1、西北大学国家级精品课程,构造地质学,西北大学地质学系,第6章 褶皱,-岩石圈中大量发育而又十分重要的地质构造之一,背景图片是新疆阿图什市阔克塔木北P1by砂岩中的褶皱,本章主要内容,一、褶皱的几何学 二、褶皱的类型 三、褶皱的形成机制 四、褶皱的组合型式 五、同沉积褶皱与底辟构造 六、褶皱的动力学分析,引言 褶皱是岩石中各种面状构造的弯曲变形，它是岩层塑性变形的结果，是地壳上广泛发育的地质构造之一。,褶皱的形态多种多样，但基本形态只有两种：向斜和背斜 (背形和向形),一、褶皱要素,褶皱的各个组成部分和确定其形态的几何要素就是褶皱要素。,褶皱要素示意图,褶皱要素主要有：翼、核、轴面、枢纽、转折端
2、、脊线和槽线、翼间角， 其中最重要的是枢纽、轴面和两翼。,褶皱要素详解,背斜与向斜的几何学要素中除脊线与槽线不同外，其余要素含义是相同的。,褶皱的枢纽、轴面及其产状求解方法,褶皱枢纽的产状经常需要利用极射赤平投影的方法求解,二、褶皱的形态,同一褶皱在不同的剖面上具有不同的形态特征。,1. 横剖面（正交剖面）上褶皱的形态,（1）褶皱转折端的形态,（2）翼间角大小平缓褶皱（120180）、开阔褶皱（70 120 ）、闭合褶皱（3070）、紧闭褶皱（530）、等斜褶皱 （5）,（3）轴面产状,（4）褶皱的对称性 对称褶皱与不对称褶皱,对称-不对称-倒转褶皱,2. 平行褶皱枢纽方向的形态描述,（1）枢
3、纽产状水平褶皱、倾伏褶皱、倾竖褶皱,（2）圆柱状褶皱与非圆柱状褶皱,水平褶皱 倾伏褶皱,3. 褶皱的平面轮廓 线状褶皱、短轴褶皱、穹隆构造、构造盆地,穹隆的椭圆状形态和美国怀俄明州Rawlins穹隆,三、褶皱的分类 1. 褶皱的位态分类,取决于轴面和枢纽的产状。,分为直立水平褶皱、直立倾伏褶皱、倾竖褶皱、斜歪倾伏褶皱、平卧褶皱、斜卧褶皱七种。,2. 根据各褶皱地层弯曲形态的相互关系分类,3. 根据褶皱层的厚度变化及各层之间的几何关系分类分为平行褶皱和相似褶皱,分为协调褶皱和不协调褶皱,四、几种特殊的褶皱-同沉积褶皱和底辟构造,同沉积褶皱又称生长褶皱，是在岩层沉积的同时逐渐变形而形成的褶皱。,2
4、. 底辟构造,地下高韧性岩体在构造力的作用下，或由于岩石物质间密度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就是底辟构造，分为岩浆底辟和盐丘。,Mz,Pz,塔里木盆地塔北隆起的岩浆底辟构造,五、褶皱的组合型式,1. 隔档式与隔槽式褶皱-侏罗山式褶皱,四川盆地东部隔档式褶皱,贵州正安一带隔槽式褶皱,经典的侏罗山式褶皱组合,瑞士侏罗山剖面,2. 雁行褶皱,又称斜列式褶皱，为一系列呈平行斜列的短轴背斜或向斜，是褶皱构造常见的一种组合型式。,柴达木盆地红三旱地区多级雁行褶皱,3. 阿尔卑斯式褶皱,这种褶皱组合型式中最突出的是复式褶皱（复向斜与复背斜）。,扇形复背斜 扇形复向斜,次
5、级褶皱轴面,次级褶皱轴面,六、褶皱的形成机制,主动褶皱作用：岩石的力学性质 和层理积极地控制着褶皱的发育,褶皱的成因分析,岩石的 变形行为,被动褶皱作用：层理在褶皱变形中不具有力学 上的不均一性，只是被动地作为变形的标志。,滑动褶皱作用：物质沿许多一定间隔的 不连续面滑移，从而形成褶皱。,流动褶皱作用：物质连续滑移从而形成褶皱。 实际上是晶粒尺度或晶格尺度的微小滑动。,物质的 运动方式,纵弯褶皱作用：岩层受到顺层挤压力的作用 而形成褶皱的过程,横弯褶皱作用：岩层受到与层面垂直的外力 作用而形成褶皱的过程。,剪切褶皱作用：岩层沿着一系列与层面不平行 的密集劈理面发生差异滑动而形成褶皱。,柔流褶皱
