第四节 褶皱构造

第四节褶皱构造一、褶皱的概念岩层的弯曲现象称为褶皱。

岩层在构造运动作用下，或者说在地应力作用下，改变了岩层的原始产状，不仅使岩层发生倾斜，而且大多数形成各式各样的弯曲。

褶皱是岩层塑性变形的结果，是地壳中广泛发育的地质构造的基本形态之一。

褶皱的规模可以长达几十到几百千米，也可以小到在手标本上出现。

褶皱构造通常指一系列弯曲的岩层；而把其中一个弯曲称为褶曲。

但褶皱和褶曲二个术语有时并无严格的区别，而且在许多外文中也只是同一术语。

从成因上讲，褶皱主要是由构造运动形成的，它可能是由升降运动使岩层向上拱起和向下拗曲，但大多数是在水平运动下受到挤压而形成的，而且缩短了岩层的水平距离。

在外力地质作用下如冰川、滑坡、流水等作用，也可以造成岩层的弯曲变形，但一般不包括在褶皱变动的范畴中。

褶曲的形态是多种多样的，但基本形式只有背斜和向斜两种。

从外形上看，背斜是岩层向上突出的弯曲，两翼岩层从中心向外倾斜；向斜是岩层向下突出的弯曲，两翼岩层自两侧向中心倾斜。

这种从形态上的划分，大多数情况下是对的。

但在有些情况下则是无法判断的，例如当褶曲是横卧时，或褶曲两翼平行而顶部被剥蚀掉时，或褶曲呈扇形弯曲而顶部亦被剥蚀，或褶曲呈翻卷状态时，等等，都无法利用形态区分是背斜或向斜。

