第四章褶皱构造资料

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1、褶皱构造 第四章第节 主要内容 一 褶皱构造的概念二 褶皱构造的分类三 褶皱构造的观测和研究 四川龙门山地质公园褶皱构造 秦皇岛吴庄背斜 实例1庐山褶皱 野外见到的含煤岩系中宽缓褶皱 庐山褶皱 在野外根据岩层产状推断的褶曲 在井下由于褶曲存在 南桐矿以背斜轴部作为采区分界示意图 根据井下开采揭露资料证明存在的褶曲 煤层底板等高线 乌龟山背斜 0 50 100 根据煤层平巷掘进方向确定的褶皱构造 第二节褶皱构造 一 褶皱构造的概念 由于地壳运动等地质作用的影响 使岩层发生塑性变形而形成一系列波状弯曲但仍保持着岩层的连续完整性的构造形态 称为褶皱构造 简称为褶皱 一 褶皱与褶曲 褶皱 褶皱 褶皱构

2、造中的一个弯曲称为褶曲 褶曲是褶皱的基本单位 而褶皱则是由一系列褶曲组合而成的 如图 褶曲 褶皱构造中的一个弯曲 二 褶曲的基本形式 褶曲的基本形式可分为 1 背斜向下弯曲2 向斜向上弯曲 背斜是指核心部位岩层较老 向两侧依次对称出现较新岩层的形态一般向上弯曲的褶曲 向斜是指核心部位岩层较新 向两侧依次对称出现较老岩层的形态一般向下弯曲的褶曲 根据水平切面上岩层的新老关系判断褶曲形式的方法 新 老 新 老 新 老 新岩层 老岩层 新岩层 新岩层 老岩层 秦皇岛实习见到的背斜核部老岩层 新岩层 三 褶曲要素 为了描述一个褶曲在空间的形态 对褶曲的各个部位进行了命名 称为褶曲要素 例如 核部 翼部

3、 轴面 轴线 枢纽等5个为主要褶曲要素 1 核部 泛指褶曲的中心部位 背斜核部是较老的岩层 向斜核部是较新的岩层 就同一褶曲而言 核部的地层层位并不是固定的 它随剥蚀 出露程度或观察研究的范围不同而有所改变 核部 老 新 2 翼部 泛指核部两侧比较平直的岩层 背斜两翼较核部岩层新 向斜两翼较核部岩层老 相邻的背 向斜之间的翼部为两者所共有 轴面 指平分两翼的假想面 它是同一褶曲中所有枢纽组成的面 其形态可以是一个简单的平面 也可以是一个复杂的曲面 轴面在空间的产出状态有直立的 倾斜的 也有水平的 轴线 指轴面与地表面的交线 它永远是一条水平线 如轴面是一个简单的平面 则它是一条水平直线 如果轴

4、面是一个复杂的曲面 则它是一条水平的曲线 它的延长方向称为轴向 代表褶曲的延展方向 它的长度代表褶曲的延伸度 轴线 轴面 地表面 顶角 翼部 枢纽 指褶曲中同一岩层的层面与轴面的交线 也是指褶曲中同一岩层面上最大弯曲点的连线 它是褶曲一翼与另一翼的分界线 同一褶曲中每一个岩层面上都有一条枢纽 枢纽可以是一条直线 也可以是一条曲线 产出状态有水平的 倾斜的 直立的或波状起伏的等 枢纽反映了褶曲在延长方向上的变化 枢纽 轴面 枢纽弯曲 褶曲要素动画 二 褶曲分类 共五种分类方法 一 褶曲的横剖面形态分类 分类的根据是褶曲的轴面和两翼岩层的产状 1 直立褶曲 也叫对称褶曲 它的轴面直立 两翼岩层层序

5、正常 倾向相反 倾角相等 图4 14a 可分为直立背斜和直立向斜 直立褶曲 对称褶曲轴面直立 对称褶曲 对称褶曲轴面直立 2 斜歪褶曲 亦称不对称褶曲 其轴面倾斜两翼岩层层序正常 倾向相反 倾角不等 图4 14b 可分为斜歪背斜和斜歪向斜 倾斜褶曲 歪斜褶皱轴面歪斜两翼倾角不等 野外见到的歪斜 不对称 褶曲 歪斜 不对称 褶曲 下图是某地褶皱构造的横剖面示意图 请判断哪个是向斜 哪个是背斜 并根据褶曲横剖面形态分类给出各褶曲正确的名称 连绘出褶曲完整形态 被剥蚀部分用虚线 埋藏部分用实线 对称背斜 背斜 向斜 对称向斜 背斜 不对称背斜 3 倒转褶曲 亦称同斜褶曲 其轴面倾斜 两翼岩层倾向相同

