾伏褶皱(II): 轴面近于直立(8090), 枢纽倾伏角为1080。3.倾竖褶皱(III): 轴面近于直立(8090), 枢纽倾伏角(8090), 。 4.斜歪水平褶皱(IV): 轴面倾斜(1080), 枢纽近于水平(010) 。,2008-4-3,构造地质学-李强,83,根据轴面产状和枢纽产状,褶皱可以分为七种类型 :,5.平卧褶皱(V): 轴面近于水平(010), 枢纽倾伏

21、角为(010)。 6.斜歪倾伏褶皱(VI): 轴面倾斜(1080), 枢纽也倾伏(倾伏角1080) 但二者倾向和倾角均不一致。 7.斜卧褶皱(VII):轴面倾角和枢纽倾伏角均为10-80 而且二者倾斜基本一致倾斜角度也大致相等。,2008-4-3,构造地质学-李强,84,2008-4-3,构造地质学-李强,85,直立水平褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,86,直立倾伏褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,87,斜歪水平褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,88,斜卧褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,89,平卧褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,90,倾竖褶皱,20

22、08-4-3,构造地质学-李强,91,斜歪倾伏褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,92,2.里卡德分类优点,属于三维空间分类,避免二维空间分类的片面性，如：类斜卧褶皱，在剖面上有时误认为平卧褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,93,反映了褶皱的七种类型的产状变化范围, 并以各类褶皱在图中的范围大小表示该类褶皱在自然界出现的机率大小。,2008-4-3,构造地质学-李强,94,可作为褶皱统计的图解，表达褶皱的特征分布。,2008-4-3,构造地质学-李强,95,用图解可清楚反映一个地区褶皱的产状类及其变化规律。,2008-4-3,构造地质学-李强,96,二、褶皱横截面的几何类型,1

23、. 平行褶皱和相似褶皱 平行褶皱:平行褶皱又称同心褶皱, 其特点为: 褶皱中各岩层成平行弯曲, 同一岩层垂直其层面量度的厚度在褶皱的各个部位是基本一致的。 具有一个共同的曲率中心, 向外弧方向曲率变小, 褶皱逐渐变平缓,; 向内弧方向曲率逐渐变大, 褶皱岩层变得紧闭或成尖棱褶皱。 这类褶皱多发育于岩石力学性质较为一致的强硬岩层和地壳较浅部的构造层次中。,2008-4-3,构造地质学-李强,97,2008-4-3,构造地质学-李强,98,二、褶皱横截面的几何类型,1. 平行褶皱和相似褶皱 相似褶皱的特点为: 褶皱中各岩层弯曲的形态相似, 各岩层的曲率基本不变。 褶皱没有共同的曲率中心。 同一岩层

24、的真厚度在翼部变薄,在转折端变厚; 在平行褶皱轴面量度的岩层厚度在褶皱各部位大致相等。 这类褶皱多发育于软弱岩层中, 出现在地壳中部和深部构造层次中。,2008-4-3,构造地质学-李强,99,2008-4-3,构造地质学-李强,100,. 兰姆赛的褶皱几何分类,兰姆赛根据褶皱层的相对曲率, 提出一套形态分类。 (1) 分类依据: 该分类是依据褶皱横截面(垂直于枢纽的褶皱剖面)上褶皱层的等倾斜线型式和厚度变化参数所反映的相邻褶皱面的起来关系。 (2) 等倾斜线的概念: 是指褶皱层的上、下褶皱面倾角相等的切点的连线，就是等倾斜线。 (3) 等倾斜线的作法:,2008-4-3,构造地质学-李强,1

