开通VIP，畅享免费电子书等14项超值服
首页
好书
留言交流
下载APP
联系客服
褶皱是岩层受力变形产生的一系列连续弯曲，也称褶曲。岩层褶皱后原有的位置和形态均已发生改变，但其连续性未受到破坏。褶皱是由相邻岩块发生挤压或剪切错动而形成的，是构造作用的直观反映。
褶皱的形态多样，大小不一，依其形成环境和条件而定。
核 褶皱岩层的中心，即图8-3之a。
翼 褶皱岩层的两坡，即图8-3之b。
弧尖 层面上的最大弯曲点，即图8-3之c。
枢纽 单个层面最大弯曲点的连线，或同一层面上弧尖的连线，即图8-3之cd。枢纽可以是直线，也可以是曲线。
枢纽的倾斜方向，称为枢纽倾伏向（direction of hinge plunge），其产状随褶皱形态的变化而改变。
轴面 褶皱两翼近似对称的面（假想面），即图8-3之e。它也可以是曲面，其产状随着褶皱形态的变化而变化。轴面与褶皱的交线，就是枢纽。
轴线（轴迹） 轴面与水平面或地面的交线，即图8-3之AD。
褶皱的长、宽、高是决定褶皱大小的三要素，以同一褶皱层为测量基准。长即枢纽的长度；宽是相邻两背斜（或向斜）弧尖之间的距离，在横剖面（垂直于枢纽的切面）上量测；高是相邻背斜弧尖与向斜弧尖间的距离，在横剖面上顺着轴面形迹量测。
图8-3 褶皱的几何要素
a—核；b—翼；c—弧尖；cd—枢纽；e—轴面；AD—轴线
褶皱的基本类型是背斜（anticline ）与向斜(syncline) 。原始水平岩层受力后向上凸曲者，称为背斜，向下凹曲者称为向斜。在直立或倾斜褶皱岩层的横剖面上，凡背斜者，核部岩层的时代最老，朝两翼依次变新；凡向斜者，核部的岩层时代最新，朝两翼依次变老。
背斜与向斜常是并存的。相邻背斜之间为向斜，相邻向斜之间为背斜。相邻的向斜与背斜共用一个翼（图8-4）。
图8-4 背斜（1、3、5）与向斜（2、4、6）形成示意图
（1）根据轴面的产状，褶皱可进一步分为：
直立褶皱 轴面近于直立，两翼倾向相反，倾角近于相等（图8-5A）。
倾斜褶皱 轴面倾斜，两翼岩层倾斜方向相反，倾角不等（图8-5B，图8-6）。
倒转褶皱 轴面倾斜，两翼岩层向同一方向倾斜，倾角不等。其中一翼岩层为正常层序（normal sequence），另一翼岩层为倒转层序（reversed sequence）（图8-5C）。如两翼岩层向同一方向倾斜，且倾角相等则称为同斜褶皱（homocline fold）。
平卧褶皱 轴面近于水平，两翼岩层产状近于水平重叠，一翼岩层为正常层序，另一翼岩层为倒转层序（图8-5D，图8-7）。
图8—5 按轴面产状划分的褶皱类型
(Stanley et al., 2007, 略修改)
图8-6 倾斜褶皱（大连棒棰岛）（夏邦栋摄）
图8-7 平卧褶皱（新疆巴仑台）（舒良树摄）
（2）根据横剖面的形态特点，褶皱可分为：
扇形褶皱 在横剖面上呈扇形展开，两翼岩层均为倒转层序（图8-8A）。
箱形褶皱 在横剖面上呈箱形，两翼岩层陡立，而顶部或底部岩层平缓（图8-8B，图8-9）。
单斜（monocline）岩层向一个方向倾斜并向下逐渐过渡为水平产状（图8-8C）。
A. 扇形褶皱
B. 箱形褶皱
C. 单斜
图8-8 按横剖面形态划分的褶皱类型
图8-9 箱形褶皱 （新疆库车新近系）（舒良树摄）
（3）根据枢纽的产状，褶皱可分为：
水平褶皱 枢纽近于水平延伸，两翼岩层走向平行（图8-10A, B）。
倾伏褶皱 枢纽向一端倾伏，两翼岩层走向发生弧形合围。对背斜说来，合围的尖端指向枢纽的倾伏方向；对向斜说来，合围的开口方向指向枢纽的倾伏方向（图8-10C）。
图8-10 按枢纽产状划分的褶皱类型
（4）根据长、宽的比率，褶皱可分为：
线状褶皱 长为宽的10 倍以上，常达数十倍。
短轴褶皱 长为宽的3~10 倍。
穹（dome）与盆（basin） 长为宽的3倍以下。上凸者为穹，下凹者为盆（图8-11）。
（5）根据褶皱组合方式，可分为：
复背斜与复向斜 大规模的背斜两翼被次一级的（或较小的）褶皱复杂化者，称为复背斜（图8-12A）。大规模的向斜两翼被次一级的（或较小的）褶皱复杂化者，称为复向斜（图8-12B）。
图8-11 穹状与盆状褶皱（Stanley et al., 2007）
