褶皱构造 形成机制以及 褶皱构造的观察和研究

背斜基本特征
1、顶薄翼厚:岩层厚 度有轴部向两翼变厚，顶 部多见局部不整合。
2、上缓下陡：褶皱两 翼的倾角上缓下陡。
3、顶粗翼细：同一层的岩性由顶部向 两翼逐渐变细。
4、高点偏移：上部构造与下部构造的 形态常常不吻合，上下部的构造高点发 生明显的位移。
(2) 底辟构造和盐丘
底辟构造是地下高韧性岩体如：岩盐、 石膏、粘土或煤层等，在构造力或由于岩 石物质间密度的差异所引起的浮力作用下， 向上流动并挤入上覆岩层之中而形成的一 种构造。
1、跨褶型 3、重褶型 5、弯褶型
2、移褶型 4、限褶型 6、加强型
第二节 褶皱形成机制
一、褶皱形成机制的基本类型 二、褶皱形成中的压扁作用 三、影响褶皱形成的主要因素
一、褶皱形成的基本类型
(一)纵弯褶皱作用(buckle folding)： 岩层受到顺层挤压力而产生褶皱的作用，
称为纵弯褶皱作用。 单层弯曲应力、应变分布特点：在结构
（1） 根据各层厚度变化分类： 平行（同心）褶皱和相似褶皱
铅直剖面 正交剖面（横截面） 水平剖面
褶皱
平行褶皱
相似褶皱
特征
平行(同心)褶皱
厚度
相等
平行轴面测 的视厚度
不相等
曲率中心
有共同的 曲率中心
曲率
向外弧方向变小，向 内弧方向变大
褶皱形态
平缓－尖棱－平缓－ 深处消失
发育在岩性均一的强 构造层次 岩层中，位于地壳的
θ=00-100
Ⅴ：α=00-100
θ=00-100
Hale Waihona Puke Baidu
(α)
Ⅵ：α=100-800
θ=100-800
Ⅶ： α=100-800;θ=100-800;γ=100-800
直立倾伏褶皱
倾竖褶皱 (竖直褶皱）
斜卧褶皱 （重斜褶皱）
斜歪倾 伏褶皱
直立水平褶皱
斜歪水平褶皱 平卧褶皱
(四) 褶皱的剖面形态分类
剖面（横截面）:是⊥褶皱枢纽方向的剖面。
横弯褶皱作用： 岩层受到和层面垂 直的外力作用而发 生的褶皱，称为横 弯褶皱作用。
地壳差异升降 运动，岩浆或岩盐 的底辟作用以及同 沉积褶皱作用所形 成的褶皱都属于横 弯褶皱。
特点： （1）横弯褶皱的岩层整体处于拉伸状态， 一般不存在中和面。 （2）横弯褶皱作用往往形成顶薄褶皱。顶 部可出现放射状或同心圆状断裂。 （3）由于垂直运动，物质由顶部向翼部流 动，韧性岩层在翼部形成轴面向外倾斜的小褶 皱。
（七）褶皱的组合型式及其分布
(一)穹隆和构造盆地：
穹隆：是岩层褶皱的脊向四周作放射 状倾斜的背斜。
构造盆地：是岩层从四周向中心的槽 部倾斜的向斜。
（七）褶皱的组合型式及其分布
（1）雁行褶皱 （斜列式褶皱）
由一系列平行斜列 的短轴背、向斜组成。 一般认为是水平力偶作 用形成的。
(2) 隔档式褶皱和隔槽式褶皱
θ
四、褶皱的波长和波幅
褶皱波长和波幅可以从两个包络面之间褶 皱层周期性波形上进行量度。
褶皱波长（W）：是指一个周期波的长 度，即等于两个相间拐点之间的距离。
波幅（A）：是指中间线（在正交剖面 上连接各褶皱面拐点的线）与枢纽点之间的 距离。
波长和波幅是描述褶皱 大小的参数之一。在正交剖面 上才能较准确地测量出波长和 波幅的大小。