25、01,等倾斜线,2008-4-3,构造地质学-李强,102, 在垂直于褶皱枢纽的照片上或褶皱的横截面剖面图上, 用透明纸描绘出各褶皱面的弯曲形态, 并准确的画出轴面和实地的水平线。 在绘好的褶皱横截面图上, 以标出的水平线为基准, 按每隔一定的角度(例如以0 10 20 ) 的倾角在褶皱层上、下层面上各作一系列倾角值的点的切线。 用直线将上、下层面上等倾角的切点连接起来, 就是等倾斜线。,2008-4-3,构造地质学-李强,103,2008-4-3,构造地质学-李强,104,兰姆赛根据上述原则将褶皱分为三类五型: I类: 这类褶皱的等倾斜线向内弧呈收敛状, 内弧曲 率总是比外弧大, 故外弧倾斜

26、度也总是小于内弧,根 据等倾斜线的收敛程度, 可细分为三个亚型: IA型: 等倾斜线向内弧呈强烈收敛, 各线长短差别 极大, 内弧曲率远比外弧大, 属于典型的顶薄褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,105,兰姆赛根据上述原则将褶皱分为三类五型: IB型: 等倾斜线也向内弧收敛, 并与褶皱面垂直, 各 线长短大致相等, 褶皱层真厚度不变, 内弧曲率仍 大于外弧, 为典型的平行褶皱。 IC型: 等倾斜线向内弧轻微收敛, 转折端等倾斜线比 两翼附近的略长, 反映两翼厚度有变薄的趋势, 内 弧曲率略大于外弧, 这是平行褶皱向II类相似褶皱 过渡的型式。,2008-4-3,构造地质学-李强,10

27、6,IA型,IB型,IC型,2008-4-3,构造地质学-李强,107,II类: 等倾斜线互相平行且等长, 褶皱层的内 弧和外弧的曲率相等, 即相邻褶皱面倾斜度基本一致, 为典型的相似褶皱。 III类: 等倾斜线向外弧收敛, 向内弧撒开呈倒扇状, 即外弧曲率大于内弧, 为典型的顶厚褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,108,II类,III类,2008-4-3,构造地质学-李强,109,三类五型,2008-4-3,构造地质学-李强,110,褶皱的等倾斜线分类简表,2008-4-3,构造地质学-李强,111,平行褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,112,平行褶皱与相似褶皱,2008

28、-4-3,构造地质学-李强,113,相似褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,114,相似褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,115,三、同沉积积褶皱和底辟构造,绝大多数褶皱是在岩层形成后受力变形而形 成的。但是, 也有一些褶皱是在岩层沉积的 同时受力逐渐变形而形成的, 这类褶皱称为 同沉积褶皱。,同沉积褶皱（syndepositional folds）,2008-4-3,构造地质学-李强,116,三、同沉积积褶皱和底辟构造,同沉积褶皱的特点,褶皱两翼的的倾角一般是上部平缓, 往下逐渐变陡, 褶皱总的形态多为开阔褶皱。 在背斜顶部岩层变薄(有的层位甚至缺失), 而两翼岩层厚度却有逐渐

29、加大的趋势; 如果是向斜, 其中心部位的岩层厚度往往最大 岩层的要素结构构造明显受褶皱构造控制, 背斜顶部常沉积浅水的粗粒物质, 而向斜的中心则沉积细粒位置。,2008-4-3,构造地质学-李强,117,停止隆起后的沉积,隆起时的沉积,隆起前的沉积,2008-4-3,构造地质学-李强,118,底辟构造和盐丘 由地下低密度高塑性岩层（如岩盐、石膏、泥岩、岩浆等）在差异力或差异压力下向上运动所产生的构造。 组成： a. 底辟核：高塑性岩石组成。 b. 核上构造：核上拱引起的变形构造（复杂） c.核下构造：核下部与底辟作用相关的构造（简单）。,2008-4-3,构造地质学-李强,119,当岩浆上升,