从本质上讲，应该根据组成褶曲核部和两翼岩层的新老关系来区分，即褶曲的核部是老岩层，而两翼是新岩层，就是背斜；相反，褶曲核部是新岩层，而两翼是老岩层，就是向斜。

或者说，由核到翼，岩层越来越新，并在两翼呈对称出现，为背斜；由核到翼，岩层越来越老，并在两翼呈对称出现，为向斜。

二、褶曲要素为了便于对褶曲进行分类和描述褶曲的空间展布特征，首先应该了解褶曲要素。

褶曲要素是指褶曲的各个组成部分和确定其几何形态的要素。

褶曲具有以下各要素：（一）核褶曲的中心部分。

通常指褶曲两侧同一岩层之间的部分。

但也往往只把褶曲出露地表最中心部分的岩层叫核。

（二）翼指褶曲核部两侧的岩层。

一个褶曲具有两个翼。

两翼岩层与水平面的夹角叫翼角。

（三）轴面平分褶曲两翼的假想的对称面。

轴面可以是简单的平面，也可以是复杂的曲面；其产状可以是直立的、倾斜的或水平的。

轴面的形态和产状可以反映褶曲横剖面的形态。

（四）枢纽褶曲岩层的同一层面与轴面相交的线，叫枢纽。

枢纽可以是水平的、倾斜的或波状起伏的。

它可以表示褶曲在其延长方向上产状的变化。

（五）轴指轴面与水平面的交线。

因此，轴永远是水平的。

它可以是水平的直线或水平的曲线。

轴向代表褶曲延伸的方向，轴的长度可以反映褶曲的规模。

（六）转折端褶曲两翼会合的部分，即从褶曲的一翼转到另一翼的过渡部分。

它可以是一点，也可以是一段曲线。

这种形态变化在一定程度上可以反映褶曲的强度或岩石的强度。

三、褶曲的形态分类褶曲的形态分类是描述和研究褶曲的基础，它不仅在一定程度上反映褶曲形成的力学背景，而且对地质测量、找矿和地貌研究等都具有实际的意义。

褶曲要素是褶曲形态分类的重要根据。

（一）褶曲的横剖面形态1.根据轴面产状并结合两翼特点分类（1）直立褶曲轴面直立，两翼向不同方向倾斜，两翼倾角相等，两翼对称，故又叫对称褶曲。

（2）倾斜褶曲轴面倾斜，两翼向不同方向倾斜，两翼倾角不等，两翼不对称，故又叫不对称褶曲。

（3）倒转褶曲轴面倾角更小，两翼向同一方向倾斜，其中一翼岩层发生倒转，两翼角相等或不等。

（4）平卧褶曲也叫横卧褶曲，轴面水平或近于水平，两翼岩层的产状也近于水平；一翼层位是正常的，另一翼层位发生倒转。

（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。

上述五种褶曲，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。

2.根据转折端形状及两翼特点分类（1）圆弧褶曲转折端呈圆滑弧形。

（2）箱形褶曲转折端平直而两翼陡峭，在两翼转折处呈膝状弯曲，形似箱状。

大型箱形褶曲的一翼可称挠曲，即岩层成一面倾斜的台阶状或膝状褶曲。

（3）锯齿状褶曲也叫尖棱褶曲，转折端是一点，呈锯齿状。

这种褶曲常发生在岩性较坚硬且脆的岩层中。

（4）扇形褶曲转折端平缓而两翼岩层均倒转，在背斜中两翼岩层向轴面倾斜；在向斜中则自轴面向外倾斜。

此种褶曲反映了两翼受到两侧压力较大逐渐向轴面运动的情况。

（二）褶曲的纵剖面形态1.根据枢纽的产状分为：（1）水平褶曲枢纽近于水平的褶曲。

（2）倾伏褶曲枢纽倾伏的褶曲。

枢纽与其在水平面上投影的夹角，称为倾伏角。

（3）倾竖褶曲枢纽近于直立的褶曲。

严格地说，自然界褶曲的枢纽很少是水平的，大多数都是倾伏的；大规模的褶曲，其枢纽往往是有起伏的。

倾竖褶曲比较少见，但在岩层陡立地区，如密云溪翁庄地区，即出现枢纽向东南倾伏近80°的一个两翼开阔的倾竖向斜构造。

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，都各自反映了两度空间的褶曲特征，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，则可获得褶曲在三度空间的形态。

据此，可把褶曲分为7种主要类型：（1）直立水平褶曲轴面近于直立（倾角80—90°），而枢纽近于水平（倾伏角0—10°）。

（2）直立倾伏褶曲轴面近于直立，而枢纽倾斜（倾伏角10—80°）。

（3）倾竖褶曲轴面和枢纽均近于直立（80—90°）。

（4）倾斜水平褶曲轴面倾斜（10—80°），而枢纽近于水平（0—10°）。

（5）平卧褶曲轴面近于水平（0—10°），枢纽也近于水平（0—10°）。

（6）倾斜倾伏褶曲轴面倾斜（10—80°），枢纽也倾伏（10—80°），但二者的倾向和倾斜程度不一致。

（7）斜卧褶曲轴面倾斜（10—80°），枢纽也倾伏（10—80°），但二者的倾向基本平行，倾角也大致相等。

上述的倾斜倾伏褶曲是在自然界分布最普遍的一类。

（三）褶曲的平面形态不同类型的褶曲，其平面形态也不一样。

1.线形褶曲又称长褶曲，褶曲轴向一定方向延伸很远，从几十千米到数百千米或者更远。

长与宽之比大于10∶1。

2.长圆形褶曲又称短轴褶曲，长与宽之比在10∶1到3∶1之间。

若为背斜叫短背斜，若为向斜叫短向斜。

它们在平面上的投影形态近似椭圆形。

3.浑圆形褶曲长宽之比小于3∶1，平面投影近似圆形。

若为背斜叫穹窿，若为向斜叫构造盆地。

还有一种穹窿构造，其核部为很厚的岩盐层，并刺穿上覆岩层，此种穹窿称为盐丘。

一般认为岩盐层为高塑性岩石，在差异重力作用或挤压作用下，盐层向核部塑性流动加厚，向上拱起并刺穿上覆岩层，这种构造又叫底劈构造或挤入构造。

上述短背斜、短向斜、穹窿、构造盆地等，常常独立存在。

其中短背斜、穹窿、盐丘等是最理想的储油构造，是石油地质工作的重要勘探对象之一。

以上所讲的褶曲形态，是从三度空间的不同剖面（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，必须从三度空间进行全面观察才能获得其完整的立体轮廓。

