5 岩层产状与褶皱构造

水平岩层露头宽度的变化
倾斜岩层
露头形态 倾斜岩层的倾角越小，其露头形态受地形起伏的影响越大。若地面平坦，则
岩层露头沿走向呈直线状延伸。
在岩层走线与沟谷和坡脊的延伸方向垂直或大角度斜交的情况下，岩层在穿 过沟谷和坡脊时，露头线呈近似的V字形态，并表现出一定的规律。
岩层倾向与坡向相反时露头形态
斜卧褶皱
平卧褶皱
倾竖褶皱
斜歪倾伏褶皱
2。根据褶曲转折端形态及两翼特征分类
A圆弧； b尖棱；c箱状；d扇形；e挠曲
圆弧褶皱
尖棱褶皱
翼间角
平缓褶皱 >120 开阔褶皱 120-70 中常褶皱 70-30 紧闭褶皱 等斜褶皱
4。根据岩层厚度在褶 曲不同部位的变化分类
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A等厚；
b相似；
5。根据褶曲中各岩层弯曲形态的变化特征分类 1。协调褶曲 2。不协调褶曲：同一褶曲各层中，存在弯曲形态极不相同的突变现象。最典型为
切坡引起岩体滑动
岩层产状与采矿的关系 矿井的巷道四通八达、纵横交错，容易使人迷失方向。但是根据岩层的产状，就能在 很短时间内熟悉巷道系统。因为井下巷道虽然很多，但基本是沿两个方向布置的，如 煤矿： 1：沿走向布置的巷道： 主要为水平巷道，如总回风巷、总运输巷、工作面运输机巷、 工作面回风巷等。 2：垂直岩层走向布置的巷道：水平的，如石门；顺层的，如上山、下山、开切眼等。 岩层与矿层倾角的大小影响采矿方法的选择。 1：对于缓倾角煤层，通常采用走向长壁法采煤 2；对于急倾角煤层，通常采用倒台阶法采煤等。
曲隆起所成。
盐丘构造具有重要的经济价值，盐核常成重要的盐类或硫磺矿床，盐上的穹隆及周 缘围岩中常富集石油和天然气。如北美墨西哥湾沿岸、德国北部的汉诺威及波斯湾
等地区的油气藏均与这类构造有关。
以泥质为核的底辟称为泥质底辟，也称泥火山，泥质中的甲烷气体在泥火山形成中
起了重要作用。由岩浆上拱并侵入围岩而形成的称岩浆底辟。
2。石油和天然气矿产与褶曲构造的关系更紧密，他们往往聚集于短轴背斜
或穹窿构造的顶部。 3。若褶皱变性发生于层状矿体形成之后，则矿层和其他岩层一道产生褶皱， 他们本身就是褶皱岩层的组成部分。 4。有利于掌握矿体的厚度变化特征。如：煤层等一些强度小、塑性大的矿 层，在褶曲形成过程中常发生物质的流动。结果通常是使得矿层的厚度 在褶曲转折端增大，而在翼部变小。
褶曲要素
核部：泛指褶曲中心部位的岩层。 翼部： 翼间角： 转折端：泛指两翼岩层互相过渡的中间弯曲部分 枢纽：褶曲的同一层面上各最大弯曲点的连线，也
可以看作是轴面与褶曲层面的交线。每一个
发生了褶曲的层面都有自己的枢纽。 轴面：为连接褶曲各层面的枢纽构成的面。 轴迹：轴面与地面及任意一平面的交线。 脊线和槽线：背斜同一层面上各最高点的连线。通 常与枢纽位置不是恰好重合。
岩层的真厚度、视厚度和铅直厚度
真厚度：
视厚度：为与岩层走向不相垂直的剖 面上，岩层顶、底界线之 间的垂直距离。 铅直厚度：指沿铅直方向岩层顶、底 面之间的距离。 直立岩层：
视厚度总是大于真厚度
研究岩层产状的意义
除了有助于分析地质构造外，还可以帮组我们了解矿层的埋藏分布情况，制定 合理的采掘计划。在对建筑物场址进行工程地质评价时，岩层产状也是应给予 考虑的因素。
岩层产状与边坡稳定性关系
褶皱构造
褶皱常形成高大的山脉：如喜 马拉雅山、阿尔卑斯山、安第 斯山等
有两种基本形态。
褶皱面向 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。