30、 侵入围岩, 使上覆岩层发生拱曲时, 则可形成岩浆底辟。,2008-4-3,构造地质学-李强,120,盐丘是由于岩盐和石膏向上流动并挤入围岩, 使上覆岩层发生拱曲隆起而形成的一种构造。盐 丘构造是一种具有重要意义的底辟构造, 岩核内岩 盐变形为复杂多样、大小各异的褶皱, 其中多为倾 竖褶皱或叠加褶皱, 这与岩盐多次上升流动有关; 盐核之上的上覆岩层往往形成穹隆或短轴背斜, 盐 核与围压常为陡倾的断层接触, 围压倾角也变陡。,2008-4-3,构造地质学-李强,121,盐丘构造具有重要的 经济价值, 盐核常形 成重要的盐类或硫磺 矿床, 盐核上部及其 周缘围岩中常常富含 石油或天然气。,2008

31、-4-3,构造地质学-李强,122,盐底辟构造盐丘,2008-4-3,构造地质学-李强,123,四、褶皱的组合型式及其分布,在地壳的一定范围内, 褶皱都不是孤立存在的, 它们 多是以不同形态、不同规模、不同级次以一定的组合 型式展布。在成因上有联系的一系列背斜和向斜组成 的具有一定几何规律的褶皱的总体样式, 称为褶皱的 组合型式。研究褶皱的组合型式对探讨和研究褶皱发 育地壳的大地构造属性、褶皱的形成机制、区域应变 状况、地壳运动性质具有重要意义。根据褶皱的组合 样式可分为： 日尔曼式褶皱(German-type folds)、 侏罗山式褶皱(Jura-type folds)、 阿尔卑斯型褶皱

32、(Alpino-type folds):,2008-4-3,构造地质学-李强,124,1.日尔曼式褶皱(German-type folds): 在这一类的褶皱中, 有的以短轴状的背斜和向斜的 型式出现, 并以一定的方式和方向有规律的定向排 列,其中较为典型的是雁列状展布的褶皱群, 这些 褶皱呈首尾错落重叠的雁行定向排列。,雁行状排列的短轴褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,125,雁行褶皱可能成因：受水平力偶作用引起。,2008-4-3,构造地质学-李强,126,2. 侏罗山式褶皱(Jura-type folds): 又称过渡型褶皱;侏罗山式褶皱的代表性构造是隔档 式褶皱和隔槽式褶皱。

33、隔档式褶皱又称梳状褶皱, 由一系列平行排列的背 斜和向斜构造组成, 其特征是背斜窄而紧闭, 发育完 整,在平面上呈线状延伸; 而两个背斜之间的向斜则 平缓开阔;中国四川东部的的北北东向褶皱就是这类 褶皱的典型实例。,2008-4-3,构造地质学-李强,127,2008-4-3,构造地质学-李强,128,2. 侏罗山式褶皱(Jura-type folds): 隔槽式褶皱由一系列平行排列的背斜和向斜构 造组成, 其特征是与隔档式褶皱相反,向斜窄而 紧闭, 发育完整,在平面上呈线状延伸; 而两个向 斜之间的背斜则平缓开阔, 剖面形态常呈箱状, 中国黔北湘西一带的北北东向褶皱就是这类 褶皱的典型实例。

34、,2008-4-3,构造地质学-李强,129,2008-4-3,构造地质学-李强,130,隔档式和隔槽式这两类组合型式的褶皱的共同特 点是，背斜和向斜的变形强度不同，较紧闭的褶 皱和较开阔的褶皱相间平行排列。这种类型的褶 皱因其在欧洲的侏罗山发育完美而称其侏罗山式 褶皱。其成因是沉积盖层沿刚性的基底上底软弱 层滑脱变形而形成的。,2008-4-3,构造地质学-李强,131,侏罗山式褶皱可能成因：顺塑性层挤压滑脱变形的结果。 注：教材中图424有误，剖面与平面不一致,贵州正安一带隔槽式褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,132,3. 阿尔卑斯型褶皱: 又称全形褶皱；其基本特点是，一系列线状

