08褶皱的几何分析
第八章褶皱的几何分析
第8章褶皱的几何分析褶皱：是岩石中各种面状构造（沉积岩的层理面、变质岩的劈理、片理或片麻理以及岩浆岩的原生流动面等）的弯曲变形，它是岩层塑性变形的结果，是地壳上广泛发育的地质构造之一。
褶皱的形态多种多样，但基本类型只有两种：背斜和向斜。
背斜：岩层向上弯曲，其核心部位的岩层时代较老，外侧岩层较新。
两翼倾向相背向斜：岩层向下弯曲，核心部位的岩层较新，外层岩层较老。
两翼倾向相对向形和背形：如果发生褶皱的岩层新老顺序不明，或者发生褶皱的不是岩层而是其它构造面（如片理面等），则将向上拱弯的褶皱称背形，向下坳弯的褶皱称向形。
一、褶皱要素褶皱要素：褶皱的各个组成部分和确定其形态的几何要素。
褶皱要素主要包括：核、翼、顶和槽、转折端、轴面、轴迹（轴线）、枢纽等。
核（部）：褶皱中心部分的地层。
背斜核部是最老地层，向斜核部是最新地层。
翼（部）：核部两侧对称出露的地层为翼部，两翼地层之间的夹角称翼间角，反映褶皱的紧闭程度。
转折端：一翼向另一翼过渡的部分。
枢纽：褶皱中同一层面上最大弯曲点的连线，可以是直线，也可以是曲线；可以是水平线，也可以是倾斜线。
轴面：褶皱中各相邻褶皱面上枢纽连成的面。
轴面是一个设想的标志面，它可以是平直面，也可以是曲面。
轴面与地面或其它任何面的交线称轴迹。
轴面的产状用走向、倾向和倾角来确定。
脊、脊线、槽和槽面：褶皱层上的最高点称脊，同一层面上脊的连线称脊线。
褶皱层上的最低点称槽，同一层面上槽的连线称槽线。
二、褶皱枢纽与轴面产状的测定利用极射赤平投影。
在褶皱的正交切面（即与枢纽垂直的切面）上，分别测定褶皱岩层在不同部位处的产状，把这些产状用法线投影到极射赤平投影网上，得到众多极点，这些极点所在的大圆弧就是该褶皱轴面的大圆弧，称之为π圆，π圆的极点就是该褶皱的枢纽。
三、褶皱的形态1．横剖面（正交剖面）上褶皱形态的分类（1）转折端的形态圆弧褶皱：褶皱面呈圆弧形弯曲。
尖棱褶皱：两翼平直相交，转折呈尖棱状，且两翼等长。
构造地质学5-2 褶皱的几何分析
相似褶皱（顶厚褶皱）
转折端厚，两翼薄;平行轴面的视厚度相等; 各面曲率相等,没有共同的曲率中心.
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相似褶皱
平行褶皱（等厚褶皱）
褶皱层各部位真厚度相等; 各层有共同的曲率中心,不同的曲率半径.
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褶皱特点、类型、伴生构造
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牛头山至1300高地褶皱剖面
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理想的平行 褶皱向下消 失于滑脱面
A： 顶薄褶皱 ①等斜线向内弧 强烈收敛； ②等斜线翼部长， 转折端短； ③内弧曲率远大 于外弧曲率.
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IB
平行褶皱或等厚褶皱
①等斜线向内弧 收敛并垂直褶皱 面； ②等斜线在翼部 与转折端等长； ③内弧曲率大于 外弧曲率.
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IC 平行褶皱与相似褶皱
的过渡型式
IC
①等斜线向内弧 轻微收敛； ②等斜线在翼部 比转折端略短； ③内弧曲率略大 于外弧曲率.
各褶皱面曲率相同， 但没有同一曲率中心
等倾斜线 向核部收敛，呈扇形 彼此平行，平行轴面
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平行褶皱
相似褶皱
平行褶皱与相似褶皱之对比
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多 层 褶 皱 组 合
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褶皱形态受什么因素影响?
