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1、褶皱的成因分析褶皱的成因分析纵弯褶皱作用纵弯褶皱作用横弯褶皱作用横弯褶皱作用剪切褶皱作用剪切褶皱作用柔流褶皱作用柔流褶皱作用褶皱作用的基本概念褶皱作用的基本概念 褶皱主导因素是应力和褶皱主导因素是应力和热力，还与岩层本身的力学性热力，还与岩层本身的力学性质、厚度有关，也与变形的地质、厚度有关，也与变形的地质和物理条件有关。质和物理条件有关。 地壳不同构造层次的褶皱地壳不同构造层次的褶皱作用和褶皱类型显著不同。作用和褶皱类型显著不同。 褶皱作用的基本类型褶皱作用的基本类型1.根据褶皱的作用力方式，可以划分根据褶皱的作用力方式，可以划分为纵弯和横弯。为纵弯和横弯。2.根据褶皱过程中物质运动方式，可
2、根据褶皱过程中物质运动方式，可以划分为滑动和流动。以划分为滑动和流动。纵弯褶皱作用纵弯褶皱作用横弯褶皱作用横弯褶皱作用剪切褶皱作用剪切褶皱作用柔流褶皱作用柔流褶皱作用 一、一、 纵弯褶皱作用纵弯褶皱作用 平行于地质界面的挤平行于地质界面的挤压作用引起的弯曲作用。压作用引起的弯曲作用。1.纵弯褶皱的发育机制纵弯褶皱的发育机制 能干层能干层(强硬层强硬层): 粘度较大的岩层。粘度较大的岩层。非能干层非能干层(软弱层软弱层):粘度较小的岩层。粘度较小的岩层。 2能干层（如砂岩）能干层（如砂岩）非能干层（如页岩）非能干层（如页岩）1影响岩石能干性的主要因素影响岩石能干性的主要因素 物质组成物质组成 结
3、构构造结构构造 温度温度 压力压力 流体流体 在高温条件下能干层可转变为非在高温条件下能干层可转变为非能干层，降低岩石强度，表现为小能干层，降低岩石强度，表现为小应力，大应变。应力，大应变。褶皱层厚度变大，褶皱层厚度变大，波长和波幅变小，波长和波幅变小，褶皱作用减弱。褶皱作用减弱。能干性差异大，能干性差异大，形成肠状褶皱。形成肠状褶皱。能干性差异小，能干性差异小，形成尖圆褶皱。形成尖圆褶皱。当当1= 2 时，只有顺层均匀缩短，时，只有顺层均匀缩短，而不会发生褶皱。而不会发生褶皱。多层岩层的褶皱发育机制多层岩层的褶皱发育机制 当强硬层与介质的能干性差别很当强硬层与介质的能干性差别很大时，形成肠状
4、褶皱。大时，形成肠状褶皱。强硬层间的距离、厚度对褶皱形态的影响强硬层间的距离、厚度对褶皱形态的影响各强硬层的间距、厚度相同各强硬层的间距、厚度相同各强硬层的间距、厚度不同各强硬层的间距、厚度不同多层纵弯褶皱多层纵弯褶皱2.中和面褶皱作用中和面褶皱作用 当岩层的能干性相对较大时，强岩层当岩层的能干性相对较大时，强岩层褶皱存在一个不变形或没有应变的界面，沿褶皱存在一个不变形或没有应变的界面，沿该界面应变为零。以此为界，分内外两部分：该界面应变为零。以此为界，分内外两部分：外部各处发生平行于褶皱面的伸长应变和垂外部各处发生平行于褶皱面的伸长应变和垂直于褶皱界面的缩短应变；内部各处发生垂直于褶皱界面的
5、缩短应变；内部各处发生垂直于褶皱面的伸长应变和平行于褶皱界面的直于褶皱面的伸长应变和平行于褶皱界面的缩短应变。缩短应变。中和面褶皱作用中和面褶皱作用伸长应变区伸长应变区无应变区无应变区缩短应变区缩短应变区中和面-应变椭球.avi特点特点: :（1 1）外拉，内压；）外拉，内压；（2 2）中和面上各点既不拉）中和面上各点既不拉伸也不压缩；伸也不压缩；（3 3）随着褶皱弯曲的增强，）随着褶皱弯曲的增强，中和面逐渐向内侧迁移。中和面逐渐向内侧迁移。.褶皱内应力特征扇状张节理（4）对于韧性较强的岩层，中和面外侧的岩层）对于韧性较强的岩层，中和面外侧的岩层可拉伸变薄，并形成顺层劈理；内侧挤压加厚，可拉伸