35、褶皱成 带状展布，所有褶皱的走向基本上与构造带的延伸 方向一致，在整个带内，背斜和向斜呈连续波状， 同等发育，布满全区，不同级别的褶皱往往组合成 巨大的复背斜和复向斜。,2008-4-3,构造地质学-李强,133,2008-4-3,构造地质学-李强,134,组成复背斜和复向斜的次级褶皱大多是较紧闭的， 从复背斜核部到两翼，常由直立褶皱变为斜歪褶皱 倒转褶皱、甚至成平卧褶皱。所以，次级褶皱的轴 面常常呈有规律的排列；如果复背斜的次级褶皱轴 面向核部收敛，则形成扇形复背斜；复向斜中次级 褶皱的轴面向核部收敛，则形成倒扇形，向槽部收 敛则形成扇形。,2008-4-3,构造地质学-李强,135,这一类

36、型的褶皱多形成于沉积岩层巨厚的地区，后遭地壳运动强烈水平挤压，岩层褶皱断裂，隆升造山，形成一系列复式褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,136,2008-4-3,构造地质学-李强,137,复背斜和复向斜-造山带中常见的褶皱类型。 识别标志： 复向斜：次级褶皱的核部地层，中间新两侧老 复背斜：次级褶皱的核部地层，中间老两侧新,2008-4-3,构造地质学-李强,138,穹窿和构造盆地 可能成因： a. 同沉积褶皱和底辟构造有关； b. 基底原始起伏； c. 基底构造活动。,第4章 褶皱,内容： 1. 褶皱和褶皱要素 2. 褶皱的几何形态及褶皱的描述 3. 褶皱的类型及褶皱的组合型式 4.

37、 褶皱的形成机制 5. 褶皱构造的观察和研究,要点： 1.褶皱的几何要素 2.褶皱轴面和枢纽产状的赤平投影方法求取 3.褶皱几何形态的兰姆赛分类 4.褶皱产状的里卡德分类 5.褶皱的纵弯和横弯形成机制 6.褶皱形成时代的确定,2008-4-3,构造地质学-李强,140,褶皱形成机制的基本类型,褶皱的形成经历了漫长、复杂的变形过程，它们 的形成与多种内在的和外在的因素有关；褶皱的形成 方式与受力状态、变形环境、以及岩层的岩石力学性 质有着密切的关系。在不同的条件和环境下，形成的 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

38、作用、剪切褶皱作用、柔流 褶皱作用、膝褶作用。,纵弯褶皱作用 1.纵弯褶皱作用的概念: 原始水平状态的岩层, 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。,2008-4-3,构造地质学-李强,142,2. 单层岩层的纵弯褶皱作用: 在结构均一的单层板状材料面画上几排小圆,侧向 挤压使板状材料褶皱弯曲, 其面的小圆有以下情况:,2008-4-3,构造地质学-李强,143,(1)弯曲层外凸的一侧受到平行于弯曲面的引张而拉伸 (2)弯曲层内凹的一侧受到挤压而压缩。 (3)二者之间的一排小圆表现为既无拉伸又无压缩, 为一中和面。 (4)中和面以上的张应力呈水平方向分布。 (5)中和面以

39、下的压应力也呈水平方向分布。,纵弯褶皱作用的特征,2008-4-3,构造地质学-李强,144,3.单层岩层纵弯褶皱中形成的小构造: 在单一岩层受侧向挤压形成纵弯褶皱时,在岩层 的不同部位可形成一系列有规律分布的小构造。如果 岩层韧性较高, 岩层外凸侧因拉伸而变薄, 内凹侧因 挤压压缩而变厚; 如果是较脆性的岩层,在褶皱岩层外 凸侧常形成与层面垂直呈扇形排列的楔形张节理或小 型正断层; 而在褶皱岩层的内凹侧因压缩而形成逆断 层; 若内凹侧微层理发育, 还可形成一系列小型褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,145,2008-4-3,构造地质学-李强,146,弯滑作用:,沉积岩层是由许多单一