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三、褶皱成因分类
•底辟褶皱 •挤压褶皱 •剪切褶皱 •流变褶皱
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压应力作用形成的褶皱
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请你分析一下 褶皱的受力状态
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侏罗山式褶皱
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侏罗山式褶皱.ຫໍສະໝຸດ 断续式（或日耳曼式）褶皱弱构造变形盆地盖层中短轴背斜孤立地产于 近水平的岩层中。
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二、褶皱形态分类 （Ramsay分类）
第八章褶皱的几何分析
穹隆的椭圆状形态和美国怀俄明州Rawlins穹隆
三、褶皱的分类
1. 褶皱的位态分类
取决于轴面和枢 纽的产状。
N N
0 N
90 80
Ⅰ
轴面倾角
Ⅳ
20
Ⅵ Ⅴ
0
10 枢纽倾伏角
N
分为直立水平
褶皱、直立倾 伏褶皱、倾竖 褶皱、斜歪倾 伏褶皱、平卧
N
Ⅱ
N N 70
Ⅲ Ⅶ
背斜轴 地层圈闭线
0
1
2km
柴达木盆地红三旱地区多级雁行褶皱
3. 阿尔卑斯式褶皱
这种褶皱组合型式中最突出的是复式 褶皱（复向斜与复背斜）。
次级褶皱轴面 次级褶皱轴面
扇形复背斜
扇形复向斜
思考题
• 褶皱几何学与运动学要素主要有哪些？
• 褶皱的形态主要有哪些类型？ • 褶皱在平面上与剖面上主要有哪些组合 形态？
第八章 褶皱的 几何分析
----岩石圈中大量
发育而又十分重
要的地质构造之
一
本章主要内容
• 褶皱要素
• 褶皱的类型
• 褶皱的组合 型式
龙门山正河地区西康群中的褶皱
引言
褶皱是岩石中各种面状构造的弯曲变形，它 是岩层塑性变形的结果，是地壳上广泛发育的地 质构造之一。
褶皱的形态多种多样，但基本形态只有两种：向斜 和背斜。 背形与向形
90
褶皱、斜卧褶
皱七种。
Ⅰ 直立水平褶皱 Ⅱ 直立倾伏褶皱 Ⅲ 倾竖褶皱 Ⅳ 斜歪水平褶皱 Ⅴ 斜歪倾伏褶皱 Ⅵ 平卧褶皱 Ⅶ 斜卧褶皱
2. 根据各褶皱地层弯曲形态的相互关系分类 分为协调褶皱和不协调褶皱 3. 根据褶皱层的厚度变化及各层之间的几何关系分类 分为平行褶皱和相似褶皱
西北大学地质学系
《构造地质学》教案第五章（7、8）褶皱●本章共2次课堂讲授：褶皱几何学、褶皱成因分析（一）褶皱几何学第一节褶皱和褶皱要素♦基本类型♦背、向形和中性褶皱♦要素●（轴面形态图）第二节褶皱的描述●横剖面与正交剖面♦转折端形态●圆弧/尖棱/箱状/挠曲♦翼间角●平缓/开阔/中常/紧闭/等斜♦枢纽●直线或曲线状，受地形影响，水平直线状枢纽褶皱在平面地质图上也可以表现为闭合形态♦褶皱的大小●波幅－中间线－枢纽●波长－相同拐点之间的距离♦褶皱的对称性●二翼不等长时为不对称褶皱，分为S、Z、M型（顺着枢纽倾伏方向观察）♦褶皱平面轮廓●等轴——长宽比接近1；1，穹隆、盆地●短轴——长宽比3：1●线状——长宽比>>3：1♦褶轴及产状确定●圆柱状褶被●褶轴产状确定◆直接测量◆利用β图解♦轴面确定●轴面是枢纽的连面●对称轴面为褶皱两翼平分面●也可以根据轴迹通过作图确定♦褶皱位态分类褶皱位态分类图解♦根据岩层厚度变化的分类●平行褶皱●相似褶皱♦根据各褶被面之间的几何关系●协调褶皱●不协调褶皱，底辟构造♦Ｒamsay 褶皱形态分类●等倾斜线方法●三类五型●意义：精确测定褶皱几何形态，查明细节，预测层内和层间褶皱样式的变化，帮助分析褶皱成因机制第五节褶皱组合型式♦Ａlpino-type●全型褶皱●线状，带状分布、走向平行于构造带●背、向同等发育，布满全区●构成复背、向斜：正扇型或反扇型♦Jura-type●过渡型●隔挡／隔槽（梳状/箱状）●背向斜发育强度不同●产于造山带前陆●滑脱作用●薄皮构造♦Ｇerman-type fold●卵圆形穹隆，短轴背斜／长垣●断续发育于地台盖层中●北美称作平原式褶皱●独立产出或组合成雁列式第六节叠加褶皱的基本型式♦ 三种基本型式（据Ｒamsay ）● 第１型● 第２型● 第３型♦ 叠加褶皱野外观察● 叠加褶皱标志● 重褶● 新生构造规律弯曲● 二组面、线构造规律交切● 