構(gòu)造地質(zhì)學(xué)-第6章-褶皺-西北大學(xué)-國(guó)家級(jí)精品課程

1、西北大學(xué)國(guó)家級(jí)精品課程,構(gòu)造地質(zhì)學(xué),西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系,第6章 褶皺,----巖石圈中大量發(fā)育而又十分重要的地質(zhì)構(gòu)造之一,背景圖片是新疆阿圖什市闊克塔木北P1by砂巖中的褶皺,本章主要內(nèi)容,一、褶皺的幾何學(xué)二、褶皺的類型三、褶皺的形成機(jī)制四、褶皺的組合型式五、同沉積褶皺與底辟構(gòu)造六、褶皺的動(dòng)力學(xué)分析,引言 褶皺是巖石中各種面狀構(gòu)造的彎曲變形，它是巖層塑性變形的結(jié)果，是地殼上廣泛發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造之一。,褶皺的形態(tài)多

2、種多樣，但基本形態(tài)只有兩種：向斜和背斜 (背形和向形),一、褶皺要素,褶皺的各個(gè)組成部分和確定其形態(tài)的幾何要素就是褶皺要素。,褶皺要素示意圖,褶皺要素主要有：翼、核、軸面、樞紐、轉(zhuǎn)折端、脊線和槽線、翼間角，其中最重要的是樞紐、軸面和兩翼。,褶皺要素詳解,背斜與向斜的幾何學(xué)要素中除脊線與槽線不同外，其余要素含義是相同的。,褶皺的樞紐、軸面及其產(chǎn)狀求解方法,褶皺樞紐的產(chǎn)狀經(jīng)常需要利用極射赤平投影的方法求解,二、褶皺的形態(tài),同一褶皺

3、在不同的剖面上具有不同的形態(tài)特征。,1. 橫剖面（正交剖面）上褶皺的形態(tài),（1）褶皺轉(zhuǎn)折端的形態(tài),,（2）翼間角大小 平緩褶皺（120°<?<180°）、開闊褶皺（70°< ?<120° ）、閉合褶皺（30°<?<70°）、緊閉褶皺（5°<?<30°）、等斜褶皺 （?<5°）,（3）軸面產(chǎn)狀

4、,（4）褶皺的對(duì)稱性 對(duì)稱褶皺與不對(duì)稱褶皺,對(duì)稱-不對(duì)稱-倒轉(zhuǎn)褶皺,2. 平行褶皺樞紐方向的形態(tài)描述,（1）樞紐產(chǎn)狀 水平褶皺、傾伏褶皺、傾豎褶皺,（2）圓柱狀褶皺 與非圓柱狀褶皺,水平褶皺 傾伏褶皺,3. 褶皺的平面輪廓 線狀褶皺、短軸褶皺、穹隆構(gòu)造、構(gòu)造盆地,穹隆的橢圓狀形態(tài)和美國(guó)懷俄明州Rawlins穹隆,三、褶皺的分類 1. 褶

5、皺的位態(tài)分類,取決于軸面和樞紐的產(chǎn)狀。,,,分為直立水平褶皺、直立傾伏褶皺、傾豎褶皺、斜歪傾伏褶皺、平臥褶皺、斜臥褶皺七種。,2. 根據(jù)各褶皺地層彎曲形態(tài)的相互關(guān)系分類,3. 根據(jù)褶皺層的厚度變化及各層之間的幾何關(guān)系分類 分為平行褶皺和相似褶皺,分為協(xié)調(diào)褶皺和不協(xié)調(diào)褶皺,四、幾種特殊的褶皺----同沉積褶皺和底辟構(gòu)造,同沉積褶皺 又稱生長(zhǎng)褶皺，是在巖層沉積的同時(shí)逐漸變形而形成的褶皺。,2. 底辟構(gòu)造,地下高韌

6、性巖體在構(gòu)造力的作用下，或由于巖石物質(zhì)間密度差異所引起的浮力作用下向上流動(dòng)并擠入上覆巖層之中而形成的一種構(gòu)造就是底辟構(gòu)造，分為巖漿底辟和鹽丘。,Mz,Pz,塔里木盆地塔北隆起的巖漿底辟構(gòu)造,五、褶皺的組合型式,1. 隔檔式與隔槽式褶皺----侏羅山式褶皺,四川盆地東部隔檔式褶皺,貴州正安一帶隔槽式褶皺,經(jīng)典的侏羅山式褶皺組合,瑞士侏羅山剖面,2. 雁行褶皺,又稱斜列式褶皺，為一系列呈平行斜列的短軸背斜或向斜，是褶皺構(gòu)造常見的一種組合型

7、式。,,柴達(dá)木盆地紅三旱地區(qū)多級(jí)雁行褶皺,3. 阿爾卑斯式褶皺,這種褶皺組合型式中最突出的是復(fù)式褶皺（復(fù)向斜與復(fù)背斜）。,扇形復(fù)背斜 扇形復(fù)向斜,次級(jí)褶皺軸面,次級(jí)褶皺軸面,六、褶皺的形成機(jī)制,主動(dòng)褶皺作用：巖石的力學(xué)性質(zhì)和層理積極地控制著褶皺的發(fā)育,褶皺的成因分析,巖石的變形行為,被動(dòng)褶皺作用：層理在褶皺變形中不具有力學(xué)上的不均一性，只是被