6、 一翼岩层层序正常另一翼岩层层序倒转 两翼角可以不等或相等 图4 14c d 相等者则称为等斜褶曲 图4 14d 可分为倒转背斜和倒转向斜 野外见到的倒转褶曲 倒转褶曲 倒转褶曲 同斜褶曲 4 扇形褶曲 轴面直立或倾斜 两翼岩层层序都倒转 两翼角可以相等或不等 剖面上岩层整体呈扇形 图4 14e 它可分为扇形背斜和扇形向斜 图4 14e扇形褶曲 轴面倾斜的扇形褶曲 轴面倾斜的扇形褶曲 下图为剖面示意图 在地表出现三处同一煤层的露头 根据岩层产状变化有人判断A处是背斜构造 B处是向斜构造 但在B处施工钻孔没有见到煤层 请解释这是什么原因 总结怎样判断背斜 向斜构造 作业三十八构造分析 5 平卧褶

7、曲 轴面近于水平 两翼岩层产状平缓 一翼岩层层序正常 另一翼岩层层序倒转 图4 14f 如果平卧褶曲的轴面发生弯曲 则称为翻卷褶曲 图4 14g 图4 14g平卧褶曲 手标本上看到的平卧褶曲 A 大型平卧褶皱 新疆中巴公路盖孜检查站B 大理岩中的倒转褶皱新疆 喀什奥依塔格C 平卧褶皱 北京西山 6 挠曲 在水平或缓倾斜岩层中 某段岩层倾角突然增大而形成的膝状弯曲 图4 14h 野外见到的挠曲 褶曲形态组图 在纵剖面上 可根据褶曲枢纽的产状将其分为 1 水平褶曲2 倾伏褶曲 二 褶曲的纵剖面形态分类 褶曲枢纽近于水平 整个褶曲沿着水平方向延伸 两翼岩层的走向大致平行 图4 15d 可分为水平背斜

8、和水平向斜 1 水平褶曲 水平褶曲立体图 2 倾伏褶曲 褶曲枢纽呈倾斜状 整个褶曲向一定方向倾伏 两翼岩层走向向褶曲倾伏方向斜交 图4 15b 可分为倾伏背斜和倾伏向斜 b 立体图两翼岩层走向向褶曲倾伏方向斜交 倾斜褶曲做煤层底板等高线图时投影到水平面上是一组曲线 枢纽水平 枢纽倾伏 三 褶曲的平面形态分类 在水平面上 可根据褶曲的延伸长度和褶曲中同一岩层界限的长 宽比将褶曲分为 1 线形褶曲 同一岩层界限的长 宽比大于10 1 2 短轴褶曲 同一岩层界限的长 宽比为10 1 3 1 C1 C12 C12 P2 P1 P2 P1 3 近等轴褶曲 同一岩层界限的长与宽之比小于3 1 构造盆地 穹

9、隆 穹隆构造立体图 四 剖面上褶曲组合形态分类 1 复背斜和复向斜 复向斜 复背斜 复式向斜影响煤矿生产的实例 2 隔档式和隔槽式褶皱 隔槽式褶皱 3 同斜褶皱 褶曲两翼向同一方向倾斜 五 平面上褶曲的组合形态分类 1 平行褶皱 2 雁行褶皱 3 帚状褶皱 复习思考题 褶曲构造有哪些主要产状要素 褶皱构造的横剖面有哪几种分类 褶皱构造的横剖面有哪几种分类 鸡西矿业集团前身为鸡西矿务局 始建于1948年 2001年8月改制为集团公司 1991年曾创下年产原煤2000万吨的记录 产量一度位居全国统配煤矿第二位 矿区面积3078平方公里 储量66 5亿吨 现有生产矿井10个 设计能力1082万吨 核

10、定能力882万吨 全公司资产59 1亿元 固定资产净值24 5亿元 产品以主焦煤 1 3焦煤和动力煤为主 现有全民职工7万人 下岗职工1 8万人 集体职工3 7万人 离退休人员4 8万人 矿区职工与家属46万人 褶皱构造第二讲褶皱的观测和研究 三 褶皱构造的观测与研究 一 褶皱存在的识别 二 褶皱形态的研究 三 褶曲内部小构造的观测研究 四 褶皱形成时代的确定 主要内容 一 褶皱存在的识别 它包括两个方向上的对称重复即 1 剖面上 在水平巷道和垂直钻孔中 判断褶皱存在的最基本标志是新老地层依次对称重复出露 2 平面上 上图中巷道一帮岩层对称重复判断有褶曲存在 下图中巷道一帮岩层重复但不是对称重

11、复而是由于断层影响缺失地层产生的重复现象 剖面图 只有在剖面图上岩层对称重复则才可判断为有褶曲存在 断层 井下常见岩层出露情况及判断结论 垂直地层走向开掘巷道地层重复出现 地层由于断层影响缺失 要确定地层的新老关系就必须了解和掌握工作区 矿区或矿井 的地层层序 岩性 厚度及其变化和地层之间的接触关系 若发现地层有对称重复现象 则可初步判定有褶皱构造存在 但尚不能做出最后结论 这是因为 在水平岩层和倾斜岩层地区 由于地形切割也会在地表上形成新老岩层依次对称重复出露现象 故必须结合岩层产状及地形起伏状况加以综合分析判断 在地表面上水平岩层和倾斜岩层地区 也有新老岩层依次对称重复出露现象 但不一定是