陡倾／倾竖褶被广泛发育● 大型叠加褶皱转折端第七节 褶皱剖面编制♦ 横（铅直）剖面、正交剖面、联合剖面（图９－４７）♦ 正交剖面偏制● 第一种方法● 第二种方法refer to Ramsay １９８７♦ 平行褶皱的剖面编制● 原则：等厚，同一曲率中心● 相似褶皱剖面编制，轴面厚度不变（二）褶皱成因分析第一节 成因概述♦ 目的：了解褶皱多样的形态及组合特点，与其它构造的关系，区域展布及与地壳运动的关系，对矿产的控制规律♦ 内容：● 控制因素：侧压力，重力，岩石力学性质● 发育过程● 内部应变及与其它构造的内在联系♦ 形成方式分类（与受力状态、变形环境、岩层变形形为有关）● ⎩⎨⎧--各层均具很大韧性一性层不具有力学上的不均被动剪切韧性差起重要作用层理主动,,♦ 据物质运动方式分类● 滑动● 流动● 与分析尺度有关● e.g..品格滑动＝宏观滚动♦ 据作用力方式● 纵弯 水平力● 横弯 垂向力● 本章重点——纵弯第二节 纵弯褶皱作用♦ 顺层挤压／各向异性（层理）／韧性差／主波长♦ 单层褶皱的发育机制● 主波长理论（Ｂiot.60年代根据计算和实验提出）◆ 主波长与强岩层的厚度和强岩层与介质的粘度比有关，而与作用力无关● W i ＝２πd 3216/μμ● W I ——初始主波长，d ——厚度，μ1——强层粘度系数，μ2——介质粘度系数◆ 岩层褶皱的阻抗来自：● 强层内部● 若形成最大可能的波长，则阻抗最小（图１０－３a ）● 介质● 若形成最小波长褶皱，则阻抗最小（图１０－３b ）● 故，二者调和，取其中间值（最小功原理）◆ 主波长理论表明：● 主波长与岩层初始厚度成正比，图１０－４● 与强层／介质粘度比（μ１／μ２）成正比● 二类极端情况：①μ１／μ２很大（如>５０）形成肠状褶皱（图１０－６） ● μ１／μ２小（<１０），形成尖圆褶皱，（10-7）用于解释基层与盖层的箱状褶皱♦ 多层岩层的褶皱发育● 多层岩层的褶皱发育形态影响因素：①能干性②相邻层的影响强度（包括强层间的距离和接触应变带的宽度）● 接触应变带的概念◆ “硬层”褶皱对介质（褶皱）的影响范围。
构造地质学-chap8_褶皱的几何分析
基本要素
特征点
• 高点（脊线） • 拐点
• 轴陷（槽线）
特征线
• 脊线 • 槽线
• 枢纽－指同一褶皱
面上最大弯曲点的连 线 • 轴迹（褶轴）
Structural Geology
主讲教师：谢焱石
轴迹
Structural Geology
轴面与地 面的交线
University of South China
正交剖面上褶皱的形态 平行枢纽方向褶皱的形态 褶皱的平面形态 褶皱的大小
主讲教师：谢焱石
University of South China
观测褶皱的几种剖面 Structural Geology
直立剖面 正交剖面（垂 直枢纽方向） 水平剖面
主讲教师：谢焱石
University of South China
主讲教师：谢焱石
向斜
Structural Geology
University of South China
主讲教师：谢焱石
基本要素
组成部分： 核 翼
Structural Geuth China
主讲教师：谢焱石
University of South China
根据褶皱面（层）的弯曲形态和地层变 新之关系可分：
• 背斜－核部老地层、翼部新地层 • 向斜－核部新地层、翼部老地层
University of South China
Ｄ３
Ｓ
主讲教师：谢焱石
褶皱面向
Structural Geology
指在褶皱轴面上垂直于褶皱枢纽方 向观察得到的岩层由老变新的方向。
主讲教师：谢焱石
Structural Geology
组合褶皱（复背斜复向斜）
构造地质学-褶皱要素和形态描述
第一节 褶皱（folds）和褶皱要素
一、褶皱的基本类型
褶皱面状构造（层面、面理）的弯曲变形 1.背形、向形
背形：褶皱面向上凸式弯曲(不考虑地层的新老关系) 向形：褶皱面向下凹式弯曲(不考虑地层的新老关系)
2. 背斜、向斜
背斜：核部为老地层，翼部依次为新地层(对称) 组成的褶皱。
3. 按轴面产状分类
(1) 直立褶皱：轴面近直立，两翼倾向相反，倾角近相等 (2) 斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不相等 (3) 倒转褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相同，其中一翼地层倒转 (4) 平卧褶皱：轴面近水平，其中一翼地层倒转 (5) 反卷褶皱：轴面弯曲的平卧褶皱
