第5章韧性变形(1)-褶皱概述分析

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第五章节理构造

（4）结合地质背景：（所在的构造和地质体）（5）节理与岩层产状关系：

垂直岩层层理的节理组合是区内最早形成的节理组合，产生在岩层褶皱之前，斜交岩层层理的节理是后期形成的。
本讲要点
• 张节理、剪节理的鉴别 • 节理组、节理系 • 节理的分期依据
思考、讨论题
• 节理、张节理、剪节理、节理组、节理系 • 怎样利用节理判断局部主应力状态？ • 能否利用主断裂旁侧的张节理和剪节理判断断裂的运动方式。 • 说明共轭节理的鉴别标志。
第五章节理
思考、讨论题
• 说明横弯褶皱作用、剪切褶皱作用的特征和形成机制。 • 剪切褶皱作用的主要变形特征，形成剪切褶皱需要什么条件？为什么自然界较少见到剪切褶皱？ • 压扁作用及其在不同褶皱阶段的表现特征。 • 膝折的类型及形成条件。
内容提要
一、节理分类二、节理组合、节理分期三、节理的力学属性四、张节理形成的最大深度问题
3.根据节理力学性质分类
• 节理都是在一定的条件下受力的作用产生的，根据节理与应力之间的关系和节理的特征可分为剪节理和张节理 • 剪节理:与最大或最小主应力有一定的夹角（45°-φ/2）或（45°＋φ/2），平行剪切面形成的的破裂面。 • 张节理：垂直最小主应力形成的破裂面。
(1)剪节理的特点
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• 3共轭节理：沿着两组共轭剪切面发育的剪切节理。
共轭节理的鉴别方法：
（1）两组节理具有相反的剪切旋向是共轭关系重要依据，相向运动的两象限为σ1方向，相背运动的两象限为 σ3方向。
共轭节理的鉴别方法
（2）两组节理互相切割；
共轭节理的鉴别方法：
• （3）共轭节理的尾部常有折尾、分叉现象，在节理交叉处常构成菱形结环，可确定为共轭节理。

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。

构造分析-褶皱

1）褶皱形态的研究
绘制褶皱剖面图和横截面图
褶皱是个复杂的立体形态地质体，一般通过地质图和剖面图来表示其空间关系。
剖面图：横剖面图（铅直剖面图）；横截面图（或正交剖面图）。正交剖面图，指
与褶皱枢纽垂直的剖面图，即枢纽为剖面的法线。当褶皱枢纽倾伏时，需要作正交剖面图来反映其形态。如枢纽的产状是变化的，要分区段来绘制正交剖面。
地工程）等手段，航、卫片解释等研究，查明褶皱的形态；产状；组合分布特点；形成机制和形成时代；为研究区域地质构造特征，褶皱与矿产及水文、工程地质、环境地质等提供基础资料和依据。
1）褶皱形态的研究
了解区域构造总轮廓：
小比例尺地质图，航卫、片解释分析，或在露头良好的地区横穿几条路线观察。
查明地层层序和追索标志层
5） 1/2 高，n变小：软弱层很薄；褶皱具有协调性、强硬岩层厚度不变
；强硬层发育尖棱状褶皱。转折端变形强烈，翼部平直；进一步压扁，转折端软弱层加厚。
强硬层间距对褶皱形态的影响
<主波长半长度：相互干涉强硬层粘度相同
能干/非能干层粘度差（1/2）能干/非能干层厚度比（n=d2/d1)
接触应变带宽度=初始波长
ａ
ｂ
ｃ
d
e
3. 强硬层间距对褶皱形态的影响
>主波长半长度：无影响（B）(不协调褶皱）
<主波长半长度：相互干涉
强硬层粘度相近、厚度相同
-协调褶皱（C）；
强硬层粘度不同、厚度不同
-复式协调褶皱（D）
3. 强硬层间距对褶皱形态的影响
<主波长半长度：相互干涉强硬层厚度、粘度相同 (6种情况，Ramsay,1987)
构造地质学理论与技术(2) -构造分析