6、作用：岩石发生类似粘稠流体那样的流动 从而形成复杂多变褶皱的过程。,力的作用方 式与物质运 动方式,1. 纵弯褶皱作用,又分为弯滑褶皱作用和弯流褶皱作用。 （1）弯滑褶皱作用一系列岩层通过层间滑动而弯曲成为褶皱的过程。,单层弯滑褶皱作用中的应变分布型式,弯滑褶皱作用的特点：,单层纵弯曲的应变状态及内部小构造,存在应力中和面：背斜上部拉伸， 下部挤压；向斜上部挤压，下部拉伸；,弯滑褶皱作用,各相邻层的上层相对向背斜转折端滑动，下层则向相邻向斜的转折端滑动。一方面在层面上形成垂直于枢纽的擦痕，另一方面在转折端形成空隙，造成虚脱现象。,弯滑褶皱中发育的层面擦痕,由弯滑褶皱作用在转折端形成的虚脱现象和
7、鞍状矿体,弯滑褶皱中的节理,强硬层与软弱层不同的变形行为,陕西泾阳县口镇平卧褶皱中的虚脱现象 （剖面直立）,N,虚脱,塑性层小褶皱的轴面与其上、下相邻的褶皱面所夹锐角指示其相邻岩层的滑动方向。 除平卧褶皱和翻卷褶皱外，可以根据上述层间滑动规律平判断岩层顶、底面，从而确定岩层层序是否正常，以及背斜与向斜的位置。,弯滑褶皱作用形成的层间小褶皱 可用于判断地层是否正常,（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，上下层面对褶皱层内物质的流动起着控制作用。,弯滑褶皱的内部构造,特点： 往往呈相似褶皱或类顶厚褶皱； 翼部和转折端的塑性层内往往形成从属褶皱，
8、显示层内物质向转折端流动的特征。,（3）纵弯褶皱中的劈理,在强硬层与软弱层相间的情况下，劈理将在不同的岩层中发生折射。,高韧性差 的岩层组合,低韧性差和平均韧性大 的岩层组合,强烈压扁作用下近于平行的轴面劈理,低韧性差和平均韧性大 的岩层组合,2. 横弯褶皱作用,岩层受到与层面垂直的外力作用而形成褶皱的过程。底辟构造是一种典型的横弯褶皱作用。,横弯褶皱中的应力轨迹,主应力,1,3,剪应力,横弯褶皱作用,横弯褶皱作用引起的弯流作用 请注意：层间小褶皱的轴面产状正好与弯滑褶皱作用引 起的层间小褶皱产状相反,3. 剪切褶皱作用,特点： （1）被动褶皱作用（2）褶皱层中发生平面应变，同一剪切面上各处的
9、应变值相等； （3）相似褶皱,剪切褶皱作用模式,滑动方向垂直于褶皱层不均匀差异滑动形成的剪切褶皱,沿着与褶皱层斜交的滑动形成理想的相似褶皱,4. 柔流褶皱作用,发生在具有高韧性和低粘滞度的岩石中，常用来说明其生成时的物理化学环境。,形成于下构造 层次的柔流褶皱,叠加褶皱三种基本干扰形式和特殊的干扰形式,同一岩层受到不同方向褶皱作用改造的现象。,七、叠加褶皱,八、褶皱作用的时间,形成于卷入褶皱的最新地层之后，覆盖褶皱的最老地层之前。,塔里木盆地塘北背斜地震剖面,思考题,褶皱几何学与运动学要素主要有哪些？ 褶皱的形态主要有哪些类型？ 褶皱在平面上与剖面上主要有哪些组合形态？ 褶皱有哪些形成机制？ 纵弯褶皱有何特点？ 怎样识别同沉积褶皱？,