6、变薄，并形成顺层劈理；内侧挤压加厚，形成扇形劈理或小褶皱。形成扇形劈理或小褶皱。(5) 对于脆性岩层，中和面外侧可形成张裂隙、对于脆性岩层，中和面外侧可形成张裂隙、楔形脉、小型正断层；内侧形成小型逆断层。楔形脉、小型正断层；内侧形成小型逆断层。neutral surface folding中和面上下应力状态不同，小构造也不同中和面上下应力状态不同，小构造也不同岩石韧性很小时，形成张裂。上、下张节理有何不同？岩石韧性中等时，形成剪裂上、下两组剪节理有何不同？岩石韧性大时，形成劈理3、弯滑褶皱作用、弯滑褶皱作用 flexural slip folding 褶皱过程中岩层通过相互滑动弯曲形成褶皱的褶
7、皱过程中岩层通过相互滑动弯曲形成褶皱的作用。作用。 纵弯滑褶皱作用纵弯滑褶皱作用 平行褶皱平行褶皱弯滑褶皱作用具有以下特点：弯滑褶皱作用具有以下特点： （1）岩层的强度通常较大，褶皱时各岩层沿）岩层的强度通常较大，褶皱时各岩层沿层面发生剪切滑动。在褶皱未发生翻转情况下，层面发生剪切滑动。在褶皱未发生翻转情况下，新岩层向背斜转折端运动，老岩层向向斜转折端新岩层向背斜转折端运动，老岩层向向斜转折端运动。运动。 （2）褶皱的各岩层有自己的中和面，整个褶皱）褶皱的各岩层有自己的中和面，整个褶皱无中和面。无中和面。 （3）褶皱各岩层的弯曲程度基本相同，岩层的）褶皱各岩层的弯曲程度基本相同，岩层的真厚度各
8、处一致，成为等厚褶皱。真厚度各处一致，成为等厚褶皱。 （4）层间和层面的伴生构造发育。由于岩层）层间和层面的伴生构造发育。由于岩层间的相互滑动，层面上可形成擦痕，层间可形成间的相互滑动，层面上可形成擦痕，层间可形成小褶皱、剪节理。小褶皱、剪节理。 （5） 转折端处可形成虚脱、扇形张节理等。转折端处可形成虚脱、扇形张节理等。平行褶皱平行褶皱多层纵弯褶皱作用的伴生小构造多层纵弯褶皱作用的伴生小构造虚脱现象，在转折端处，此处有利于成矿，形成鞍状矿体。层间不对称的小褶皱层间不对称的小褶皱 v压扁作用压扁作用 当岩层的能干性相对较小，当岩层的能干性相对较小，且能干性差不大时，软弱的岩层且能干性差不大时，
9、软弱的岩层在平行层面的挤压作用下发生弯在平行层面的挤压作用下发生弯曲变形前，整体发生平行于岩层曲变形前，整体发生平行于岩层界面或主压应力方向的缩短应变，界面或主压应力方向的缩短应变，然后再发生弯曲变形，这样的应然后再发生弯曲变形，这样的应变行为称为褶皱的压扁作用。变行为称为褶皱的压扁作用。压扁作用压扁作用缩短应变缩短应变弯曲变形弯曲变形4、弯流褶皱作用、弯流褶皱作用 在侧向挤压力及热动力作用下，在侧向挤压力及热动力作用下，岩层的弯曲主要通过物质的塑岩层的弯曲主要通过物质的塑性流动而表现出来，这种褶皱性流动而表现出来，这种褶皱作用称为弯流褶皱作用。作用称为弯流褶皱作用。弯流褶皱常具有以下特点：弯