岩石变形与地质构造--褶皱

岩⽯变形与地质构造--褶皱岩⽯变形与地质构造褶皱⼀、褶皱的定义弯曲的地层称为褶皱（fold）。

褶皱是岩⽯发⽣塑性、韧性或流动变形（连续变形）的结果。

在地壳深部⾼温⾼压条件下，加上地壳应⼒作⽤缓慢，岩⽯可以表现为塑性，从⽽形成各种各样的褶皱。

⼆、褶皱的基本类型褶皱形态虽然复杂繁多，但可以归结为两种基本类型：即背斜和向斜。

背斜(anticline)是向上弯曲的褶皱，从两边到中间地层逐渐变⽼；向斜(syncline)是向下弯曲的褶皱，从两边到中间地层逐渐变新（图）。

判断究竟是背斜还是向斜，主要依据地层变⽼或变新的顺序。

如果中间地层较两侧⽼，但却表现为向下弯曲，则仍是背斜，但却具有向斜的形态，称为向形（synform）（图）；如果中间地层较两侧新，但却表现为向上弯曲，则仍是向斜，但却具有背斜的形态，称为背形（antiform）（图）。

具有向形的背斜和具有背形的向斜往往由地层多次褶皱或复杂倒转造成。

如果地层层序不清，则也可以把具有背斜形态的褶皱称为背形，具有向斜形态的褶皱称为向形。

三、褶皱⼏何要素和变化类型1. 褶皱的⼏何要素为了对褶皱进⾏描述、测量和分类，必须把褶皱抽象出线、⾯、体等若⼲⼏何要素。

褶皱两侧的地层称为翼（limb）；褶皱中部的地层称为核（core）；褶皱轴两翼夹⾓的平分⾯称为轴⾯（axial plane）；褶皱⾯各最⼤弯曲点（转折端）的连线称为枢纽（hinge），枢纽可以是直线，也可以是曲线，褶皱中过不同地层枢纽的⾯⼤致能够平分褶皱两翼，构成轴⾯，所以轴⾯⼜称为枢纽⾯（hinge plane）。

2. 褶皱的变化类型（1）按褶皱轴⾯与两翼产状的分类轴⾯直⽴、两翼倾向相反的褶皱称为直⽴褶皱（erect fold）（a）；轴⾯直⽴、两翼倾向相反但倾⾓不等的褶皱称为倾斜褶皱（inclined fold）（b）；轴⾯倾斜、两翼地层倾向相同但倾⾓不等的褶皱称为倒转褶皱（overturned fold）（c）；轴⾯近于⽔平、两翼底层产状也近于⽔平的褶皱称为平卧褶皱（recumbent fold）（d）（2）按褶皱枢纽产状的分类枢纽近于⽔平的褶皱称为⽔平褶皱（horizontal fold）；枢纽倾斜的褶皱称为倾伏褶皱（plunging fold）。

构造地质学05第五章岩石力学性质

一、库伦剪切破裂准则所谓准则，指的是基本条件是什么，库伦指出，假定材料的破坏，取决于最大剪切应力，按照这个理论建立的条件是：
τｍａｘ＝ τ０ …（１）
τ０为抗剪强度极限
理论上，破裂面应沿最大剪应力面产生，形成棋盘格式构造。剪裂角＜４５０？
库伦解释是岩石抗剪强度与剪应力和正应力有关，因此将（１）式改为：
De/dt 常量
撤出应力
t0 t1 t2
t3
时间
永久应变
t4 t5
松弛——保持应变不变，应力随时间而减小。（相当于降低了岩石的弹性极限）（1）、应力随时间减小，松弛速度急剧下降。（2）、应力经很长时间后可趋于一极限值
实践证明：在地质上岩石能否在很长时间的极小差异应力下不断变形，需要一定的温度和压力条件，因为它一般发生在地壳深层或它具备有利于蠕变之条件的地方，如某些强变形带中。
剪切脆性
挠曲
压扁
流动温度
韧性
熔融围压
岩石随P-T条件的变化而呈现变形习性及相应的主要变形机制
显理示想了的各地构壳造一层段次剖构面造，样剖式面
三．岩石变形的时间因素
在地质条件下，岩石变形是长期的，通常要以百万年为单位，因此评价时间因素对岩石变形的效应具有关键意义。
σｙ＝０
完全塑性材料。没
有载荷，变形继续
增大。
如果超过屈服点，继续塑性变形，需施加更大的应力超过屈服应力，这个过程称应变硬化或加工硬化。经过一段应变硬化的塑性变形后卸载，应力－应变曲线回到e２表明总的永久变形。
应变硬化
σｙ＞０ σｙ＝０
如果将同样应力继续加上去，应力－应变曲线则沿以前路径回到塑性变形Ｐ位置上，好像增大了弹性范围和增高了屈服应力（σｙ／）。因此应变硬化可以看作屈服强度随递进变形而连续升高。