褶 皱 分 类
A. 对称褶皱(直立) B. 等斜褶皱(直立) C. 不对称褶皱(斜歪) D. 倾褶皱(斜歪或倒转) E. 平卧褶皱
向斜：核部为新地层，翼部依次为老地层(对称) 组成的褶皱。
背斜
向斜
褶 皱 （ 美 国 加 利 福 尼 亚 ）
二、褶皱要素
1. 核：褶皱最中心的那一套地层 2. 翼：褶皱核部两侧对称出现的地层 3. 枢纽：同一褶皱面上最大弯曲点的连线
(可直线，可曲线) 4. 轴面：褶皱枢纽连成的面(假想的面，可平面，可曲面) 5. 转折端：褶皱面从一翼过渡到另一翼的弯曲部分 6. 翼间角：正交剖面上两翼间的内夹角 7. 脊线：同一褶皱面上最高点的连线
槽线：同一褶皱面上最低点的连线 8. 拐点：褶皱面上相反凸向的转折点(公共翼上)
第二节 褶皱的描述
一、正交剖面上褶皱的形态
正交剖面（横截面）：垂直褶皱枢纽的剖面
1. 按转折端的形态分类
（1）圆弧褶皱：转折端呈圆弧状弯曲的褶皱 （2）尖棱褶皱：转折端呈尖状弯折的褶皱 （3）箱状褶皱：转折端宽平，两翼产状直立，轴面共轭 （4）挠曲（膝折）：膝状弯曲
第三章褶皱的几何分析
8 拐点
特征线 枢纽 轴迹（褶轴） 特征点 顶（脊） 拐点 槽 特征值 波长、波幅、翼间角
特征面 褶皱面 轴面 脊面 槽面
褶 皱 （ 美 国 加 利 福 尼 亚 ）
第二节
褶皱的描述
正交剖面上褶皱的形态
正交剖面（横截面）：垂直褶皱枢纽的剖面
一. 按转折端的形态分类
（1）圆弧褶皱：转折端呈圆弧状弯曲的褶皱 （2）尖棱褶皱：转折端呈尖状弯折的褶皱 （3）箱状褶皱：转折端宽平，两翼产状直立，轴 面共轭
第三章 褶皱(Fold)
组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用后形成波状弯曲而 未丧失其连续性的构造。是岩石塑性变形的表现. 褶皱构造，是岩层产生的永久性变形，是地壳表层广泛发育 的基本构造之一。
褶皱构造，是岩层产生的永久性变形，是地壳表层广泛发育的 基本构造之一。
褶皱的形成过程
褶皱是岩层因在构造运动的作用下而变形，形成的一系列 连续弯曲，岩层的连续完整性末遭到破坏，是岩石塑性变 形的表现。
七、褶皱的平面轮廓
构造盆地
穹隆
短轴褶皱（长宽比3：1左右）
线状褶皱（长宽大于10：1）
线性褶皱(阿巴拉契亚山脉)
第三节
褶皱的分类
一、褶皱的位态分类
（Rekard分类）—根据轴面倾角和 枢纽倾伏角两个要素，将褶皱分为七 类： 规定：水平为0°—10°； 倾斜（伏）为10°—80°； 直立为80°—90°
代表性褶皱
顶薄褶皱 平行褶皱 过渡褶皱 相似褶皱 顶厚褶皱
向内弧收敛 垂直层面等 长 向内弧 翼部短顶部 轻微收敛 长 平行褶皱 轴面 向外弧收敛 平行轴面 等长 翼部短 顶部长
四、根据组成褶皱的各褶皱层的厚 度变化分类
（1）平行褶皱（等厚褶皱、同心褶皱）： 各褶皱面有同一曲率中心 （2）相似褶皱：各褶皱面具有相同的曲 率
08-褶皱
8 褶皱的成因分析
8 Mechanism of fold
一 褶皱的形成机制（Mechanism）
1 纵弯褶皱作用（Buckling） 2 横弯褶皱作用（Bending） 3 剪切褶皱作用（Shear folding） 4 柔流褶皱作用（Gliding） 5 膝折作用（Kinking） 6 压扁作用（Flattening）
岩层难以发生流动，仍形
成平行褶皱；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
褶皱的成因分析
1 纵弯褶皱作用 弯流作用的特点：
一 褶皱的形成机制
★ 弯流作用
☆ 当硬岩层中夹有一大层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。
5 膝折作用
一 褶皱的形成机制
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，但又受到某种限制，常常使滑动面发生急剧 转折，即相当于轴面的膝折面折转而成尖棱褶皱
褶皱的成因分析
5 膝折作用
一 褶皱的形成机制
二 褶皱构造的观察和研究
褶皱的成因分析
一 褶皱的形成机制
褶皱的形成经历了一个漫长、复杂的变形过程，它 的形成与多种内在的和外在的因素有关： ★ 受力状态 ★ 变形环境 ★ 岩层的岩石力学性质 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