核部迁移。
单层或彼此粘结很牢的一套岩层在纵弯褶皱 作用下的变形规律：
岩层韧性较高：外凸侧会因拉伸而变薄， 内凹侧则因压缩而变厚。
脆性的岩层：在外凸侧常产生与层面正交、 呈扇状排列的楔形张节理或小型正断层，而在 内凹侧因压缩而产生逆断层。
当一套层状岩石受到顺层挤压时，层理 在形成褶皱的过程中起着重要的作用，岩层 的弯曲可以通过两种运动方式来完成，一是 弯滑褶皱作用，二是弯流褶皱作用。
如果地层新老关系不清，可先用背形和向 形描述。
二、褶皱的基本要素
1．核部：泛指褶皱中心部位的岩层。 2．翼部：泛指褶皱两侧部位的岩层。 3. 转折端: 指褶皱面从一翼过渡到另一翼 的弯曲部分。
4、褶轴：又称褶皱轴线或轴。对圆柱状 褶皱而言，是指一条平行自身移动能描绘出 褶皱面弯曲形态的直线，该直线称为褶轴。
ⅠA型：等倾斜线强烈向外呈扇形撒开， 各线长短差别很大，为典型顶薄褶皱。
ⅠB型：等倾斜线从核部向外均匀撒开，并 和层面正交，各线长度大致相等，为典型的等 厚褶皱。
ⅠC型：等倾斜线从核部向外略呈扇形撒开， 转折端附近的倾斜线比两翼附近的要略长一些， 反映出两翼厚度变薄的趋势，这是等厚褶皱向 顶厚-相似褶皱过渡的类型。
构造盆地：长宽比小于3︰1的向斜构 造。褶皱面从周缘向中心倾斜。
（A）短轴褶皱
（B）线状褶皱；a、b、 c…h等代表地层层序
线 状 褶 皱
穹隆构造
（三）褶皱的产状分类
理卡德（M.J.Rickard)根据褶皱轴面倾角、 枢纽倾伏角和侧伏角这三个变量的关系，绘 制了一个三角网图，据此把褶皱分为七种主 要类型。
盐丘(salt dome)是由于岩盐和石膏 向上流动并挤入围岩，使上覆岩层发生拱 曲隆起而形成的一种构造。
盐丘构造： 盐核：变形复杂多样，多为竖直褶皱或叠 加褶皱(与岩盐体多次上升流动有关)。 围岩构造：顶部形成穹隆构造或短轴背斜， 产生放射状、环状断层；周边为陡倾正断层； 围岩形成环形的周缘向斜。
浅层次构造中
平行(同心) 褶皱特征
特征
相似褶皱
厚度
顶厚翼薄
平行轴面测 的视厚度
相等
曲率中心
没有共同的 曲率中心
曲率
基本不变
褶皱形态 随深度保持不变
构造层次
发育在较弱岩层中， 位于地壳的中及较 深层次构造中
相似褶皱特征
（2）根据褶皱中各层弯曲的相互协调性：
1)协调褶皱：各层弯曲形态一致或呈有 规律的过渡关系。
（4）在侧向挤压下软岩层发生强烈层内流 动，可产生线理、劈理或片理等小构造；如其 间夹有脆性薄岩层，还可形成构造透镜体。
①厚层硅质石灰岩 ②炭质板岩夹薄层硅
质石灰岩 ③顺层流劈理 ④顺层剪裂面 ⑤张节理 ⑥由硅质石灰岩形成
的构造透镜体 ⑦翼部剪节理 ⑧反扇形流劈理
（二）横弯褶皱作用(bending folding)
折端方向滑动。 小构造：见旋转剪节理、同心剪节理、擦
痕、虚脱等现象。
（3）当两个强硬岩层之间夹有层理发育的 韧性岩层时：发生纵弯褶皱作用，则会在层 间滑动的力偶作用下，使薄层韧性岩层发生 层间小褶皱。
可以利用 翼部不对称层 间小褶皱判断 上下层面及背、 向斜位置。