第5章韧性变形(1)-褶皱概述

轴面枢纽
轴面
翼
核
翼岩层面
5.轴迹(即褶皱轴): 褶皱轴面与地面的交线。
6.转折端: 褶皱一翼向另一翼过渡的的部分。
轴迹或褶皱轴轴面
翼核部
翼
6.脊、脊线、脊面:背斜或背形同一褶皱面的各横剖面上的最高点称为脊; 它们的连线称为脊线; 若干相邻褶皱面上的脊线联成的面称为脊面。 7.槽、槽线、槽面:向斜或向形同一褶皱面的各横剖面上的最低点称为槽; 它们的连线称为槽线; 若干相邻褶皱面上地槽线联成的面称为槽面。 8.脊迹和槽迹: 脊面和槽面与地面的交线。

韧性变形

褶皱（fold）劈理（cleavage）

线理（lineation）
韧性剪切带（ductile shear）
褶皱概述

褶皱的基本类型
褶皱的要素
褶皱的描述
褶皱的概念
褶皱是地壳中最基本的构造型式, 是地壳中最引人注目的地质构造。褶皱是由岩石中原来近于平直的各种面状构造(例如层理面)发生弯曲而显示的变形。形成褶皱的变形面绝大多数是沉积岩的层理面, 变质岩中的劈理、片理、片麻理以及岩浆岩中的原生流面也可变形褶皱弯曲。但褶皱构造在变质岩和沉积岩层中是最为发育的, 它形象地反映了岩石曾经发生过连续的韧性变形。
褶皱的基本类型（1）
褶皱的形态多种多样, 但主要的基本形式为背斜（背形）和向斜（向形）: 背形: 岩层变形向上弯曲,但岩层的新老层序不明, 或者褶皱面不是沉积岩层理面而是其它的新老层序不明, 或者褶皱面不是沉积岩层理面而是其它的构造面。
褶皱的基本类型（2）
褶皱的大小（对称）

岩石力学性质讲解

——胡克固体或线弹性体
2）塑性变形
? y为屈服应力。变形特征：产生永久
变形，当应力消除后
部分复原，大部分保
?y
留变形时的状态。
3）断裂变形
同一岩石的强度，在不同方式的力的作用下差别很大。
》
常温常压下岩石表现为脆性破裂高温高压下岩石表现为韧性变形
4）流动变形变形特征：象牛顿流体
?
（蜂蜜体. ）一样发生流动变形，应力越大，流
（三）断裂变形：外力达到强度极限时，岩石失去完整形状，并产生破坏现象的变形。 *强度极限 ——在外力作用下固体物质抵抗破坏的能力（抗破能力）
（四）脆性变形：在破坏前不出现或很少出现塑性变形的变形。
（五）韧性变形：在破坏前出现了显著塑性变形的变形。
第一节岩石力学性质的基本概念
三轴应力条件下的岩石力学实验
松弛：
部分变形成为永久变形，降低了岩石的弹性极限。
第三节岩石的能干性
? 能干性：用来描述岩石变形行为相对差异。
? 能干的：强的、粘度大的、不易流动的 ? 不能干的：弱的、粘度小的、易流动的
岩石能干性
? 反映岩石变形程度的差异，近似可以用粘度的大小来说明。
岩石能干性差异估测：
前提：在相同的构造变形环境下：
同一岩性的岩石由于层理或次生面理的发育，造成岩石力学性质的各向异性。
? 如：层状岩石受压形成褶皱，块状则不易形成褶皱。
三、围压对岩石力学性质的影响
?在低围压下，岩石表现为脆性，在弹性变形或发生少量的塑性变形后立即破坏； ?在围压超过 20MPa 时，在宏观破裂之前所达到的应变增加的非常明显，岩石表现为 ?随着围压的增高，岩石的屈服极限、强度和韧性也大大提高。