第八章褶皱的几何分析.
第八章褶皱的几何分析褶皱:是岩石中各种面状构造（沉积岩的层理面、变质岩的劈理、片理或片麻理以及岩浆岩的原生流动面等的弯曲变形, 它是岩层塑性变形的结果, 是地壳上广泛发育的地质构造之一。
褶皱的形态多种多样,但基本类型只有两种:背斜和向斜。
向斜:岩层向下弯曲,核心部位的岩层较新,外层岩层较老。
两翼倾向相对如果发生褶皱的岩层新老顺序不明, 或者发生褶皱的不是岩层而是其它构造面（如片理面等,则将向上拱弯的褶皱称背形,向下坳弯的褶皱称向形。
一、褶皱要素褶皱的各个组成部分和确定其形态的几何要素。
褶皱要素主要包括:核、翼、顶和槽、转折端、轴面、轴迹（轴线、枢纽等。
的紧闭程度。
枢纽:褶皱中同一层面上最大弯曲点的连线,可以是直线,也可以是曲线;可以是水平线,也可以是倾斜线。
褶皱中各相邻褶皱面上枢纽连成的面。
轴面是一个设想的标志面, 它可以是平直面, 也可以是曲面。
轴面与地面或其它任何面的交线称轴迹。
轴面的产状用走向、倾向和倾角来确定。
的最低点称槽,同一层面上槽的连线称槽线。
二、褶皱枢纽与轴面产状的测定利用极射赤平投影在褶皱的正交切面(即与枢纽垂直的切面上, 分别测定褶皱岩层在不同部位处的产状, 把这些产状用法线投影到极射赤平投影网上, 得到众多极点, 这些极点所在的大圆弧就是该褶皱轴面的大圆弧，称之为n圆，圆的极点就是该褶皱的枢纽。
三、褶皱的形态1. 横剖面(正交剖面上褶皱形态的分类(1转折端的形态尖棱褶皱:两翼平直相交, 转折呈尖棱状, 且两翼等长。
如两翼长度不等则可称之为膝折褶皱”。
(2翼间角的大小180?，大于120?。
120? <9 <180开阔褶皱：小于120?，大于70?。
70? <9 <120 ,把书上的开启.褶皱”改为“开阔. 褶皱” 7?0 ,大于30? 。
30? <9<7?0 , 把书上的“中常.. 褶皱”改为“闭合.. 褶皱” 3?0 ,大于5? 。
5? <9<3?00? ,两翼近平行。
第八章 褶皱的几何分析
IA型
II类：等斜线互相平行且等长，褶皱层的内弧和外弧的曲率相等， 是典型的相似褶皱。
III类：等斜线向外弧收敛向内弧撒开，呈倒扇状，外弧曲率大于 内弧曲率，是典型的顶厚褶皱。
II类
III类
自然界中的褶皱多数可归入三类五型中，但也存在复杂的褶皱， 不属于上述基本类型。如图： 不同的岩性层组成的褶皱，各层往往有不同的形态，使得在 正交剖面上的褶皱出现等斜线的折射现象。
褶皱层的厚度变化用褶皱翼部岩层的厚度（t）与枢纽部位的 岩层厚度（t0）之比（t’）表示： t’=t /t0 t 表示褶皱轴面直立时倾角为的翼部岩层的厚度，是褶皱层上 下界面等斜处切线间的垂直距离。 以某一褶皱 层不同倾角 （ ）处的 厚度比（t’） 作图，将各 点用圆滑的 曲线相连， 该曲线反映 了褶皱层的 厚度变化特 征。
第五章
褶皱的几何分析
褶皱是在应力作用下岩石中的各种面，如层面、各种面 理面等的弯曲而显示出来的变形现象。它反映了岩石的 塑性变形和连续变形，是地壳构造中最常见的地质现象。 第一节 褶皱和褶皱要素 一、 褶皱的基本类型 1、形态上:背形 、向形 2、形态和层序关系上：背斜、向斜
二、褶皱要素 核 翼 转折端 拐点 翼间角
波幅：指中间线与枢纽点之间的 距离。
第三节
一、位态分类：
褶皱 的分类
根据褶皱枢纽和轴面的产状这两项标志，进行褶皱的空间位态 分类。
1．直立水平褶皱：枢纽00－100，轴面800－900 2．直立倾伏褶皱：枢纽100－700，轴面800－900 3．倾竖褶皱： 枢纽700－900，轴面800－900
第二节 褶皱的描述
一、正交剖面上(与褶皱枢纽垂直的剖面)褶皱形态
1．转折端形态：
圆弧褶皱
褶皱的几何分析
褶轴：
圆柱状褶皱：一轴线平行自身 移动形成的弯曲面。
非圆柱状褶皱：凡不属于上述 特征的褶皱，其中有一特殊类 型即圆锥状褶皱。它是由一轴 线一端固定，以某一皱的大小（正交剖面上）
一． 等轴褶皱：长：宽 = 1：1（穹隆、构造盆地）
01
二． 短轴褶皱：长：宽 = 3：1
不同级别的褶皱往往成复背斜和复 向斜构造，是造山带强烈地带主要 构造样式。
复背斜和复向斜概念。
22
（二）侏罗山式褶皱（Juratype folds）
又称过度型褶皱，其代表性构造是 隔档式与隔槽式褶皱，隔档式褶皱 又称梳状褶皱。 其成因是沉积盖层在刚性基底的软 弱层上滑脱变形或薄皮滑脱的结果， 属于造山带前陆的构造现象。 我国湘、鄂西、黔北和川东发育外， 在湘赣一带也广泛发育。（示图）