2、弯流褶皱作用：岩层弯曲变形时， 不仅发生层间滑动，而且某些岩层的 内部还出现物质流动现象。主要特征 是：
(2)不对称褶皱： 轴面与包络面斜交， 两翼长度和厚度不 等。
3、根据翼间角大小： (1)平缓褶皱：翼间角﹤1800，大于1200 (2)开阔褶皱：翼间角700－1200 (3)闭合褶皱：翼间角300－700 (4)紧闭褶皱：翼间角﹤300 (5)等斜褶皱：翼间角近于00，两翼近平行
4、根据褶皱面
ⅠB
ⅠC
Ⅱ
Ⅱ类：等倾斜线互 相平行且等长，为典型 的相似褶皱。
Ⅲ类：等倾斜线呈 Ⅲ 反扇形排列，形成明显 的顶厚褶皱。
（六）同沉积褶皱和底辟构造
(1) 同沉积褶皱(synsidimentary fold)： 同沉积褶皱是在盆地普遍沉陷的背景上，
局部地区发生一边沉积、一边褶皱的构造。
背斜基本特征
顶薄翼厚 上缓下陡 顶粗翼细 高点偏移
褶轴
圆柱状褶皱
5.枢纽：指同一
褶皱面上弯曲最大点 的联线。
6.轴面：各相邻 褶皱面的枢纽连成的 面称为轴面。
7、轴迹：轴面 与地面或其它任何面 的交线称为轴迹。
8、翼间角：正 交剖面上两翼的内夹 角。
轴 迹
轴 迹
枢纽
轴面
9.脊、脊线、脊面
和糟、槽线、槽面： 背斜的同一褶皱面上的 最高点为脊，它们的连 线为脊线；向斜的同一 褶皱面上的最低点为槽， 它们的连线为槽线。若 干相邻褶皱面上的脊线 或槽线联成的面，分别 称为脊面和槽面。
弯曲形态： a
b
(1)圆弧褶皱(a) (2)尖棱褶皱(b) (3)箱状褶皱(c) (4)扇状褶皱(d) (5)挠 曲 (e)
C e
圆弧褶皱
尖棱褶皱
箱状褶皱
(二) 褶皱在平面上的露头形态
线状褶皱：长宽比大于10︰1，是一种狭 长褶皱。
短轴褶皱：其长宽比介于3︰1～10︰1 之间的褶皱。
穹隆构造：长宽比小于3︰1的背斜构 造。褶皱面从中心向周缘倾斜，常无法确 定枢纽。
对称波形 波长：W 波幅：A
不对称波形
方法1
波长Wα
波幅Aα
方法2
Wm
波长Wm
波幅Am
五、褶皱形态的描述及分类
(一) 横剖面上褶皱形态的描述
1、根据轴面产状和两翼产状：
(1)直立褶皱(A) (2)斜歪褶皱(B) (3)倒转褶皱(C) (4)平卧褶皱(D) (5)翻卷褶皱(E)
平卧褶皱
2、根据褶皱 的对称性： (1)对称褶皱：轴 面⊥褶皱包络面， 两翼长度和厚度基 本相等。
弯滑褶皱作用
弯流褶皱作用
1、弯滑褶皱作用：岩层通过层间滑动而弯 曲形成的褶皱。主要特征是：
（1）各单层有各自的中和面，整个褶皱没 有统一的中和面。相邻褶皱面平行，各岩层的 真厚度在褶皱的各部位基本一致，往往产生平 行褶皱“ⅠB型”。
（2）层间滑动规律及产生的小构造： 规律：背斜中各相邻的上层相对向背斜转
发育于水平挤压的构造 活动带。
认识复背斜和复向斜： 根据中央地带的次级褶皱的 核部地层的新老关系，核部 地层老于两侧者为复背斜， 新于两侧者为复向斜。
湖北汤池峡复背斜剖面图 河南嵩山五指岭复向斜剖面图
（八）叠加褶皱
叠加褶皱又称重褶皱，是指已经褶 皱的岩层再次弯曲变形而形成的褶皱。 沉积岩区的叠加褶皱可分为六种类型：
