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1、地质学基础第一节 褶皱和褶皱要素一、褶皱的概念 1. 褶皱的定义： 岩层的层面、变质岩的片理面 、岩体的流面等 ， 在地应力作用下所发生连续弯曲变形现象。通常我们把岩层的连 续 弯曲称为褶皱。 2. 褶皱的基本形态当岩层的新老关系已知时分为两种：背斜与向斜，其中背斜以 老 地层为对称中心，向斜以新地层为对称中心。当岩层的新老关系不明时分为三种：被形、向形与侧形。其中 背 形向上隆起，向形向下隆起，侧形中部向侧弯曲，见下图。第十九章褶皱构造背斜 向斜 背形 向形 侧形Date1地质学基础第一节 褶皱和褶皱要素二、褶皱要素为了便于描述和研究褶皱，我们通常将能反映褶皱几何形态与 几何组成的各种要素称
2、为褶皱要素。它包括： 1. 核部 褶皱弯曲的中心部位。背斜的核部地层最老，向斜的核 部 地层最新。对同一褶皱而言，随着出露高度的不同，褶皱的核部 地 层会发生相应的变化。 2. 翼部 褶皱核部两侧的部位。对同一个褶皱而言，核部两侧的 翼 部地层以核部地层为中心镜相对称。当两褶皱（背斜、向斜）相邻时，两核部之间的公共部分为共 同 的翼部，既一褶皱的核部不得包含另一褶皱的翼部。 转折端 褶皱从一翼到另一翼的弯曲部位。转折端在横切褶皱 的剖面上可以是一点、一段曲线或一段直线。 4. 枢纽 褶皱同一岩层面转折端上最大弯曲点的连线。枢纽在空 间 上可以是直线、曲线、水平线、倾斜线等。第十九章褶皱构造Da
3、te2地质学基础第一节 褶皱和褶皱要素 5. 轴面 由褶皱各岩层枢纽所构成的面称轴面。轴面在空间上可以 垂直、倾斜、水平，也可以是平面、曲面。 6. 轴线 轴面与水平面的交线 。它是一假象线，是平面上描述褶 皱 的重要要素。 7. 轴迹 褶面于地面或剖面的交线。 8. 脊和槽，脊线与槽线 褶皱某一岩层面的最高点称脊，反之称糟。脊的连线称脊线， 糟 的连线称糟线。在空间上，脊线或槽线与枢纽可以重合，也可分 离。 故脊线或槽线在空间上也可以是直线、曲线、水平线、倾斜线。第十九章褶皱构造褶皱要素形态示意图轴面脊线槽线核部翼部枢纽转折端Date3地质学基础第二节 褶皱的分类一、褶皱的形态分类 （一）按
4、褶皱顶角大小的分类 1.平缓褶皱：顶角大于120度。 2.开阔褶皱：顶角为12070度。 3.中常褶皱：顶角为7030度。 4.紧闭褶皱：顶角为305度。 5.等斜褶皱：顶角小于5度。见右图第十九章褶皱构造.（二）按褶皱转折端形态的分类 1.圆弧褶皱：转折端呈圆弧状弯曲的褶皱。 2.尖棱褶皱：转折端呈尖棱状，两翼平直。 3.箱状褶皱：转折端呈箱状，两翼产状较陡 。平滑开阔中常紧闭 等斜圆弧褶皱尖棱褶皱箱状褶皱Date4地质学基础第二节褶皱的分类（三）按褶皱枢纽的产状分类 1.水平褶皱：枢纽水平的褶皱 。 2.倾伏褶皱：枢纽倾伏的褶皱 。 3.直竖褶皱：枢纽竖直的褶皱 。 4.波状褶皱：枢纽成波
5、状的褶 皱。（四）按褶皱轴面产状的分类 1.直立褶皱：轴面直立的褶皱 。 2.斜歪褶皱：轴面倾斜的褶皱 。 3.倒转褶皱：轴面倾斜，两翼 产 状一翼正常、一翼倒转的褶皱 。 4.平卧褶皱：轴面水平的褶皱 。 5.翻转褶皱：轴面水平翻转的 褶 皱。第十九章褶皱构造.水平褶皱倾伏褶皱直竖褶皱波状褶皱直立褶皱斜歪褶皱倒转褶皱平卧褶皱翻转褶皱Date5地质学基础第二节褶皱的分类二、按褶皱的位态（空间的产出状态）分类该种分类方案主要依据褶皱的轴面产状、结合枢纽产状的分 类。 由于该分类方案能较好地反映褶皱的空间形态，故应重点掌握。 此 方案分为七种类型。 1.直立水平褶皱 2.直立倾伏褶皱 3.直竖褶皱