F1的轴面变形影响不大，而β1再褶皱， 呈有规律的起伏，表现为穹盆相间的构造， 类似两个波叠加，波峰+波峰=峰更高， 波谷+波谷=谷更低，波峰+波谷=中和， 相当一个鞍部。
26
型、a2⊥s1（或大角相 交） B1∧b2成中等或大 角度相交
F1常为紧闭或等斜的斜 歪褶皱，平卧褶皱，S1 与翼一起褶皱，B1也同 时褶皱，形成平面上的 新月型或蘑菇型褶皱。
7. 脊线：同一褶皱面上最高点的连线
8. 拐点：由向形向背形转折 过渡(公共翼上)的几何点
槽线：同一褶皱面上最低点的连线
2
第二节 描述
褶皱的
一．正交剖面上褶皱的形态
正交剖面（横截面）－垂直褶 皱枢纽的剖面
一．按转折端的形态分类
1. 圆弧褶皱 2. 尖棱褶皱 3. 箱状褶皱 4. 挠曲（膝折）
3
新第三系红 层中的大型 箱状褶皱
褶皱的几何要素
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褶皱的几何要素
一、褶皱的几何要素有啥呢？
咱先来说说褶皱的轴面吧。
这轴面就像一个平分褶皱的面，把褶皱分成了两部分呢。
你可以想象它是一把超级大的刀，从中间把褶皱切开啦。
这个轴面它可以是直立的，就像一个站得笔直的士兵，也可以是倾斜的，就像一个斜着靠在墙上的杆子，甚至还可以是平卧的，就像躺着睡觉的人一样。
二、褶皱的枢纽也很重要哦。
枢纽呢，就是褶皱在轴面上的一条线，它表示褶皱弯曲最大的那个方向。
这就好比是山脉弯曲的那个方向线，要是把山脉当成一个大褶皱的话。
枢纽可以是水平的，就像平静的海平面一样平，也可以是倾斜的，就像滑梯那样斜着。
三、褶皱的翼部也是几何要素之一呢。
翼部就是褶皱两边的部分啦，就像鸟儿的两个翅膀一样。
这两个翼部可以是对称的，就像你在镜子里看到的自己的左右两边一样对称，也可以是不对称的，就像你把一块饼干掰成了一大一小两块那样。
四、转折端也不能被忽视呀。
转折端就是褶皱从一翼过渡到另一翼的那个部分，它的形状可以有很多种呢。
可以是圆弧状的，就像弯弯的月亮一样；也可以是尖棱状的，就像三角形的尖尖角一样。
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地质大构造地质学课件第8章 褶皱的几何分析
• 褶皱组合形式的类型： 1）阿尔卑斯式褶皱（Alpinotype folds）； 2）侏罗山式褶皱（Jura-type folds）； 3）日尔曼式褶皱（Germanotype folds）。
褶皱面、轴面、背面 槽面
• 特征值
波长、波幅、翼间角
轴面
轴迹
翼 核部 翼
核部：褶皱中心部位的岩层，简称核。 翼部：褶皱核部两侧的地层, 简称翼。
轴面
轴面
枢纽
翼
核
翼
岩层面
枢纽：褶皱的横剖面上，同一褶皱岩层的各最大弯曲点 的连线叫枢纽。枢纽是一条线，它可以是直线， 也可是曲线，它可以是水平的，也可是倾斜的。
– 地质查研究 – 矿产资源勘探与开发 – 地质灾害
第一节
1.1 褶皱的基本概念
褶皱（zhězhòu）－ fold
定义：地质体中呈弯曲 形态的构造现象，是 岩石中的各种面（层 理、面理等）发生弯 曲而显示的变形。
褶皱是地壳中最基本的 构造型式，是最引人 注目的地质构造，它 形象地反映了岩石曾 经发生过连续变形。
平行褶皱
相似（顶厚）褶皱
几何特征： 1）相似弯曲； 2）没有共同曲率中心； 3）同一褶皱层的厚度两翼 变薄，转折端加厚。
产出背景： 在地壳深部软弱岩层中
（二）兰姆赛（Ramsay）褶皱形态分类原理
• 兰姆赛根据褶皱层相对曲率 （等斜线法），提出一套形态 分类，目前已被广泛采用。
• 基本方法： 1）画出轴迹或实地水平线； 2）画出按一定角度间隔（10º 或5º）的两褶皱面的切线； 3）连接上下层面等倾角的切 点，即为等斜线。
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5° < α ≤ 85°
倾伏角α 倾伏向
2 褶皱形态描述
正交剖面上褶皱的形态 平行褶皱枢纽方向褶皱的形态 枢纽的产状——倾伏向、倾伏角(侧伏向、侧伏角) ——倾伏向 倾伏角(侧伏向、侧伏角) 倾伏向、 水平褶皱 倾伏褶皱 倾竖褶皱
0° ≤ α ≤ 5°
5° < α ≤ 85°
4 褶皱的组合形式
剖面组合形式 平面组合形式 平行排列 雁 列
帚状排列 弧形排列
5 叠加褶皱
叠加褶皱的基本要素