10、流褶皱常具有以下特点： （1 1）弯流褶皱作用主要发生）弯流褶皱作用主要发生在高温塑性变形岩层和软硬相间在高温塑性变形岩层和软硬相间的塑性岩层中。的塑性岩层中。 （2 2）褶皱岩层（塑性层）的）褶皱岩层（塑性层）的真厚度各处不等，转折端厚，两真厚度各处不等，转折端厚，两翼薄。翼薄。 （3 3）由于塑性流动，层内可）由于塑性流动，层内可形形成层间劈理、小褶皱等。成层间劈理、小褶皱等。没有中和面没有中和面顶厚褶皱及劈理顶厚褶皱及劈理流变褶皱流变褶皱流变褶皱流变褶皱纵弯褶皱中发育的劈理型式纵弯褶皱中发育的劈理型式 正扇形劈理、反扇形劈理、轴面劈理、劈理折射正扇形劈理、反扇形劈理、轴面劈理、劈理折射
11、二、横弯褶皱作用二、横弯褶皱作用 垂直于地质界面的挤压垂直于地质界面的挤压作用引起的弯曲作用。作用引起的弯曲作用。 横弯褶皱作用的基本特点为：横弯褶皱作用的基本特点为：（1 1）横弯褶皱中岩层整体处于拉伸状态，横弯褶皱中岩层整体处于拉伸状态，各岩层均无中和面。各岩层均无中和面。（2 2）由于顶部受拉伸，当岩层具一定韧）由于顶部受拉伸，当岩层具一定韧性时，多形成顶薄褶皱，当脆性较高时性时，多形成顶薄褶皱，当脆性较高时则发生断裂，顶部可能造成放射状、环则发生断裂，顶部可能造成放射状、环状断裂。状断裂。（3 3）塑性物质由顶向两翼流动，在翼部）塑性物质由顶向两翼流动，在翼部产生轴面向外倾倒的层间小褶
12、皱，锐夹产生轴面向外倾倒的层间小褶皱，锐夹角指示上层倾向滑动方向。角指示上层倾向滑动方向。如何确定应力状态？如何确定应力状态？ 同沉积褶皱同沉积褶皱粗沉积粗沉积沉积物变细沉积物变细沉积厚度增大沉积厚度增大底底辟辟构造构造v 主要是地下高塑性岩体，主要是地下高塑性岩体，如如盐、石膏、煤层盐、石膏、煤层等岩石的等岩石的密度倒置所引起的浮力作用，密度倒置所引起的浮力作用，向上流动，并向上推挤或挤向上流动，并向上推挤或挤入上覆岩层而形成的构造。入上覆岩层而形成的构造。v 当岩浆上升，侵入围岩，当岩浆上升，侵入围岩，使上覆岩层发生拱曲时，则使上覆岩层发生拱曲时，则形成形成岩浆底辟岩浆底辟；如果底辟是；如
13、果底辟是岩盐物质组成时，则称岩盐物质组成时，则称盐丘盐丘构造构造 。 由三部分构成：由三部分构成： 底辟核，底辟核，是形态复杂的是形态复杂的褶皱，与塑性物质向上流动褶皱，与塑性物质向上流动有关。有关。 v 核上构造核上构造，为开阔的短，为开阔的短轴背斜或穹隆构造。顶部发轴背斜或穹隆构造。顶部发育放射状或环状正断层。育放射状或环状正断层。 核下构造，核下构造，较简单。较简单。三、剪切褶皱作用三、剪切褶皱作用 剪切褶皱作用过程中因受到与褶皱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。导致岩层失稳而发生弯曲形成褶皱
14、。 在褶皱过程中，岩层界面处于被动在褶皱过程中，岩层界面处于被动状态。状态。 最好称为被动褶皱作用最好称为被动褶皱作用.弯滑褶皱作弯滑褶皱作用为主动褶皱作用用为主动褶皱作用. 剪切褶皱作用与挤压褶皱作用对应剪切褶皱作用与挤压褶皱作用对应,以褶皱整体受力状态为依据。以褶皱整体受力状态为依据。剪切褶皱作用剪切褶皱作用(滑褶皱作用、被动褶皱作用滑褶皱作用、被动褶皱作用) 剪切褶皱作用表现为沿着与层面交切的密集剪切褶皱作用表现为沿着与层面交切的密集面发生不均匀的剪切面发生不均匀的剪切,形成相似褶皱形成相似褶皱.特点：特点：1 1褶皱是简单剪切变形造成的。褶皱是简单剪切变形造成的。2剪切面平行于褶皱轴面