6、 4.斜歪水平褶 皱 5.斜卧褶皱 6.斜歪倾伏褶皱 7. 平卧褶皱 相关条件及图形见P 65 图1910 。野外照片见 三、按褶皱各岩层的厚度及相互关系的分类 1.等厚褶皱 2.顶厚褶皱 3.顶薄褶皱 4.不协调褶皱 四、按褶皱的组合形态分类 （一）剖面上的组合形态 1.复背斜与复向斜两翼被次一级褶皱所复杂化了的大背斜或大向斜。第十九章褶皱构造图1 图2Date6地质学基础第二节褶皱的分类2.隔档式与隔槽式褶皱宽广的向斜与紧闭的背斜组合的褶皱称为隔档式褶皱。宽广的 背 斜与紧闭的向斜组合的褶皱称为隔槽式褶皱。 （二）按褶皱的平面组合类型分类 1.平行褶皱群 2.雁行褶皱群 3.扫状褶皱群 4
7、.弧形褶皱群 第十九章褶皱构造.复背斜复向斜隔档式隔槽式平行式群雁行式群扫状褶皱群弧形褶皱群Date7地质学基础第三节 特殊褶皱类型一、同沉积褶皱沉积物在沉积或成岩在过程中，因地壳的升降运动，而发生的 褶 皱作用，称同沉积作用。同沉积褶皱的典型特征为：1.褶皱形态多为开阔褶皱，两翼常 发 育层间小褶皱。2.当地壳上升时，形成顶薄背斜，下降时，形成 顶 厚向斜。3.背斜的中心部位物质粒度较粗，向斜中心部位物质粒 度 较细。 二、鞘褶皱韧性剪切带中发育的一种形态类似刀鞘的褶 皱。见P69图1917。韧性剪切带中的褶皱经剪 切作用后造成早期褶皱的枢纽弯曲 、 拉长而形 成鞘褶皱。 三、叠加褶皱第十九
8、章褶皱构造Date8地质学基础第三节 特殊褶皱类型早期形成的褶皱因构造应力的作用再次弯曲变形后形成新的褶 皱， 称为叠加褶皱。叠加褶皱经历了数次构造运动的作用，因每次构 造 应力的作用方向不同，故叠加褶皱具有以下类型： 1.正交型： 晚期褶皱最大应变轴平行于早期褶皱轴面，两中间应 变 轴近于正交。形成“横跨褶皱”，见P70图19-18A。 2.斜交型： 晚期褶皱最大应变轴与早期褶皱轴面近于正交，两中 间 应变轴近于正交。见P70图19-18B。 3.共轴型： 晚期褶皱最大应变轴与早期褶皱轴面正交，两中间应 变 轴线平行。见P70图19-18C。第十九章褶皱构造.正交型斜交型共轴型Date9地质
9、学基础第四节 褶皱的形成机制岩层发生褶皱是一个复杂的过程，除应力的作用大小、方向外， 岩层本身的力学性质、厚度、埋深及基底构造等因素，也具有一定 的影响。 一、褶皱形成的经典模式通常认为褶皱的形成存在四种模式：弯曲褶皱作用、弯滑褶皱 作用、弯流褶皱作用和剪切褶皱作用。前三种是由于受水平顺层挤 压力作用而形成的褶皱，故又称之为纵弯褶皱作用，属于主动褶皱。 剪切褶皱作用是通过岩层剪切错位，岩层并不弯曲，因此属于被动 褶皱。见下图。第十九章褶皱构造.1.弯曲褶皱作用 岩层受侧向挤压力作用发生弯曲，其特点为（1） 外拉，内压；（2）褶皱中存在一中和面，该面上各点既不拉伸也 不压缩。见下图。（3）随着褶
10、皱弯曲的增强，中和面逐渐向内侧纵弯褶皱作用水平挤压力剪切褶皱作用Date10地质学基础第四节 褶皱的形成机制迁移。（4）对于韧型较强的岩层，中和面外 侧 的岩层可拉伸变薄，并形成顺层劈理；内侧挤 压 加厚，形成扇形劈理或小褶皱。对于脆性岩层 而 言，外侧可形成张裂隙、楔形脉、小型正断层 ； 内侧形成共轭剪节理或小型逆断层。 2. 弯滑褶皱作用 岩层在褶皱过程中岩层通过 相 互滑动弯曲形成褶皱的作用。弯滑褶皱作用局有以下特点：（1）岩层 的 强度通常较大，褶皱时各岩层沿层面发生剪切 滑 动。在褶皱未发生翻转情况下，新岩层向背斜 转 折端运动，老岩层向向斜转折端运动，见右图 。 （2）褶皱的各岩层
11、有自己的中和面，整个褶 皱 无中和面。第十九章褶皱构造.褶皱内应力特征扇状张节理岩层滑动方向虚脱现象Date11第四节 褶皱的形成机制（3）褶皱各岩层的弯曲程度基本相同，岩层的真厚度各处一致，成为等厚褶皱。 （4）层间和层面的伴生构造发育。由于岩层间的相互滑动，层面上可形成擦痕， 层间可形成小褶皱、剪节理；转折端处可行成虚脱、扇形张节理等。 3.弯流褶皱作用在侧向挤压力作用下，岩层的弯曲主要通过物质的塑性流动而表现出来，这种 褶皱作用称为弯流褶皱作用。弯流褶皱常具有以下特点： （1）弯流褶皱作用主要发生在软硬相间的塑性岩层中。 （2）褶皱岩层（塑性层）的真厚度各处不等，转折端厚，两翼薄。 （3
