第四节褶皱构造文档格式.docx

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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°

），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。

如山西省纵贯中部有一系列盆地和山地呈雁行式相间排列，即此类褶皱的反映。

　　上述各褶皱主要发育在构造运动强烈的褶皱山地，由于受力不均或水平旋扭等乃形成不同平面形态。

如果在构造活动微弱的相对稳定地区，其褶曲组合往往具有如下特点：

即褶曲常是孤立的、轴向不一致的、短轴的、开阔的类型，一般多发育短背斜、穹窿构造。

而介于其间，则多为平缓的向斜或近水平的岩层。

　　六、如何在野外认识褶皱构造

　　褶皱构造是地质构造的重要组成部分，几乎在所有的沉积岩及部分变质岩构成的山地都会存在不同规模的褶皱构造。

小型的褶皱构造可以在一个地质剖面上窥其一个侧面的全貌；

而大型构造往往长宽超过数千米到数万米。

这样的褶皱构造，虽然在野外观察了一段很长的距离，但仍然未出其一个翼的范围。

如果该地区有现成的地质图，应该首先查阅已有的地质图件，并进行分析。

下面简述一下在野外研究褶皱构造的方法。

（一）地质方法

　　1.必须对一个地区的岩层顺序、岩性、厚度、各露头产状等进行测量或基本搞清楚，才能正确地分析和判断褶曲是否存在。

然后根据新老岩层对称重复出现的特点判断是背斜还是向斜；

再根据轴面产状、两翼产状以及枢纽产状等判断褶曲的形态（包括横剖面、纵剖面和水平面）。

　　2.在野外布置考察路线，一是采取穿越法，即垂直岩层走向进行观察，以便穿越所有岩层并了解岩层的顺序、产状、出露宽度及新老岩层的分布特征。

二是在穿越法的基础上，采取追索法，即沿着某一标志层（即厚度比较稳定、岩性比较固定鲜明、在地貌上的反映比较突出的岩层）的延伸方向进行观察，以便了解两翼是否平行延伸，还是逐渐汇合等情况。

这两种方法可以交插使用，或以穿越法为主，追索法为辅，以便获知褶曲构造在三度空间的形态轮廓。

（二）地貌方法

　　各种岩层软硬薄厚不同，构造不同，在地貌上常有明显的反映。

例如，坚硬岩层常形成高山、陡崖或山脊，柔软地层常形成缓坡或低谷，等等。

下面扼要介绍几点与褶皱构造有关的地貌形态：

　　1.水平岩层有些水平岩层不是原始产状，而是大型褶皱构造的一部分，例如转折端部分，扇形褶曲的顶部或槽部，构造盆地的底部，挠曲的转折部分等，这样的岩层常表现为四周为断崖峭壁的平缓台地、方山（平顶的山）以及构造盆地的平缓盆底。