15、，发育剪切面平行于褶皱轴面，发育轴面劈理。轴面劈理。3褶皱中没有中和面。剪切面上褶皱中没有中和面。剪切面上各点应变相等。各点应变相等。4 平行轴面的岩石厚度基本相等，平行轴面的岩石厚度基本相等，为典型的相似褶皱。为典型的相似褶皱。 四、柔流褶皱作用四、柔流褶皱作用 岩石体在高韧性和低粘度条件下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。作用行为，称为柔流褶皱作用。五、膝折作用五、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。脆性薄层岩层中发育；
16、为尖棱褶皱。膝折和膝折带膝折和膝折带膝折膝折_弯滑褶皱作用弯滑褶皱作用+剪切褶皱作用剪切褶皱作用膝折膝折膝折构造膝折构造膝折构造膝折构造膝折构造膝折构造膝折构造膝折构造67六六 褶皱观察与研究小结褶皱观察与研究小结（1）首先观察地层是否对称或重复，确定褶皱是）首先观察地层是否对称或重复，确定褶皱是否存在。否存在。（2）将易于识别或出露条件好的岩层或地层作为）将易于识别或出露条件好的岩层或地层作为标志层。标志层。（3）追索或穿越各地层界线、勾绘地层界线、测）追索或穿越各地层界线、勾绘地层界线、测量岩层产状及褶皱要素的产状，从而确定褶皱量岩层产状及褶皱要素的产状，从而确定褶皱的类型与规模。的类型与
17、规模。（4）描述褶皱，进行褶皱位态和形态分类。描述褶皱，进行褶皱位态和形态分类。（5）观察褶皱的伴生构造。观察褶皱的伴生构造。（6）绘制褶皱的构造剖面或素描、照相。绘制褶皱的构造剖面或素描、照相。（7）褶皱的运动学分析。褶皱的运动学分析。（8）确定褶皱的形成时代。确定褶皱的形成时代。（9）分析分析褶皱的成因。褶皱的成因。直立水平直立水平80 90 0 10 直立倾伏直立倾伏80 90 10 70 倾倾 竖竖80 90 70 90 斜歪水平斜歪水平20 80 0 10 平平 卧卧0 20 0 10 斜斜 卧卧20 80 10 80 斜歪倾伏斜歪倾伏20 80 10 70 -三三类类五型五型iii
18、ii73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，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，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。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、直立岩层；立岩层；b、层序正常；、层序正常；c、岩层倒转、岩层倒转从属褶皱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。与主褶皱有成因联系，并有一定几何关系的小褶皱。77褶皱形成时代的确定褶皱形成时代的确定1.1.角度不整合分析角度不整合分析法：褶皱形成法：褶皱形成于不整合面下于不整合面下最新褶皱岩层最新褶皱岩层之后，早于上之后，早于上覆最老未褶皱覆最老未褶皱岩层之前。岩层之前。 褶皱的形成往往是地壳运动的结果，因此查明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
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