背斜和向斜在平面和剖面上的特征
基本形态？
背斜 （中间向上拱起） 向斜（中间向下凹陷） 背斜成谷，向斜 成山的原因？
（一）形成机制
纵弯屈曲作用：平行层理的挤压应力超过一临界值使单层岩层 失稳发生弯曲。 单层：能干层－基质。
柔流褶皱作用
• 高塑性岩层（高塑性体）受力的作用时，呈 类似粘稠的流体而发生变形形成形态复杂、 褶皱要素产状变化大、不协调性普遍的流动 褶皱。
脆性岩层在纵弯褶皱转折端形成张节理和逆断层
由于内部应力的分布状态不同，在外凸测的转折端附近易于产生于层面正交、呈扇 形排列的契形张节理以及小正断层； 而内凹侧易于发生逆断层。
产 状 要 素
走向 岩层面与水平面的交线，称走向线两端所指的方 向称走向 地质意义：代表了岩层的水平延伸方向。 倾向 垂直于走向线沿层面向下所引的直线，称倾斜线。 其在水平面上的投影线所指方向，称为倾向 倾角 倾斜线与其在水平面上的投影线间的夹角
方位角：从标准方向的北端 起,顺时针方向到直线的水平 角称为该直线的方位角。方 位角的取值范围为0~360度。
岩层产状与褶曲构造
对大多数沉积岩在形成时是水平或近于水平的，但后期的地壳运动可以改变其 原始水平状态
产状类型
水平、倾斜、直立
岩层→岩层是指由两个平行或近于平行的界面所限制 的、同一岩性组成的层状岩石。 岩层产状→ 岩层的产状指岩层在空间的展布状态
岩层产状
沉积岩：层理构造 变质岩：片理、片麻理 岩浆岩：层状火成岩
③倾竖褶皱﹐轴面和枢纽均近于直立﹔ ④斜歪水平褶皱﹐轴面倾斜(倾角20°～80°)﹐枢纽近水平﹔ ⑤斜歪倾伏褶皱﹐轴面倾斜﹐枢纽倾伏﹔ ⑥平卧褶皱﹐轴面和枢纽均近于水平﹔ ⑦斜卧褶皱﹐轴面和枢纽的倾向和倾角基本一致﹐轴面倾角 20°～80°。
直立水平褶皱
直立倾伏褶皱
斜歪水平褶皱
斜歪水平褶皱﹐轴面倾斜(倾角20°～80°)﹐枢纽近水平
– 各岩层的厚度在垂直层面方 向上保持不变，呈平行关系 ； – 由于层间滑动，往往在转折 端形成空隙——虚脱现象； – 在层面上形成垂直于褶皱枢 纽的擦痕，在褶皱翼部产生 旋转剪节理和同心状剪节理 、层间劈理和破碎带。
• 弯流褶皱作用 – 剪切方向或物质流动方向是外弧 部分相对于内弧部分向褶皱的转 折端流动； – 岩层的厚度在褶皱各部位不同； – 在脆性岩层之间的塑性层内，形 成层间小褶皱和反扇形劈理；
• 多层岩石的纵弯褶皱作用
– 弯滑褶皱作用 – 弯流褶皱作用
弯滑褶皱作用：全为强硬岩层，但层间结合力差 时，岩石通过层间滑动形成褶皱。多为平行褶皱。 弯流褶皱作用：由强硬层和软弱层互层组成的岩 层褶皱时，软弱层往往顺层剪切流动。软弱层形 成相似或顶厚褶皱。
纵弯褶皱作用应变分析
• 弯滑褶皱作用
– 各单层虽有中和面，但整个 褶皱没有统一的中和面；
褶曲的纵 剖面分类
按枢纽产状分
水平褶曲
枢纽近于水平，两翼岩层的走向基本平行
倾伏褶曲
倾竖褶曲
枢纽倾斜，两翼岩层不平行，在背斜的枢纽倾伏端和向斜的枢纽扬起端，两翼岩 层逐渐转折汇合。
褶曲的平面 形态分类
依据褶曲同一岩层在平面上出露的纵沟长度和横向宽度之比 将褶曲分为四种类型
1。线状褶曲：长度和宽度之比超过10：1
影响褶皱作用的主要因素
• 内因：
成分：能干层与非能干层（岩石变形行为） 岩石结构（层理、叶理）与其均匀性
• 外因：
温度、压力 力的作用方式
岩石的能干性
岩石的能干性是用来描述岩石变形行为相对差异的术语。
能干的（强的）
不易粘性流动 易粘性流动
不能干的（弱的)
一、纵弯褶皱作用
岩层在总体平行层理方向受到挤压而发生褶皱的过程。