（1）层内物质的流动方向，自翼部 流向转折端，致使转折端部位增厚， 翼部相对减薄，从而形成相似褶皱或 顶厚褶皱。
（2）当软岩层与硬岩层互层时，受到 顺层挤压，硬岩层形成平行褶皱，而 软岩层易于流动，填充了由于层间滑 动形成的虚脱空隙，从而形成与硬岩 层褶皱形态不同的顶厚褶皱。
(3)当硬岩层中夹有一大层层理发 育相对容易流动的韧性岩层时，可在 主褶皱的翼部和转折端形成从属褶皱。
第四章 褶皱
第四章 褶 皱
第一节 褶皱构造几何学 第二节 褶皱的形成机制 第四节 褶皱构造的观察和研究
第一节 褶皱构造几何学
岩层受力发生弯曲变形称为褶皱。
褶皱的 规模差别很 大，形态千 姿百态，复 杂多变。
一、褶皱的基本类型
背斜：是指核部为老地层，两翼为新地层 的褶皱。
向斜：是指核部为新地层，两翼为老地层 的褶皱。
均一的单层板状材料的侧面上画上几排小圆， 平板发生纵弯曲变形后小圆形态的变化反映 了褶皱内部应变情况。
P
外凸侧：
应力：σ3水平并⊥枢纽 σ1直立⊥层面 σ2平行枢纽
应变：垂直枢纽方向水平拉伸。 内凹侧：
应力：σ1 ⊥枢纽 σ3直立⊥层面 σ2平行枢纽
应变：垂直枢纽方向水平压缩。 中和面：无应变，随弯曲加剧中和面向
2)不协调褶皱：各层弯曲形态明显不同。
不协调褶皱
不协调褶皱
(五) 兰姆赛的褶皱几何分类
依据褶皱横截面上褶皱层等倾斜线型式和
厚度变化参数所反映的相邻褶皱面的曲率关系
将褶皱划分为三类五型。
等倾斜线：褶皱层上、下面上倾角相等切
点的联线。ⅠA
ⅠB
ⅠC
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ类：这类褶皱岩层的等倾斜线从核部向 外侧呈扇形撒开，根据撒开程度不同，细分为 三个亚型：
10、脊迹和槽迹：脊面或槽面与地面或 任意平面的交线。
最高点：脊
●
最大弯曲点
●
最低点：槽
三、褶皱轴面和枢纽产状的测定
褶皱枢纽和轴面产状是研究褶皱产状 和形态的基本要素。
基本概念：
θ r
在赤平图上用各褶皱面法线产状表 示褶皱弯曲面的这种图称π图。
用赤平投影方法求枢纽及轴面产状：
前提：已知褶皱两翼的产状。 枢纽产状： 1、为两翼投影大 圆弧的交线产状。 2、利用π图投影 法求枢纽产状。 枢纽产状可用倾伏 和侧伏表示。 轴面产状：为枢纽 及两翼锐(钝）夹角平分 线共圆后的大圆弧产状。
图中AB边与BC边等度数 相联的线代表轴面等倾角线； AC边各度数与B点的联线为枢 纽在轴面上的等侧伏角线； AC、BC等度数结合轴面产状 关系相联的曲线为枢纽等倾 伏角线。
Ⅰ：α=800-900
θ=00-100
Ⅱ：α=800-900
θ=100-800
Ⅲ：α=800-900
θ=800-900
Ⅳ：α=100-800
隔档式褶皱： 是由一系列平行的 窄而紧闭的背斜和 开阔平缓的向斜相 间排列组成。
隔槽式褶皱： 是由一系列平行的 紧闭向斜和平缓开 阔成箱状的背斜相 间排列组成。
四川盆地东部隔档式褶皱
形成机理：
主要是盖层在基 底上剪切滑动形 成的滑脱构造。
(3) 复背斜和复向斜
是由许多次级褶皱所组 成的巨大背斜或巨大向斜。