40、岩层叠置组合而成的，当一套层状岩层受到侧向挤压而发生纵弯褶皱时，层面在形成褶皱的过程中起着重要的作用，并以弯滑作用方式、弯流作用方式形成纵弯褶皱。 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。,2008-4-3,构造地质学-李强,147,弯滑作用的特点,(1) 在发生纵弯褶皱的一套岩层中, 各单层有各自的中和面, 而整个褶皱没有中和面。各相邻褶皱面保持平行关系, 各单层的真厚度在褶皱的各部位基本一致。因而纵弯引起的弯滑作用往往形成平行褶皱, 也即IB型褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,148,(2) 纵弯褶皱作用引起的层间滑动是有规律的, 背斜中各相邻的

41、上层向背斜转折端滑动, 而各相邻的下层则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作用，在强硬岩层的翼部可产生旋转剪节理和同心节理,2008-4-3,构造地质学-李强,149,(3) 由于层间滑动产生的上下岩层之间的摩擦, 可在层面上形成层面擦痕,这些线状擦痕的延伸方向与褶皱的枢纽延伸方向垂直。,2008-4-3,构造地质学-李强,150,(4) 由于两翼岩层的层间相对滑动, 往往在褶皱的转折端形成空隙空间，造成虚脱现象,这些虚脱空间若后来被成矿物质充填，则可以形成鞍状的矿床或矿体,2008-4-3,构造地质学-李强,151,(5) 在两个强硬岩层之间夹有层理发育的韧性岩

42、层的条件下, 岩层发生纵弯褶皱作用时, 则会在层间滑动的剪切力偶的作用下 在韧性的薄岩层中会产生层间小褶皱。层间小褶皱的轴面与它们上、下相邻的强硬岩层面所夹锐角的方向, 指示其相邻岩层的相对滑动方向,2008-4-3,构造地质学-李强,152,上述层间滑动规律可用 来判断岩层的顶面和底 面, 确定岩层层序是正 常还是倒转; 还可用来 判断背斜和向斜的位置。,2008-4-3,构造地质学-李强,153,弯流作用: 是指纵弯褶皱作用使岩层发生弯曲变形时, 岩层间 不仅发生层间滑动, 而且某些岩层的内部还出现物 质流动现象; 上下岩层面对褶皱层内物质的流动起 着控制作用。纵弯褶皱的弯流作用主要变形特

43、征是:,2008-4-3,构造地质学-李强,154,(1)层内物质的流动方向， 是从翼部流向转折端，并 导致在褶皱转折端部位岩层厚度有不同程度的增加, 而褶皱翼部的岩层厚度则相对减薄，从而形成II类 的相似褶皱或III类的顶厚褶皱。,弯流作用的特点,2008-4-3,构造地质学-李强,155,(2)当软岩层与硬岩层互层，受到顺层挤压时，硬 岩层难以发生流动，仍形成IB型平行褶皱；而软岩 层容易发生流动并去充填由于层间滑动形成的虚脱 空间, 从而形成与硬岩层褶皱形态不同的顶厚褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,156,2008-4-3,构造地质学-李强,157,(3)当硬岩层中夹有一大层

44、层理发育并相对容易流 动的韧性岩层时，物质的流动并不顺其微层理发 生层间差异流动，而是在主褶皱的翼部和转折端 形成从属褶皱，这些从属褶皱显示了层内物质向 转折端流动的特征。,2008-4-3,构造地质学-李强,158,2008-4-3,构造地质学-李强,159,根据层间小褶皱可以恢复褶皱形态,2008-4-3,构造地质学-李强,160,(4)在侧向挤压力作用下，软岩层发生强烈层内流 动，可产生线理、劈理(兼有变质作用)等小构造; 如果软岩层中夹有脆性的薄层，还可形成构造透 镜体。,2008-4-3,构造地质学-李强,161,2008-4-3,构造地质学-李强,162,横弯褶皱作用,岩层受到与层