四、褶曲在地质图上的表现不同形态的褶曲，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。

水平褶曲，表现在地质图上其特点是：两翼对称重复，并与走向平行。

然后进一步分析，核部为老岩层，两翼为新岩层，所以为背斜。

若核部为新岩层，两翼为老岩层，则必为向斜。

如果该地区起伏平缓，两翼岩层倾角大致相同，但倾向相反，则为直立褶曲；若两翼倾角不等，出露宽度也不同，而倾向相反，则为倾斜褶曲，轴面倾向应与较缓一翼的倾向一致；若两翼倾角不等，宽度也不同，但倾向相同，是为倒转褶曲。

应该指出，岩层露头宽度与岩层厚度有关，同时与岩层本身产状也有关。

在地形较平坦的条件下，若岩层厚度越大，岩层产状越平缓，其露头宽度越大；反之，若岩层厚度越小，岩层产状越陡直，其露头宽度也越窄。

如果地形比较复杂，岩层露头形状常受地形影响，变化较大。

（二）倾伏褶曲倾伏褶曲表现在地质图上的特点是：两翼岩层对称重复，但彼此不平行而逐渐转折汇合，称转折端。

若一套倾伏背斜和倾伏向斜连续出现时，则其地质界线呈“之”字形弯曲。

沿任一褶曲轴（通过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。

五、褶皱的组合类型在一个地区，褶曲常是连续出现，形成各种褶皱组合特征，特别是在地壳活动强烈地区，往往形成很复杂的褶皱带。

常见的褶皱组合类型如下：（一）从横剖面看褶皱的组合类型1.复背斜和复向斜复背斜（复向斜）是规模巨大的翼部为次一级甚至更次一级褶曲所复杂化的背斜（向斜）构造。

这些大规模褶皱的次一级褶曲轴走向大体一致，从平面上看多呈紧密相邻同等发育的线形褶曲；从横剖面看，复背斜的褶曲轴面多向下形成扇状收敛；而复向斜的褶曲轴面多向上形成倒扇状收敛。

复背斜和复向斜多分布于一定的区域，即构造运动强烈的褶皱带。

一些著名的褶皱山脉如昆仑山、祁连山、秦岭等常出现这类复杂的褶皱构造。

2.同斜褶皱和等斜褶皱由一系列褶曲轴面和两翼岩层向同一方向倾斜的倒转褶曲所组成的褶皱，称为同斜褶皱。

如果一系列相连的倒转褶曲轴面和两翼岩层，不仅向同一方向倾斜，而且其倾角几乎相等，这样的褶皱称为等斜褶皱。

同斜褶皱和等斜褶皱都出现在构造运动特别强烈的褶皱山地，是在受到强烈的挤压情况下形成的。

这类褶皱在经过剥蚀之后，其地表露头极似单斜岩层。

因此，必须根据岩层新老关系及对称排列情况，才能恢复其褶皱构造形态。

3.隔档式和隔槽式褶皱在四川东部、贵州北部以及北京西山等地，可以看到由一系列褶曲轴平行、但背斜向斜发育程度不等所组成的褶皱。

有的是由宽阔平缓的向斜和狭窄紧闭的背斜交互组成的，称隔档式褶皱；有的是由宽阔平缓的背斜和狭窄紧闭的向斜组成的，称隔槽式褶皱。

（二）从平面上看褶皱的组合类型1.平行状褶皱一系列背斜向斜相间平行排列，相当于前面所讲的由线形褶曲组合而成的褶皱。

它反映在一个应力场中以压应力为主所形成的褶皱。

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。

3.帚状褶皱指若干个褶曲相间排列，一端收敛而另一端散开，形如帚状。

如广西马巴帚状构造。

4.弧形褶皱指一系列（或单个）褶曲呈明显弧状的褶皱。

5.雁行式褶皱在区域性水平力偶（水平扭力）作用下，往往形成一组短轴背斜向斜相间斜列的褶皱构造。

只要做这样一个小试验，比如在一块台布上用两手相对扭动一下，就会形成一排斜列的皱纹，雁行式褶皱形成的道理大致如是。