工程地质-褶皱构造分析知识讲解

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褶曲：褶皱构造中任何一个单独的弯曲。其是褶皱构造的基本单位
1.背斜——岩层向上弯曲，核部的岩层时代较老，外侧的岩层时代较新。 2.向斜——岩层向下弯曲，核部的岩层时代较新，外侧的岩层时代较老。（二者并存，相邻背斜间为向斜，相邻背斜与向斜共用一个翼
在野外往往不能看到褶曲的全貌，主要是根据岩层的时代新老关系及对称出现的关系来判断。
3、箱状褶皱：褶皱两翼陡，转折端平直，呈箱状
4、挠曲：平缓岩层中的一段岩层突然变陡而表现出的膝状弯曲
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1、判断有无褶皱：如果地层出现对称重复，就一定有。有对称，而不重复常是断裂构造。
2、确定褶皱的基本类型。背斜还是向斜？
根据新老地层的分布。
3、确定褶皱的剖面形态：根据所测得的产状和各类褶皱的基本特征,分
3、穹隆构造：背斜构造的纵向和横向长度之比小于3:1。平面形态接近圆形。
4、构造盆地：向斜构造的纵向和横向长度之比小于3:1，褶皱面从四周向中心倾斜。平面形态接近圆形。
穹隆构造
短Pa轴ge 褶10皱
4、根据褶皱横剖面形态分类
1、圆弧褶皱：转折端呈圆弧形弯曲。
2、尖棱褶皱：两翼褶皱面平直相交，转折端呈尖角状。
工程地质-褶皱构造分析
褶皱构造岩层不是绝对的刚体，在一定条件下受力时，可以产生塑性变形，形成一系列弯曲。 1、褶皱——岩层在构造运动作用下所产生的一系列弯曲。（其大小差别巨大。小的在显微镜才可见，大的上千km）
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褶皱的几何要素
为了研究和描述褶皱形态和空间展布特征，先要了解组成褶皱的几何形态要素。？简单几个重要的？
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地形表现：
刚形成褶皱时是背斜成山、向斜成谷。（未受到侵蚀或沉积）

褶皱构造PPT课件

（5）翻卷褶曲：轴面翻转向下弯曲，此种褶曲在外观上是向（背）斜，实际上是背（向）斜，通常由平卧褶曲转折端部分翻卷而成。
上述5种褶曲，基本上反映了褶曲变形程度从轻微到强烈、从简单到复杂的过程以及水平挤压力的不同强度。但不能绝对化，有时与岩性和构造条件等有关。
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三、褶曲的形态分类（一）褶曲横剖面形态
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三、褶曲的形态分类（三）褶曲的平面形态
以上所讲的褶曲形态，是从三维空间的不同剖面（横剖面、纵剖面、水平面）上分类的，其任一名称都不能反映褶曲的整体轮廓。正确识别褶曲，必须从三维空间进行全面观察才能获得其完整的立体轮廓。
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四、褶曲在地质图上的表现（一）水平褶曲不同形态的褶曲，在地质图上表现为不同的形式。（一）水平褶曲在地质图上分析褶曲，首先要注意岩层的新老关系，其次要注意岩层的产状，第三要注意地形与岩层的关系。
三、褶曲的形态分类（二）褶曲的纵剖面形态
2．根据轴面产状和枢纽产状综合分类上述褶曲的横剖面和纵剖面形态分类，都各自
反映了二维空间的褶曲特征，这对描述褶曲的形态特点，分析褶曲的延伸情况和研究褶曲的变形强度及所受力的背景，都是有用的。如果把上述二者（轴面产状和枢纽产状）结合起来进行分类，则可获得褶曲在三维空间的形态。据此，可把褶曲分为 7种主要类型：
2．分枝状褶皱指一个褶曲沿其延伸方向分叉，形成若干个褶曲，犹如树枝状。如川东华莹山背斜向SSW方向分成若干个背斜和向斜。
核部并对称于两翼的一条线）岩层越来越新的方向，即为褶曲的倾伏方向。)
然后，根据核部和两翼的岩层新老关系来判断背斜和向斜；再根据褶曲两翼的产状（倾角、倾向）及出露宽度等，确定褶曲形态属于哪一种类型。