图8-12 复背斜（A）与复向斜（B）剖面示意图
隔档式褶皱与隔槽式褶皱 由一系列紧闭尖棱背斜和开阔平缓向斜相间排列而成的褶皱，称为隔档式褶皱（图8-13）；由一系列紧闭的向斜和开阔平缓背斜相间排列而成的褶皱，称为隔槽式褶皱。这类组合褶皱多属于浅部褶皱，是一种有利的油气盖层构造。在我国，这类褶皱广泛发育在四川、湖南、贵州等地区。
图8-13 四川盆地东部的隔档式褶皱示意图
在野外辨认褶皱时，最主要的是判断褶皱是否存在，区别背斜与向斜，并确定其形态特征。
在野外，如沿山区河谷或公路两侧，岩层的弯曲常直接暴露，背斜或向斜易于识别。在多数情况下，地面岩层呈倾斜状态，岩层弯曲的全貌并非一目了然。因此，正确判别背斜与向斜是一项基本技能。
首先应该知道，地形上的高低并不是判别背斜与向斜的标志。岩石变形之初，背斜为高地，向斜为低地，即背斜成山，向斜成谷。这时的地形是地质构造的直观反映。但是，经过较长时间的剥蚀后，特别是如其核部为很容易被剥蚀的软岩层时，地形就会发生变化，背斜可能会变成低地或沟谷，称为背斜谷（anticlinal valley）。相应地，向斜的地形就会比相邻背斜的地形高，称为向斜山（synclinal mountain）。这种地形高低与褶皱形态凸凹相反的现象，称为地形倒置（inversion of relief）。
地形倒置的形成原因是背斜遭受剥蚀的速度较向斜快。因为背斜轴部（即褶皱枢纽所在部位）裂隙发育，岩层较为破碎，而且地形突出，剥蚀作用容易快速进行。如果褶皱的上层岩石坚硬（如石英砂岩、石灰岩），下层岩石较弱（如页岩），强烈的剥蚀作用便首先切开其上层，一旦剥蚀到下层，其破坏速度加快。与此相反，向斜轴部岩层较为完整，并常有剥蚀产物在其轴部堆积，起到“保护”作用，因此其剥蚀速度较背斜轴部为慢。
南京附近常见地形倒置现象，如幕府山剖面（图8-14）。这里背斜轴部常出露志留纪的页岩，因其质地软弱，成为宽阔的谷地，向斜轴部常为三叠纪的石灰岩，其质地坚硬，形成山脊。背斜谷、向斜山的标高相差可达200~300m。
图8-14 南京幕府山地质剖面图，示地形倒置现象
除了地形倒置以外，有些山岭既非背斜，也非向斜，而由单斜岩层组成，称为单斜山（monoclinal mountain）。单斜山中，如岩层倾角平缓，且顺岩层倾向一侧的山坡较缓，另一侧山坡较陡者，称为单面山(cuesta) （图8-15）；岩层倾角及两侧山坡均陡者，称为猪背岭（hogback）。单面山和猪背岭的名称源自法国、瑞士边境阿尔卑斯山脉的侏罗山。我国著名的南京紫金山就是单面山。单斜山要么是褶皱被剥蚀破坏后残留的一翼，要么就是单斜。还有一些山岭是由近水平的岩层组成，称其为平顶山（mesa）。注意，这里的平顶山和第九章中讲的大洋中平顶山是不同的。因此，决不能根据地形的高低来判别背斜与向斜。
另一方面，岩层的倾斜状况亦非判别背斜与向斜的重要标志。因为倒转褶皱、同斜褶皱以及平卧褶皱的两翼岩层均向同一方向倾斜，如果单纯从倾向看，容易误将这些褶皱当成是单斜。
褶皱存在的标志是在沿倾向方向上相同年代的岩层作对称式重复出现。就背斜而言，核部岩层较两侧岩层为老；就向斜而言，核部岩层较两侧岩层为新。据此可以区分背斜与向斜。
在野外，除了观察褶皱的横剖面特点以外，常常还需要了解褶皱枢纽是否倾伏，并确定其倾伏方向。这时需沿同一时代岩层的走向进行追索，如果其走向呈弧形合围，表明褶皱枢纽倾伏，弧尖的指向就是背斜枢纽的倾伏方向，或者是向斜枢纽的昂起方向（图8-10）。如果褶皱的两翼岩层走向平行，表示褶皱枢纽呈水平状态。
了解褶皱的形成年代是研究褶皱的另一项任务。确定褶皱形成年代的基本原则是，褶皱的形成年代介于组成褶皱的最新岩层年代与未参与该褶皱的上覆沉积岩层的最老岩层年代之间。
褶皱构造普遍存在。无论是找矿、找地下水以及进行水利工程建设，都要对它进行研究。褶皱对油气和矿床的保存也有重要作用。宽阔和缓的背斜核部往往是油气储集的重要场所，许多层状矿体（如煤矿）常保存在向斜中，大规模地下水也常常储集在和缓的向斜中。根据褶皱两翼对称式重复的规律，在褶皱的一翼发现沉积矿层时，可以预测另一翼也有相应的矿层存在。此外，背斜轴部岩层容易断裂破碎；如果水库位于背斜轴部，就会留下漏水的隐患。破碎的岩层不坚固，工程建设应该避开这种构造部位。