Ramsay三种复合方式 Ramsay三种复合方式
a2与S1近平行 ≠0° >70° (α≠0°，β>70°)
α
b1
β
b2
a2
a2与S1高角度相交， 高角度相交， b1与b2中等或高角度 相交( >20° 相交(α>20°， β<70°) <70° a2与S1高角度相交， 高角度相交， b1与b2近平行(α接 近平行( <70° 近0，β<70°)
倾伏端
2 褶皱形态描述
正交剖面上褶皱的形态 平行褶皱枢纽方向褶皱的形态 枢纽的产状——倾伏向、倾伏角(侧伏向、侧伏角) ——倾伏向 倾伏角(侧伏向、侧伏角) 倾伏向、 水平褶皱 倾伏褶皱 倾竖褶皱
仰起端Байду номын сангаас
0° ≤ α ≤ 5°
5° < α ≤ 85°
2 褶皱形态描述
π
正交剖面上褶皱的形态 β点 平行褶皱枢纽方向褶皱的形态
褶皱的基本类型 褶皱面向 在褶皱轴面上垂直于褶皱枢纽方向观察得到的岩 老变新的方向。 层由老变新的方向 层由老变新的方向。
1 褶皱和褶皱要素
褶皱的基本类型 褶皱面向 褶皱要素
褶皱面 弯曲的岩层、岩 体界面
1 褶皱和褶皱要素
褶皱的基本类型 褶皱面向 褶皱要素 核部 褶皱中心部分的 翼部 地层 核部两侧对称出 转折端 露的地层 从一翼向另一翼 过渡的部分 翼间角
协调褶皱
平行褶皱——等厚褶皱 平行褶皱——等厚褶皱、同心褶皱 等厚褶皱、 相似褶皱 顶薄褶皱 底劈构造
不协调褶皱
3 褶皱的分类
褶皱的位态 褶皱的位态分类 位态分类 形态分类 褶皱的形态 褶皱的形态分类 褶皱岩层厚度 褶皱岩层厚度和几何关系 岩层厚度和 J.G.Ramsay(兰姆赛 J.G.Ramsay(兰姆赛)几何分类 兰姆赛) 依据：褶皱层的相对曲率 依据：褶皱层的相对曲率
平行褶皱与相似褶皱 平行褶皱 相似褶皱
不协调褶皱
盐
丘（不协调褶皱） 不协调褶皱）
4 褶皱的组合形式
在同一构造运动时期和同一构造应力作用下， 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总体样式 剖面组合形式 阿尔卑斯式褶皱(Alpinotype folds)——全形褶皱 阿尔卑斯式褶皱(Alpinotype folds)——全形褶皱
3 褶皱的分类
褶皱的位态 褶皱的位态分类 位态分类 形态分类 褶皱的形态 褶皱的形态分类 褶皱岩层厚度 褶皱岩层厚度和几何关系 岩层厚度和
协调褶皱
平行褶皱——等厚褶皱 平行褶皱——等厚褶皱、同心褶皱 等厚褶皱、 相似褶皱
范海斯 C.R.Van Hise, 1896
3 褶皱的分类
褶皱的位态 褶皱的位态分类 位态分类 形态分类 褶皱的形态 褶皱的形态分类 褶皱岩层厚度 褶皱岩层厚度和几何关系 岩层厚度和
薄皮式褶皱
4 褶皱的组合形式
剖面组合形式 阿尔卑斯式褶皱(Alpinotype folds)——全形褶皱 阿尔卑斯式褶皱(Alpinotype folds)——全形褶皱 侏罗山式褶皱(Jura侏罗山式褶皱(Jura-type folds)——过渡型褶皱 folds)——过渡型褶皱 日尔曼式褶皱(Germanotype folds)——断续褶皱 日尔曼式褶皱(Germanotype folds)——断续褶皱
圆
β图 π圆
枢纽的产状——倾伏向、倾伏角(侧伏向、侧伏角) ——倾伏向 倾伏角(侧伏向、侧伏角) 倾伏向、 褶 轴
圆柱状褶皱
褶 轴
2 褶皱形态描述
正交剖面上褶皱的形态 平行褶皱枢纽方向褶皱的形态 枢纽的产状——倾伏向、倾伏角(侧伏向、侧伏角) ——倾伏向 倾伏角(侧伏向、侧伏角) 倾伏向、 褶 轴
tα 岩层厚度变化 t' = t0
等斜线
三类、五型
※ 等斜线的绘制方法 第一步 作正交剖面
实地水平线
轴迹
※ 等斜线的绘制方法 第一步 作正交剖面 第二步 作等倾角切线
10°
实地水平线 (或与轴迹垂直的直线) 与轴迹垂直的直线)
※ 等斜线的绘制方法 第一步 作正交剖面 第二步 作等倾角切线 第三步 作等斜线
转折端
转折端
翼
核
拐点
翼
1 褶皱和褶皱要素
褶皱的基本类型 褶皱面向 褶皱要素
轴面 枢纽
枢纽 单一褶皱面上曲 轴面 轴迹 率最大点的连线 各相邻褶皱面上 轴面与地形面的 枢纽构成的面 交线在地质图上 的投影称为地质 图上的轴迹
不对称背斜
翼部
转折端
翼部
160°∠25° 160°∠25°
345°∠65° 345°∠65°
核部
轴面
1 褶皱和褶皱要素
褶皱的基本类型 褶皱面向 褶皱要素
脊、脊线(高点) 、脊面 槽、槽线(轴陷) 、槽面