褶皱形成机制

一、纵弯褶皱作用
2. 多个褶皱层的纵弯褶皱作用（2）弯流褶皱作用
S（0 原始层理）
f S1
S（1 片理或流劈理） f（无根据钩状褶皱）
（A）压扁前，有褶皱
⑤
⑤
（B）较强压扁之后
强烈压扁作用对弯流褶皱的影响示意图
③④ ⑦
③
① ⑥
⑤② ⑧
0 20 40cm
（C）强烈压扁之后
湖北兴隆弯流褶皱的内部构造示意图
一、纵弯褶皱作用
岩层在顺层挤压作用下形成褶皱的过程就是纵弯褶
皱作用，这是自然界褶皱的主导形成机制。
（1）单个褶皱层的纵弯褶皱作用
单个水平岩层在顺层挤压力的作用下，层内质点可
以通过两种变形方式形成褶皱：（1）平行层面拉伸
与挤压作用；（2）平行层面简单剪切作用，岩石的
塑性相对比较强烈。
标志线应变圆上岩层面
正常倒转岩层倾斜岩层
覆盖区
B. 利用层间次级褶皱确定岩层层序示意图
弯滑褶皱中的次级褶皱及其在判断地层层序中的应用示意图
构造虚脱
陕西省泾阳县口镇上二叠统砂岩夹泥岩地层中平卧褶皱转折端的
构造虚脱现象（剖面直立）
一、纵弯褶皱作用
2. 多个褶皱层的纵弯褶皱作用
（2）弯流褶皱作用：指岩层在顺层挤压力的作用下通过层间和层内简单剪切滑动而弯曲形成褶皱的过程。在此过程中，枢纽部位剪应变为零，向两翼拐点剪应变增大，剪切作用发生于晶粒或晶格尺度上。在岩石整体塑性比较强而且强度反差比较小的岩石中这种褶皱作用机制比较明显。弯褶皱作用的特点： a.褶皱层内的质点从翼部流向转折端，由此导致II类相似褶皱或 Ⅲ类顶厚褶皱。 b.翼部受到的压扁作用最强，褶皱层最先从翼部被顺层拉断，从而在转折端形成次级无根的钩状褶皱。 c.在软弱层中可以形成顺层流劈理、顺层展布的构造透镜体、石香肠等小型构造，在褶皱转折端部位的软弱层中有可能形成反扇形流劈理。

褶皱的成因分析

初始主波长Wi为：
Wi=2d√ 1 / 62 （注：应是立方根！）
• 褶皱主波长与力的大小无关，与介质的力学性质有关。 • 褶皱主波长与褶皱层厚度 d 呈正比。 • 褶皱主波长与介质的粘度比（1/2）的立方根成正比
3
主波长理论的构造物理学意义 • 当岩性一定时，1/ 2 比为常数，褶皱的波长Wi与层厚d成正比关系。 • 当层厚一定时，d为常数，褶皱的波长Wi 与层和介质之间的粘度比1/2非线性成正比关系.
当 1= 2时，只有顺层均匀缩短，而不会发生褶皱。

1/ 2>50
当 1/
2
50时，形成肠状褶皱
肠状褶皱
1/ 2<10
当1/210时，形成肿缩式褶皱或尖圆褶皱
尖圆褶皱
能干性差异大，形成肠状褶皱
能干性差异小，形成尖圆褶皱
隔槽式褶皱
由此可见：
（1）褶皱的主波长与所受作用力的大小无关，与强岩层的厚度及其层与介质的粘度有关。（2）褶皱的主波长与褶皱层的原始厚度 d 成正比。当岩层与介质比（μ1 / μ2）为常数时，厚度大的岩层波长大，数量少；厚度小的岩层波长小，数量多而紧闭。（3）褶皱的主波长与强岩层和介质的粘度比的立方根成正比。 A、强岩层与介质能干差大时，宽缓褶皱—顶角变小—香肠构造 B、强岩层与介质能干差小时，顺层缩短—岩层加厚—圆弧褶皱—压扁褶皱
褶皱作用的基本概念及其类型褶皱的形成方式与其受力状态、变形环境及岩层的变形行为密切相关。从褶皱过程中岩层的变形行为来看，可把褶皱分为主动褶皱和被动褶皱两类。
主动褶皱－-中浅构造层次 (＜10km)
各岩层韧性差比较显著，岩层
的力学性质和层理积极地控制着褶皱的发育时，这种褶皱称为主动褶皱（弯曲褶皱）。