岩层产状的符号表示法
水平
35°
岩层直立
75°
不同产状岩层的 基本特征
水平、直立和倾斜岩层在地形地 质图上的表现
水平岩层：主要分布在岩层未发生明显构造变形的地区 1.若为正常层序， 2.水平岩层的露头形态完全受地形控制。层面的出露线在地形图上与等高线平行 或重合，不相交。
露头
m：岩层厚度 a；露头宽度
与找矿的关系
含矿岩浆可以进入形 成马鞍状矿体（四川 宁南铅锌矿、北京密 云铁矿）
石油和天然气矿产与褶曲构造关系 更为密切，往往聚集于短轴背斜或 穹窿构造的顶部
与地下工程的关系
？
2。短轴褶曲：长度和宽度之比在3：1到10：1之间 3。穹窿构造：长度和宽度之比小于3：1的背斜褶曲
4。构造盆地：长度和宽度之比小于3：1的向斜褶曲
褶曲的剖面 组合类型
a复背斜；
b复向斜
由若干次一级的背斜和向斜组合而成的大型褶皱构造
复背斜：在同一水平面上观察，若中央地带的次级背斜核部岩层时代老于两侧次级
枢纽的不同产状
褶曲的横 剖面分类
1。根据褶曲轴面及两翼岩层产状分类
a直立； b斜歪；c倒转；d平卧；e翻卷
根据褶曲在垂直其延伸方向的横剖面上所表现出来 的形态特征分类
①直立水平褶皱﹐轴面近于直立(倾角80°～90°)﹐枢纽近于 水平(0°～10°)﹔
②直立倾伏褶皱﹐轴面近于直立﹐枢纽倾伏角10°～70°﹔
底辟褶曲
盐类物质自左右两侧挤入穹窿构造
底辟：密度较小的高塑性低粘度的岩石（如岩盐、石膏或泥岩等），向上流动，拱起甚 至刺穿上覆岩层所形成的穹隆或蘑菇状构造。底辟的直径可从几米到几千米。
底辟构造
是典型的不 协调褶皱， 由三部分构 成： 底辟核 核上构造 核下构造
盐丘是最常见的底辟构造，是由盐类岩石或石膏向上流动或挤入而使上覆岩层拱
当岩层倾向与坡向相反时，则岩层露头线与地形等高线朝相同的方向弯曲。V
字形的尖端在沟谷处指向沟谷的上游，在坡脊处指向下坡方向。
但是岩层露头线的弯曲程度比地形等高线弯曲程度要小。
岩层倾向与坡向一致 倾角大于坡角 倾角小于坡角
露头宽度
岩层面与地面夹角大小对露头宽度的影响
露头宽度取决于？
主要受岩层厚度、岩层面与地面间夹角大小以及地面陡缓三方面因素控制
横弯褶皱作用
垂向力作用下形成的横弯褶曲，物质由转折端向两翼 流动，成为顶薄褶曲
研究褶曲构造的意义
研究岩层的褶皱变形，不仅是地质构造分析的一项重要内容，并且对找矿、
地下工程及水文地质等许多方面的工作有实际指导意义。
1。含矿的岩浆进入褶曲转折端岩层间虚脱部分的空间中。四川宁南铅锌矿， 北京密云铁矿。
背斜核部岩层的时代，称复背斜。
复向斜：若中央地带的次级背斜核部岩层时代新于两侧次级背斜核部岩层的时代，
称复背斜。
隔挡式：由一系列平行的褶曲组成，背斜狭窄紧闭而向斜平缓。 隔槽式：向斜狭窄而背斜平缓
小背斜
倒转背斜
褶曲的力学成因
纵弯褶皱作用
中性应变面
纵弯褶皱作用的应变特征
造成岩层褶皱的作用力主要有两种，水平挤压力和垂直挤压力。若岩层发生褶皱前其 原始产状近于水平，则前者表现顺层挤压，称纵弯褶皱作用；自然界的褶皱绝大部分 是通过纵弯褶皱作用的方式形成的。
视倾角与真倾角的关系
走向线 视倾斜线
倾斜线
视倾向线
倾向线
tg =cos tg
岩层产状要素的 测定及表示方法
方位角表示法 符号表示法
①方位角表示法。一般记录倾向和倾角 ，如205∠65，即倾向为南西205°，倾 角65°，。 其走向则为NW65°或SE65° ②象限角表示法。一般测记走向、倾向和倾角，如N65°W／25°SW，即走向 为北偏西65°，倾角为25°，向南西倾斜。