45、面垂直的外力作用而发生弯曲形成的褶皱叫做横弯褶皱作用。这类褶皱主要是由于地壳的差异升降运动、岩浆及岩盐底辟作用以及同沉积作用所造成的，与纵弯褶皱作用所形成的褶皱相比，横弯褶皱作用所形成的褶皱是次要的。,2008-4-3,构造地质学-李强,163,横弯褶皱作用的特点,(1)横弯褶皱的岩层整体处于拉伸状态，一般不存在中和面，其应力轨迹线图与纵弯褶皱的应力轨迹线图迥然不同。 (2)横弯褶皱作用往往形成IA型的顶薄褶皱，尤其是 岩浆侵入或高韧性的岩体上拱造成的穹隆构造更是如此; 在这种情况下, 褶皱顶部岩层不仅拉伸而变薄,而且还可能造成放射状断层或同心圆状环形断层; 这些断层若后来被成矿热液充填, 就

46、会形成放射状或同心圆状矿体。,2008-4-3,构造地质学-李强,164,2008-4-3,构造地质学-李强,165,(3) 横弯褶皱作用引起的弯流作用是使岩层物质从褶 皱弯曲的顶部向翼部流动, 从而形成顶部岩层薄, 翼 部岩层相对较厚的顶薄褶皱。 (4) 在横弯褶皱作用形成的背斜中，韧性岩层在翼部 由于重力作用或层间差异流动, 在翼部可形成一些层 间褶皱, 这些层间褶皱的轴面与主褶皱的锐夹角方向 指向两翼岩层的倾斜方向, 表明岩层上层面相对于相 邻下层面向背离背斜转折端的方向位移。,2008-4-3,构造地质学-李强,166,剪切褶皱作用 概念:岩层沿着一系列与岩层不平行的密集劈理面(破裂面

47、)发生差异滑动而形成褶皱的作用叫做剪切 褶皱作用。剪切褶皱作用又称滑褶皱作用。在这种褶皱作用中原始的岩层面已经不起控制作用，而只是作为滑动结果的标志或参照系。,2008-4-3,构造地质学-李强,167,剪切褶皱作用的特点,(1)在横剖面上平行轴面方向所量得的褶皱不同部位的层的“厚度”基本是相等的,所以剪切褶皱的典型型式是相似褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,168,滑动面,岩层面,(2)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，而是层面沿密集的平行劈理 或片理面发生差异滑动而显出弯曲的外貌,2008-4-3,构造地质学-李强,169,(3)在变质岩中劈理和片理特别发

48、育，剪切褶皱作用多发生在变质岩区。剪切褶皱作用往往使层理或前期的劈理、片理错动成锯齿状或其它形态的褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,170,柔流褶皱作用: 柔流褶皱作用是指高韧性岩石(如岩盐、石 膏、或煤层等)或者是岩石处于高温高压环境下 变成高韧性体, 受到外力的作用, 发生类似粘稠 的流体那样的流动变形,从而形成形态复杂多变 的褶皱。例如, 盐丘构造的底辟核的膏盐层就是 一种形态复杂的柔流褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,171,2008-4-3,构造地质学-李强,172,变质岩中长英质脉体的肠状褶皱,2008-4-3,构造地质学-李强,173,2008-4-3,构造地质

49、学-李强,174,煤层中的柔流现象,2008-4-3,构造地质学-李强,175,柔流褶皱：主要发生在深变质岩区和高韧性岩石中。 而在脆岩层中，常形成膝折（kink fold）。,2008-4-3,构造地质学-李强,176,膝褶作用: 这类褶皱主要发生在岩性较均一的脆性薄岩层 或面理化岩石中, 脆性薄岩层在一定围岩的限制下, 受到与层理或面理平行或稍微斜交的压应力作用, 使 岩层发生层间滑动，又受到某种限制, 常使滑动面发 生急剧转折, 即相当于轴面的膝褶面折转而成尖棱褶 皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,177,2008-4-3,构造地质学-李强,178,膝褶中的滑动褶皱作用常集中发生

