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。此带以外，介质为均

匀缩短

♦ 宽度＝ＷI

◆ 图１０－８

♦

“硬层”间距的影响 ♦

两“层”间隔远，互不影响，形成各自的特征波长褶皱 ♦

两“层”间隔小，相互干扰，整个岩系不协调 ♦

两“层”间隔小，但厚度、粘度比相同，形成协调褶皱 ♦

两“层”间隔小，粘度比、厚度不同，形成复协调褶皱（－Ｄ） ♦

经压扁中小褶皱变为“S ”“Z ”及“M ”型 ◆ 10-9

♦

μ１／μ２低n 高（软层较厚） ♦

μ１／μ２低，n 中等，褶皱形态明显，压扁后成压扁的平行褶皱 ♦

μ１／μ２低，n 低，普遍压扁 ♦

μ１／μ２高，n 高 ♦

μ１／μ２高，n 中，尖棱

♦ μ１／μ２高，n 低，膝折 第三节 纵弯褶皱层内的应变分布与小型构造

● 层的弯曲方式（模式）⎪⎩

⎪⎨⎧⎩⎨⎧-弯流弯滑顺层剪切作用

中和面平板梁未端加压 ● 压扁－贯穿始终

● 应变分布受控于平均韧性、韧性差

● 应变分布控制小构造

♦ 中和面褶皱作用

● μ１／μ２较大时，强岩层具有此种特征

● 应变特征：

◆ 平面应变

◆ １Ｂ平行式褶皱

◆ 切向长度应变－外弧伸长，内弧缩短

● 图１１b 、１２a

♦ 中和面－无应变面

♦ 小构造发育－决定于变形时的韧性

◆ 线理变位，图１０－１４Ａ、Ｂ

● １０－１４d ——原直线弯曲变位，同时每一片断都有长度变化（线应变，均为伸