褶皱的几何分析

协调褶皱
不协调褶皱
（3）顶薄褶皱：褶皱轴部同一层的真厚度小于翼部岩层厚
度的褶皱。
特点：两翼厚，转折端薄；各轴面曲率自上而下逐渐增大。
（4）底辟构造：是典型的不协调褶皱。
A、高塑体膨胀、上升而成
B、上部为穹隆或短轴背斜，发育放射状、同心圆状断层 C、高塑体为岩盐类时，称盐丘构造。
外强
核上构造底辟核核下构造
内部老地层
向斜：扬起端，褶皱面向内倾斜，内部新地层扬起端
（3）倾竖褶皱：枢纽直立（85~90°）
倾伏褶皱(北美)
向斜的扬起端－新疆库车河
（二）褶轴：圆柱状褶皱：一轴线平行自身移动形成的弯曲面。
褶轴
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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，以某一角度绕旋转轴进行旋转而成。
只有在正交剖面上见到的褶皱形态，才是褶皱构造的真实形态。因此，描述褶皱构造的几何形态，必须立足于正交剖面所见。
（一）转折端形态
圆弧褶皱
尖棱褶皱
箱状褶皱
挠曲
圆弧褶皱
尖棱褶皱
箱状褶皱
新第三系红层中的大型箱状褶皱 ——新疆库车克孜纳努尔
挠曲
（二）翼间角的大小：
(1)平缓褶皱：180°－120°
•
隔槽式褶皱
特点：向斜紧闭，背斜开阔我国湘西、黔北和川东发育
外，在湘赣一带也广泛发育。（示图）
• 1．隔档式：背斜狭窄，向斜开阔
• 2．隔槽式：向斜狭窄，背斜开阔
侏罗山褶皱构造剖面薄皮式褶皱：沉积盖层沿刚性基底上的软弱层滑脱变形或薄皮式滑脱形成的褶皱。
（三）日尔曼式褶皱（German-tpye folds）

褶皱构造[1]讲解

背斜
向斜
背形
向形侧形
新
新
老 2020/9/29
老
1
第九章
第一节褶皱和褶皱要素
褶皱构造
二、褶皱要素
为了便于描述和研究褶皱，通常将能反映褶皱几何形态与几何组成的各种要素称为褶皱要素。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。
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。
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第九章
第一节褶皱和褶皱要素
褶皱构造
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。
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。
箱状褶皱
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第九章
第二节褶皱的分类
褶皱构造
（三）按褶皱枢纽的产状分类 . 水平褶皱
倾伏褶皱
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。
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，即一褶皱的核部不得包含另一褶皱的翼部。
3.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。
第二节褶皱的分类

构造地质学5-4 褶皱的成因分析

皱，与塑性物质向上流动有关。
核上构造，为开阔的短
轴背斜或穹隆构造。顶部发育放射状或环状正断层。
核下构造，较简单。
三、剪切褶皱作用
剪切褶皱作用过程中因受到与褶皱岩层界面相平行或斜交的剪切力偶作用导致岩层失稳而发生弯曲形成褶皱。
在褶皱过程中，岩层界面处于被动状态。
最好称为被动褶皱作用.弯滑褶皱作用为主动褶皱作用.
4．平行轴面的岩石厚度基本相等，为典型的相似褶皱。
四、柔流褶皱作用岩石体在高韧性和低粘度条件下
发生类似粘性流体的流动形成的褶皱作用行为，称为柔流褶皱作用。
五、膝折作用
具有弯滑和剪切作用两种特征；在岩性均一的脆性薄层岩层中发育；为尖棱褶皱。
膝折和膝折带
膝折_弯滑褶皱作用+剪切褶皱作用
剪切流变褶皱
褶皱形成时代的确定
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动历史的重要方法之一。褶皱形成的时代通常用以下方法判别。
1.角度不整合分析法：褶皱形成于不整合面下最新褶皱岩层之后，早于上覆最老未褶皱岩层之前。
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2.沉积岩厚度分析法：利用地壳上升造成褶皱岩层沉积厚度的变化来分析褶皱的形成时代。褶皱形成的时代为岩层发生明显变化所占有的时段。
斜卧 20—80 10—80
Ramsay分类-三类五型
I
II
III
等倾斜线（ Dip Isogones）
பைடு நூலகம்
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从属褶皱—与主褶皱有成因联系，并有一定几何关系的小褶皱。
根据不对称从属褶皱轴面与其上、下相邻的褶皱面或包络面所夹的锐角，可以指示相邻层的相对滑动方向，进而确定岩层层序是正常或倒转，以及背斜和向斜的相对位置。A、直立岩层；B、层序正常；C、岩层倒转