50、在不对称膝褶 的短翼部分, 形成剪切带，称为膝褶带; 膝褶带 两侧的界面为膝褶面。两个相邻膝褶带可以互相 平行, 也可呈共轭相交，形成箱状褶皱或称为共 轭褶皱。一系列两翼等长的对称式尖棱褶皱常组 成“人”字型, 或手风琴式褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,179,2008-4-3,构造地质学-李强,180,二、褶皱形成中的压扁作用,高韧性岩层在纵弯褶皱过程中，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。,2008-4

51、-3,构造地质学-李强,181,在褶皱形成过程中, 因压扁作用而使褶皱岩层的厚度也相应发生变化,表现为翼部岩层变薄,转折端岩层变厚, 从而使整个褶皱由平行褶皱向相似褶皱发展。 压扁作用也使诸如岩石中的鲕粒、砾石以及具对称要素的化石(如三叶虫、腕足类、笔石、羊齿等,或矿物晶体如黄铁矿、石榴子石等发生变形;对它们变形后的形状与变形前的原始形状进行对比, 可以推断压扁作用的程度。,2008-4-3,构造地质学-李强,182,2008-4-3,构造地质学-李强,183,在压扁作用下,位于褶皱翼部的脆性薄岩层往往在垂直压缩方向的拉伸下形成石香肠、构造透镜体;如若是韧性岩层褶皱并经受强烈压扁作用,则会形成

52、与褶皱轴面平行的密集的轴面劈理,当压扁作用不均匀时,则会沿劈理面发生差异滑动,形成以层面为标志面的剪切褶皱。,2008-4-3,构造地质学-李强,184,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。,2008-4-3,构造地质学-李强,185,三、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等等。,2008-4

53、-3,构造地质学-李强,186,层理的作用： 沿层间容易发生滑动，有利于褶皱的形成。 如：页间粘结一起的书，褶皱较为困难。,2008-4-3,构造地质学-李强,187,岩层厚度的影响： 岩层厚度越薄，形成褶皱的波长越小，曲率越大，褶皱越紧闭。,2008-4-3,构造地质学-李强,188,岩层力学性质的影响： 强弱岩层组合地层的褶皱，强岩层通常呈等厚较 平缓开阔，转折端常见扇状楔形张节理；弱岩层 常为顶厚、较紧闭，转折端见反扇形劈理,2008-4-3,构造地质学-李强,189,强岩层对整套地层的褶皱起控制作用，形成平 行褶皱；软弱岩层则被迫迁就强硬岩层形成的 空间而变形,形成顶厚褶皱。,2008

54、-4-3,构造地质学-李强,190,岩层埋藏深度及应变速率对褶皱形成的影响： 较大的埋藏意味着较高的温度和压力，致使岩石 韧性增大，故有利于褶皱的形成。反之，岩石趋 向于形成断裂。 基底构造对盖层褶皱的影响,第4章 褶皱,内容： 1. 褶皱和褶皱要素 2. 褶皱的几何形态及褶皱的描述 3. 褶皱的类型及褶皱的组合型式 4. 褶皱的形成机制 5. 褶皱构造的观察和研究,要点： 1.褶皱的几何要素 2.褶皱轴面和枢纽产状的赤平投影方法求取 3.褶皱几何形态的兰姆赛分类 4.褶皱产状的里卡德分类 5.褶皱的纵弯和横弯形成机制 6.褶皱形成时代的确定,2008-4-3,构造地质学-李强,192,褶皱构

55、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。,2008-4-3,构造地质学-李强,193,一、褶皱形态的研究,(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、层序。 了解研究区地层的产状特征,岩层的总体走