8、動(dòng)地作為變形的標(biāo)志。,滑動(dòng)褶皺作用：物質(zhì)沿許多一定間隔的不連續(xù)面滑移，從而形成褶皺。,流動(dòng)褶皺作用：物質(zhì)連續(xù)滑移從而形成褶皺。實(shí)際上是晶粒尺度或晶格尺度的微小滑動(dòng)。,物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)方式,縱彎褶皺作用：巖層受到順層擠壓力的作用而形成褶皺的過程,橫彎褶皺作用：巖層受到與層面垂直的外力作用而形成褶皺的過程。,剪切褶皺作用：巖層沿著一系列與層面不平行的密集劈理面發(fā)生差異滑動(dòng)而形成褶皺。,柔流褶皺作用：巖石發(fā)生類似粘稠流體那樣的流動(dòng)從而

9、形成復(fù)雜多變褶皺的過程。,力的作用方式與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方式,1. 縱彎褶皺作用,又分為彎滑褶皺作用和彎流褶皺作用。（1）彎滑褶皺作用 一系列巖層通過層間滑動(dòng)而彎曲成為褶皺的過程。,單層彎滑褶皺作用中的應(yīng)變分布型式,,,彎滑褶皺作用的特點(diǎn)：,單層縱彎曲的應(yīng)變狀態(tài)及內(nèi)部小構(gòu)造,①存在應(yīng)力中和面：背斜上部拉伸，下部擠壓；向斜上部擠壓，下部拉伸；,彎滑褶皺作用,,②各相鄰層的上層相對(duì)向背斜轉(zhuǎn)折端滑動(dòng)，下層則向相鄰向斜的轉(zhuǎn)折端滑

10、動(dòng)。一方面在層面上形成垂直于樞紐的擦痕，另一方面在轉(zhuǎn)折端形成空隙，造成虛脫現(xiàn)象。,彎滑褶皺中發(fā)育的層面擦痕,由彎滑褶皺作用在轉(zhuǎn)折端形成的虛脫現(xiàn)象和鞍狀礦體,彎滑褶皺中的節(jié)理,強(qiáng)硬層與軟弱層不同的變形行為,陜西涇陽縣口鎮(zhèn)平臥褶皺中的虛脫現(xiàn)象（剖面直立）,,N,虛脫,,③塑性層小褶皺的軸面與其上、下相鄰的褶皺面所夾銳角指示其相鄰巖層的滑動(dòng)方向。 除平臥褶皺和翻卷褶皺外，可以根據(jù)上述層間滑動(dòng)規(guī)律平判斷巖層頂、底面，從而確定巖層

11、層序是否正常，以及背斜與向斜的位置。,彎滑褶皺作用形成的層間小褶皺可用于判斷地層是否正常,（2） 彎流褶皺作用 巖層彎曲變形時(shí)不僅發(fā)生層間滑動(dòng)，而且某些巖層的內(nèi)部還出現(xiàn)物質(zhì)流動(dòng)現(xiàn)象，上下層面對(duì)褶皺層內(nèi)物質(zhì)的流動(dòng)起著控制作用。,彎滑褶皺的內(nèi)部構(gòu)造,特點(diǎn)：①往往呈相似褶皺或類頂厚褶皺；②翼部和轉(zhuǎn)折端的塑性層內(nèi)往往形成從屬褶皺，顯示層內(nèi)物質(zhì)向轉(zhuǎn)折端流動(dòng)的特征。,（3）縱彎褶皺中的劈理,在強(qiáng)硬層與軟弱層相間的情況下，劈理將

12、在不同的巖層中發(fā)生折射。,高韌性差的巖層組合,低韌性差和平均韌性大的巖層組合,強(qiáng)烈壓扁作用下近于平行的軸面劈理,低韌性差和平均韌性大的巖層組合,2. 橫彎褶皺作用,巖層受到與層面垂直的外力作用而形成褶皺的過程。 底辟構(gòu)造是一種典型的橫彎褶皺作用。,橫彎褶皺中的應(yīng)力軌跡,主應(yīng)力,?1,,?3,,剪應(yīng)力,橫彎褶皺作用,橫彎褶皺作用引起的彎流作用請(qǐng)注意：層間小褶皺的軸面產(chǎn)狀正好與彎滑褶皺作用引 起的層間小褶皺產(chǎn)狀相反,

13、3. 剪切褶皺作用,特點(diǎn)：（1）被動(dòng)褶皺作用（2）褶皺層中發(fā)生平面應(yīng)變，同一剪切面上各處的應(yīng)變值相等；（3）相似褶皺,剪切褶皺作用模式,滑動(dòng)方向垂直于褶皺層不均勻差異滑動(dòng)形成的剪切褶皺,沿著與褶皺層斜交的滑動(dòng)形成理想的相似褶皺,4. 柔流褶皺作用,發(fā)生在具有高韌性和低粘滯度的巖石中，常用來說明其生成時(shí)的物理化學(xué)環(huán)境。,形成于下構(gòu)造層次的柔流褶皺,疊加褶皺三種基本干擾形式和特殊的干擾形式,同一巖層受到不同方向褶皺作用改造的現(xiàn)象。,七