　　2.单斜岩层大型褶曲构造的一个翼或构造盆地的边缘部分，常表现为一系列单斜岩层。

这样的岩层，一边在倾向方向顺着层面进行面状侵蚀，故地形面常与岩层坡度大体一致；

一边在反倾向方向进行侵蚀，常沿着垂直裂隙呈块体剥落，形成陡坡和峭壁。

因此，如果单斜岩层倾角较小（如20°

—30°

），则形成一边陡坡一边缓坡的山，叫做单面山；

如果单斜岩层倾角较大（如50°

—60°

），则形成两边皆陡峻的山，叫猪背崖。

　　3.穹窿构造、短背斜和构造盆地前二者常形成一组或多组同心圆或椭圆式分布的山脊，如果岩层产状平缓，里坡陡而外坡缓。

有时在这样地区发育成放射状或环状水系。

在构造盆地地区，四周常为由老岩层构成的高山，至盆地底部岩层转为平缓，并且多出现较新的岩层。

如四川盆地，北部大巴山主由古生代和前古生代岩层组成，在盆地中心则主由中生代及新生代岩层组成。

但应指出，大型构造盆地的地貌形态常为次一级构造所复杂化，如四川盆地东部出现一系列隔档式褶皱形成的山地和沟谷。

　　4.水平褶皱及倾伏褶皱在前者地区，常沿两翼走向形成互相平行而对称排列的山脊和山谷。

　　在倾伏褶皱地区，常形成弧形或“之”字形展布的山脊和山谷。

　　5.背斜和向斜地形有时与地质构造基本一致，即形成背斜山和向斜谷。

　　但在更多的情况下，是在背斜部位侵蚀成谷，而在向斜部位发育成山，即形成背斜谷和向斜山。

这种地形与构造不相吻合的现象称地形倒置。

为什么会产生这种情况？

当岩层褶曲后，岩层顶面受张应力而伸长，底面受压应力而缩短，岩层顶面和底面之间有一个既未伸长也未缩短的“中和面”。

在褶曲前假设岩层中划出许多单位球体，褶曲后它们形成各种应变椭球体，便可一目了然岩层在褶曲后内部应力分布的特征。

　　据上图示，不难理解在背斜顶部因受张应力作用，极易形成一组平行轴面的张裂隙，给外力侵蚀作用提供了条件，如果核部岩层较软，那就更相得益彰，最后侵蚀谷地。

在向斜槽部，因受压应力作用，岩石往往挤压密实，难于破坏，如果核部岩层较硬，那就更难侵蚀风化，最后突起形成高山。

　　七、研究褶皱构造的意义

　　褶皱构造是地壳中广泛发育的构造形式之一。

它对于矿产的形成、形态、分布等有一定的控制作用；

同时，也是形成地貌的重要基础。

（一）褶皱与矿产

　　1.许多赋存于褶皱的沉积岩层中的矿产，必须搞清楚构造形态、规模，才能探明矿床的分布、大小、产状等情况。

　　2.在背斜顶部常发育一组张裂隙，供矿液的侵入通道，在此部位容易形成脉状矿体（矿脉）。

　　3.岩层褶皱时，由于层间滑动（如同一本书挤压弯曲时，页与页间产生相对滑动），在上下层转折端部位容易形成空隙（称为虚脱），常为矿质填充提供条件，形成鞍状矿体。

如辽宁东部的一金矿，在62个枢纽带中发现矿体50个。

四川宁南铅锌矿，也形成于褶皱转折端部位。

4.具有封闭条件的穹窿、短背斜等是重要的储油、储气构造。

　　5.构造盆地常形成良好的储水构造。

（二）褶皱与地貌

　　褶皱构造与地貌的关系至为密切，它几乎控制了大中型地貌的基本形态。

由褶皱构造形成的山地称为褶皱山脉。

研究地貌形成的基本原因，有必要研究褶皱构造。

如北京西山地质构造主为一系列交互排列的NE向或NNE向向斜构造和背斜构造，沿向斜构造形成许多1000m以上的山峰，如妙峰山、清水尖、百花山等。

　　（三）褶皱构造与地球发展历史

　　褶皱的发育过程、特征及褶皱时代等往往代表一个地区的构造运动性质及地壳发展历史。

通常利用角度不整合的时代来确定褶皱的时代。

虽然褶皱构造的形成是长期的，但其最后完成的时期常与某一构造运动联系在一起，在地层剖面上看，就是以不整合面来代表一次构造运动（一般以典型剖面地区的地名来命名，如燕山运动、喜马拉雅运动），而不整合的形成时代即是褶皱形成的时代。

例如，在一个地层剖面中，存在一个角度不整合，不整合面以下的最新地层时代是早白垩纪，不整合面以上的最老地层时代是始新世，那么这个不整合的形成时代（也就是下伏岩层的褶皱时代）是在早白垩纪以后和始新世以前。

若此不整合代表燕山运动，则这次褶皱属燕山期褶皱。