12、存在褶曲构造 1 在水平岩层地区 最老的岩层总是出露在地形最低的地方 最新岩层总是分布在地形最高地方 下面是根据地表面上地层露头分布规律 岩层产状变化规律 确定褶皱存在的例子 水平岩层 平面图 2 单斜岩层区 岩层露头的弯曲变化及新老岩层的对称出露 严格受到地形控制 且岩层露头的延展方向与地层的走向直交或斜交 单斜岩层 平面图 岩层露头 岩层裸露地表而未被其他岩层覆盖的部分 岩层露头的延展方向与地层的走向斜交 岩层露头延展方向 岩层走向 500 400 300 200 200 300 400 200 100 200 300 岩层露头的延展方向与地层的走向斜交 3 对于褶皱构造来说 新老岩层呈条

13、带状对称展布 与地形起伏无关 且条带的展布方向与地层走向一致 褶皱构造 平面图 条带的展布方向与地层坡向一致 平行 图4 21褶曲与水平和倾斜岩层露头分布的区别示意图 a 水平岩层 b 倾斜岩层 a 褶曲 向斜 判断图中岩层产状 水平 单斜还是褶曲 指出岩层层序正常情况下的新老顺序 按岩层顺序自下而上将序号填在括号内 和标出各岩层厚度 作业三十四分析地形地质图中的构造 图中曲线为地形等高线 1号层厚度未知 6号层最上层5米 5号层10米 2号层10米 3号层10米 4号层10米 水平岩层 二 褶皱形态的研究 褶皱形态的研究实质上是对各褶曲要素的分析研究 方法是 1 根据已查明的地层层序和岩层产

14、状及其变化确定褶曲存在位置和基本型式 2 系统的测定褶曲的枢纽 两翼和轴面等要素的产状 3 根据有关褶曲要素的特征和空间分布特征确定褶曲的类型及其组合类型 4 根据地层露头分布规律 岩层产状变化规律 褶曲内部小构造的发育特征等综合分析确定褶皱构造的形态 三 褶曲内部小构造的观测研究 1 层间擦痕 层间擦痕是褶曲形成过程中岩层与岩层之间相对滑动 互相摩擦所留下的痕迹 它可以发育在褶曲的两翼或转折端等处 且发育的特点是 当褶曲枢纽水平时 翼部的擦痕方向与枢纽 或岩层走向 近于垂直 当枢纽倾伏时 擦痕方向则与枢纽斜交或近于平行 檫痕 当褶曲枢纽水平时 翼部的擦痕方向与枢纽 或岩层走向 近于垂直 擦痕

15、 枢纽 枢纽 擦痕 当枢纽倾伏时 擦痕方向则与枢纽斜交或近于平行 2 小褶皱 亦称为拖拉褶皱 小褶皱主要发育于主褶曲的翼部 其轴线与主褶曲轴近于平行 轴面与岩层面斜交 二者锐夹角指向相邻岩层相对滑动方向 由此可见 相对向上滑动的是新岩层 向下滑动的是老岩层 新岩层的滑动方向常指向背斜的转折端 老岩层的滑动方向则常指向向斜的轴部 主褶曲轴 小褶曲轴面倾角大于岩层倾角者岩层层序正常 小褶曲轴面倾角小于岩层倾角者岩层倒转 根据上述规律即可判定背斜和向斜的位置 恢复褶皱形态 利用层间小褶皱确定主褶曲形态示意图 相对向上滑动的是新岩层 向下滑动的是老岩层 新岩层的滑动方向常指向背斜的转折端 老岩层的滑动

16、方向则常指向向斜的轴部 岩层层序正常 岩层倒转 岩石受力后 在最大剪切面方向产生的微细而密集的裂缝叫破劈理 褶曲两翼的劈理面与褶曲轴面平行 或以轴面为对称面而对称分布 劈理面与岩层面所夹锐角指向相邻岩层的运动方向 一般来说 向上滑动的是岩层的顶面 向下滑动的是岩层的底面 结论 劈理与岩层向上的锐夹角指示相邻岩层向背斜顶部运动 3 破劈理 劈理与岩层向上的锐夹角指示相邻岩层向背斜顶部运动 若岩层倾向与劈理倾向相反 图4 24a 或二者倾向相同但岩层倾角小于劈理倾角 图4 24b 则岩层层序正常 背斜在右 背斜在左 层序正常 岩层倾向与劈理倾向相反 倾向相同但岩层倾角小于劈理倾角 若二者倾向一致而岩层倾角大于劈理倾角时 则岩层层序应是倒转的 图4 24c 层序倒转 四 褶皱形成时代的确定 一般通过区域性角度不整合来确定褶皱形成的时间范围 原始水平岩层在构造应力的作用下发生弯曲 形成褶皱 同时伴随着地壳的上升运动 进人相对稳定时期 褶皱地层接受风化剥蚀 形成风化剥蚀面 若地壳重新下降 就会在风化剥蚀面上沉积新的水平岩层 从而形成了岩层的角度不整合 显然 褶皱的形成时代在最新褶皱岩层 即不整合