2 褶皱形态描述
2 褶皱形态描述
正交剖面上褶皱的形态 转折端的形态 圆弧褶皱 尖棱褶皱 箱状褶皱 扇形褶皱 挠 曲
圆弧褶皱 箱状褶皱 挠曲 尖棱褶皱
2 褶皱形态描述
正交剖面上褶皱的形态 转折端的形态 翼间角的大小 平缓褶皱 开阔褶皱 中常褶皱 紧闭褶皱 等斜褶皱
褶皱和褶皱要素 褶皱形态描述 褶皱的分类 褶皱的组合型式 叠加褶皱
1 褶皱和褶皱要素
褶皱的基本类型 根据褶皱的形态和组成褶皱的地层新老关系 向斜 背斜
由于构造变动使地层层序倒置 背斜向下凹曲——向形背斜 背斜向下凹曲——向形背斜 向斜向上凸曲——背形向斜 向斜向上凸曲——背形向斜
1 褶皱和褶皱要素
※ Ⅰ类 ※ Ⅱ类 等倾斜线互相平行且等长，褶皱层的内弧和外弧 等倾斜线互相平行且等长， 的曲率相等，即相邻褶皱面倾斜度基本一致， 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
※ Ⅰ类 ※ Ⅱ类 ※ Ⅲ类 等倾斜线向外弧收 敛，向内弧散开呈 到扇状， 到扇状，即外弧曲 率大于内弧， 率大于内弧，为典 型的顶厚褶皱 型的顶厚褶皱
4 褶皱的组合形式
剖面组合形式 阿尔卑斯式褶皱(Alpinotype folds)——全形褶皱 阿尔卑斯式褶皱(Alpinotype folds)——全形褶皱 侏罗山式褶皱(Jura侏罗山式褶皱(Jura-type folds)——过渡型褶皱 folds)——过渡型褶皱
隔档式褶皱——梳状褶皱 隔档式褶皱——梳状褶皱 隔槽式褶皱 背斜和向斜应变积 背斜和向斜应变积 累差异导致变形程 度不同， 度不同，较紧闭的 褶皱和较开阔的褶 皱相间并列
等倾斜线向内弧呈强烈收敛， 等倾斜线向内弧呈强烈收敛， 各线长短差别极大， 各线长短差别极大，内弧曲 率远比外弧大，为典型的顶 率远比外弧大，为典型的顶 薄褶皱
※ Ⅰ类 等倾斜线向内弧收敛 等倾斜线向内弧收敛，内弧曲率 > 外弧曲率 向内弧收敛， Ⅰ A型 ⅠB型
等倾斜线向内弧收敛， 等倾斜线向内弧收敛，并与 褶皱面垂直， 褶皱面垂直，各线长短大致 相等，褶皱层真厚度不变， 相等，褶皱层真厚度不变， 为典型的平行褶皱 为典型的平行褶皱
一系列线状褶皱呈带状展布，所有褶皱的走向基本 一系列线状褶皱呈带状展布， 上与构造带的延伸方向一致； 上与构造带的延伸方向一致； 整个带内的背斜和向斜呈连续波状，基本同等发育， 整个带内的背斜和向斜呈连续波状，基本同等发育， 布满全区； 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， 不同级别的褶皱往往组合成巨大的复背斜和复向斜， 并伴有叠瓦状断层。 并伴有叠瓦状断层。
※ Ⅰ类 等倾斜线向内弧收敛 等倾斜线向内弧收敛，内弧曲率 > 外弧曲率 向内弧收敛， Ⅰ A型 ⅠB型 Ⅰ C型
等斜线向内弧轻微收敛， 等斜线向内弧轻微收敛，转 折端等倾斜线比两翼附近略 长，反映两翼厚度有变薄的 趋势，内弧曲率略大于外弧， 趋势，内弧曲率略大于外弧， 平行褶皱向Ⅱ 是平行褶皱向Ⅱ类相似褶皱 过渡的形式
叠加褶皱的基本要素 三种基本类型 叠加褶皱的野外观察 重褶现象 新生构造有规律的弯曲 两组不同类型的不同方位的面理或线理有规律地 交切及陡倾或倾竖褶皱的广泛发育
The End
S1
S2
4 叠加褶皱
叠加褶皱的基本要素 三种基本类型 穹隆穹隆-盆地型
4 叠加褶皱
叠加褶皱的基本要素 三种基本类型 穹隆盆地型 穹隆状-新月形穹隆状-新月形-蘑菇状型式
4 叠加褶皱
叠加褶皱的基本要素 三种基本类型 穹隆盆地型 穹隆状-新月形穹隆状-新月形-蘑茄状型式 收敛收敛-离散型式
4 叠加褶皱
圆锥状褶皱
圆柱状褶皱 非圆柱状褶皱
2 褶皱形态描述
正交剖面上褶皱的形态 平行褶皱枢纽方向褶皱的形态 褶皱的平面形态
同一褶皱面在平面上出露的纵向长度和横向宽度 同一褶皱面在平面上出露的纵向长度和横向宽度之比 长度和横向宽度之比
等轴背 ——穹隆 等轴 等轴褶皱 < 3:1 背斜——穹隆 短轴褶皱 3:1~10:1 线状褶皱 >10:1
翼间角的大小 轴面产状 对称性 对称褶皱
不对称褶皱 同一褶皱上各从属褶皱枢纽连面构成的包络面， 同一褶皱上各从属褶皱枢纽连面构成的包络面， 代表高一级褶皱面的褶皱形态
2 褶皱形态描述
正交剖面上褶皱的形态 平行褶皱枢纽方向褶皱的形态 枢纽的产状——倾伏向、倾伏角(侧伏向、侧伏角) ——倾伏向 倾伏角(侧伏向、侧伏角) 倾伏向、 水平褶皱 倾伏褶皱 倾竖褶皱