12、）由于塑性流动，层内可形成层间劈理、小褶皱等， 。 4. 剪切褶皱作用岩层沿着与岩层垂直或斜交的剪切面滑动而形成的褶皱称为剪切褶皱作用，所 形成的褶皱称为剪切褶皱。剪切褶皱并非岩层弯曲，而是岩层沿着剪切面相互滑 动，由于滑动量的不同造成岩层形态的变化。见P72图19-22。 5. 横弯褶皱作用 岩层受到垂直与岩层层面方向的外力作用而发生的褶皱作用，称之为横弯褶皱 作用。横弯褶皱作用的基本特点为： （1）横弯褶皱中岩层整体处于拉伸状态，各岩层均无中和面。 （2）多形成顶薄褶皱。 （3）塑性物质由顶向两翼流动，在两翼形成层间小褶皱等。第十九章褶皱构造地质学基础 见下图Date12第四节 褶皱的形成
13、机制二、影响岩层褶皱的其它因素 1. 岩性 不同岩性的岩层其力学性质不同，在相同的外力作用下变形程度不同。例 如石英砂岩、砾岩等较泥岩、粉沙岩等更容易褶皱变形。 2. 厚度岩性相同的情况下，岩层的厚度越薄，其褶皱变形程度越强。3. 围压与温度岩层埋藏越深，其围压、温度越高。较高的围压与温度能降低岩层的刚性， 使原先较刚性难褶皱变形的岩层，在地下深处变为塑性较易褶皱变形的岩层。从 以上因素可以看处： （1）厚度大、刚性强的岩层常常形成变形程度较低的开阔褶皱或等厚褶皱。 反之则形成紧闭褶皱等。 （2）不同岩性的岩层组合，刚性强的岩层控制着整个褶皱的形态，而刚性弱 的岩层则受强岩层的控制。第十九章褶
14、皱构造地质学基础 见下图 Date13第五节 褶皱的研究一、褶皱的度量 1.褶皱的对称性当褶皱的轴面与水平面或褶皱 的包络面垂直，两翼长度相等的 褶皱，称为对称褶皱。反之称为 不对称褶皱。对称褶皱的两翼长 度相等，不对称褶皱的两翼长度 不等，见右图。上图，AB=AC， 下图，ABAC。 2.褶皱的强度与规模褶皱强度是以褶皱的波长和波 幅代表。右上图，波长为BD，波 幅为CE。右下图，波长为BG、CH， 波幅为CE、DF。褶皱规模是指褶皱同一最外岩层的长度（平行轴线）与宽度（ 垂第十九章褶皱构造地质学基础 ABCEDABCDE FG包络面对称褶皱不对称褶皱HDate14第五节 褶皱的研究直轴线）
15、来描述。 3.褶皱要素的测量褶皱的各要素可以通过野外实地测量以及在室内地形地质图上用几何作图或 计 算求得。具体方法将在野外及室内实习课中讲解。 二、褶皱形态的认识与研究对褶皱形态的认识与研究是了解褶皱类型、分析褶皱成因等的重要步骤。通 常可从以下几个方面进行： （一）褶皱平面的形态褶皱的平面形态是在已建的区域地层层序基础上，通过野外地质填图和从室 内地形地质图件上分析了解的。 1.野外观测 （1）首先观察和发现地层是否对称或重复，确定褶皱是否存在。 （2）选择易于识别或出露条件好的岩层或地层作为标志层。 （3）追索或穿越各地层界线、勾绘地层界线、测量岩层产状及褶皱要素的产状 ，从而确定褶皱的类型与规模。 2.室内图件分析 （实习课中讲述）第十九章褶皱构造地质学基础 见图1图2图3Date15第五节 褶皱的研究（二）褶皱的剖面形态（垂直轴线方向）褶皱剖面形态的野外观测应注意以下几个方面： 注意利用某些天然或人工剖面，如陡崖、开挖的公路等往往是观察褶皱剖 面形态的有利条件。 对同一褶皱不同高度的剖面进行观察，用以了解褶皱剖面形态的变化。 褶皱转折端的形态通常与褶皱平面上的岩层闭合端的形状类似。 测量褶皱要素的产状，注意次级变化等。第十九章褶皱构造地质学基础 见下图Date16第五节 褶皱的研究三、褶皱形成的时代褶皱的形成往往是地壳运动的结果，因此查明褶皱的形成时代是恢复地壳 运