褶皱构造详解

单层纵弯曲的应变状态及内部小构造
A-纵弯褶皱的应变状态；B-韧性层的变化； C-脆性层的断裂变化；D-上部断裂下部褶皱变形
层状岩石受力发生弯曲，是通过两种物质运动方式来完成，即弯滑褶皱作用和弯流褶皱作用。
1)弯滑褶皱作用指一系列岩层通过层间滑动而弯曲形成褶皱。纵弯褶皱作用引起的弯滑褶皱作用有如下主要特点：
槽：向斜中同一岩层面在横剖面上的最低点。相应有槽线。
转折端：褶皱两翼相互过渡的弯曲部分。背斜在平面上的转折端也称为倾伏端。
枢纽：褶皱的同一层面上各最大弯曲点的联线。
轴面(枢纽面)：连接褶皱各层的枢纽所构成的面。
轴迹：轴面与任何平面 (包括地面)的交线。
褶轴：与枢纽平行的一条直线，该直线平行自身移动的轨迹构成一个与褶皱层面完全一致的面。圆柱状褶皱有褶轴，而非圆柱状褶皱不存在褶轴。
褶皱的产状分类，褶皱的形态分类
二、基本要求
1、了解褶皱分类的原则。 2、明确褶皱分类的依据、分类方案和具体分类标准。
褶皱的分类原则是：实用、简便、科学性，系统性，有利于促进本学科的发展。
通常从横向上(垂直于褶皱的长轴方向)，纵向上(平行于褶皱的长轴方向）和平面上三个方向研究褶皱的形态特征。
一、褶皱的产状分类褶皱的产状在此指褶皱的轴面产状和枢纽产状。 1、从横向上根据褶皱轴面产状，结合两翼产状特点。
二、褶皱要素
为了研究和描述褶皱，须给予其各个部分一定的名称，即褶皱要素。
核：出露在地表上的褶皱中心部分的岩层。
翼：褶皱核部两侧对称出露的岩层。
翼间角：两翼之间的夹角。
顶：背斜中同一岩层面向上弯曲的最高部位，常称为构造高点。
脊：背斜中同一岩层面在横剖面上的最高点。同一岩层面在各个横剖面上脊的连线称为脊线。同一背斜中各个岩层面的脊线构成脊面。

褶皱的形成机制-文档资料

07.10.2020
构造地质学—郝建民主讲
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原始水平状态的岩层, 在受到侧向的顺层挤压力的作用后发生褶皱弯曲叫做纵弯褶皱作用。
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构造地质学—郝建民主讲
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1.调节岩层弯曲有两种方式
在纵弯褶皱过程中，岩层间力学性质的差异，起着重要的作用，可导致岩层弯曲方式的差异：
A.单层或彼此很紧密地粘结成为整体的一套岩层，在纵弯褶皱过程中通过外侧伸长、内侧压缩而发生弯曲，内外侧之间有一个既无拉伸也无压缩的中和面。这种褶皱作用称为中和面褶皱作用。
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4）如果基底的差异性升降与盖层的沉积作用同时进行，这样形成的褶皱称为同沉积褶皱。同沉积褶皱的同一沉积层的岩相及厚度是变化的。
同沉积褶皱特点：
A背斜顶薄且颗粒粗，向斜槽厚且颗粒细；
B新时代越新产状越缓。
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构造地质学—郝建民主讲
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（四）柔流褶皱作用
强、弱不同的岩层相间组合一起形成褶皱时，强岩层形成等厚褶皱（平行褶皱），转折端产生正扇形张节理；弱岩层形成顶厚褶皱（相似褶皱），转折端产生反扇形流辟理。
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3.岩层埋藏深度和应变速率因素
1）埋藏深度在地表附近的常温常压下，岩石普遍表现为脆性，以断裂变形为主，难以形成褶皱。在地下较浅处，温度、围压增大，岩石的韧性增高，岩层易于弯曲，以弯滑褶皱作用为主。在深部，岩石的韧性约高，逐渐变为弯流褶皱作用和剪切褶皱作用，以至柔流褶皱作用为主。 2）应变速率如果作用力大，应变速率很大，即使在地下一定深处，岩层也会呈弹性弯曲或断裂；反之，即使在地表条件下，也会发生蠕变而形成褶皱。