褶皱的成因分析
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【构造地质学】第9章 褶皱的成因分析
• 褶皱主波长与力的大小无关，只与介质的力学 性质有关。
• 褶皱主波长与褶皱层厚度d成正比、与强硬层和 软弱层的粘度比的立方根成正比，厚度、粘度 比越大，褶皱的波长就越大。
当强硬层与介质的能干性差大时，形成肠状褶皱。 当强硬层与介质的能干性差小时，形成尖圆褶皱。
不同能干性差 的褶皱形态
褶皱层厚度变大， 波长和波幅变小， 褶皱越不明显。
横弯褶皱作用
第二节
横弯褶皱作用
岩层受到与层理面 垂直的应力作用而 发生的弯曲。
横弯褶皱的基本特征
作用力方向垂直于层面；
岩层总体处于拉伸状态，一般 不存在中和面；
褶皱型式为顶薄褶皱（IA）； 层面间物质流动：顶薄，翼厚；
层间从属褶皱为反向牵引褶皱， 判断方向：背离转折端方向。
• 底劈构造：是一种特殊褶皱， 是地下低粘度易流动物质因浮 力自下而上刺穿上覆岩层，引 起上覆岩层上拱的构造。底劈 构造是一种盐丘构造、储油构 造，具有重要的经济价值。
• 原始层理（S0）只作为标志面，不起任何控 制作用，由于差异剪切而产生被动弯曲；
• 变形每一点都是平面应变；
• 剪切面平行于褶皱轴面；
• 典型的相似褶皱，顶厚翼薄；
• 形成于深层次高级变质岩系或高韧性岩系 （如含盐岩层）或大型韧性剪切带中。
• 成因上兼具弯滑和剪切作用 两种特征；
• 形成于岩性均一的脆性薄层 岩层或面理化岩层中，如板 岩、片岩等 ；
第九章 褶皱的成因分析
• 褶皱的形成经历漫长、复杂的变 形过程, 它们的形成与内在和外 在因素有关; 褶皱的形成方式与 受力状态、变形环境以及岩层岩 石力学性质有着密切的关系。
• 在不同条件和环境下, 褶皱的类 型、形态、样式是不同的。根据 褶皱的形成条件、褶皱类型及形 态，可将褶皱的形成机制分为： 纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、 剪切褶皱作用、柔流褶皱作用。
• 褶皱主波长与褶皱层厚度d成正比、与强硬层和 软弱层的粘度比的立方根成正比，厚度、粘度 比越大，褶皱的波长就越大。
当强硬层与介质的能干性差大时，形成肠状褶皱。 当强硬层与介质的能干性差小时，形成尖圆褶皱。
不同能干性差 的褶皱形态
褶皱层厚度变大， 波长和波幅变小， 褶皱越不明显。
横弯褶皱作用
第二节
横弯褶皱作用
岩层受到与层理面 垂直的应力作用而 发生的弯曲。
横弯褶皱的基本特征
作用力方向垂直于层面；
岩层总体处于拉伸状态，一般 不存在中和面；
褶皱型式为顶薄褶皱（IA）； 层面间物质流动：顶薄，翼厚；
层间从属褶皱为反向牵引褶皱， 判断方向：背离转折端方向。
• 底劈构造：是一种特殊褶皱， 是地下低粘度易流动物质因浮 力自下而上刺穿上覆岩层，引 起上覆岩层上拱的构造。底劈 构造是一种盐丘构造、储油构 造，具有重要的经济价值。
• 原始层理（S0）只作为标志面，不起任何控 制作用，由于差异剪切而产生被动弯曲；
• 变形每一点都是平面应变；
• 剪切面平行于褶皱轴面；
• 典型的相似褶皱，顶厚翼薄；
• 形成于深层次高级变质岩系或高韧性岩系 （如含盐岩层）或大型韧性剪切带中。
• 成因上兼具弯滑和剪切作用 两种特征；
• 形成于岩性均一的脆性薄层 岩层或面理化岩层中，如板 岩、片岩等 ；
第九章 褶皱的成因分析
• 褶皱的形成经历漫长、复杂的变 形过程, 它们的形成与内在和外 在因素有关; 褶皱的形成方式与 受力状态、变形环境以及岩层岩 石力学性质有着密切的关系。
• 在不同条件和环境下, 褶皱的类 型、形态、样式是不同的。根据 褶皱的形成条件、褶皱类型及形 态，可将褶皱的形成机制分为： 纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、 剪切褶皱作用、柔流褶皱作用。
第九章褶皱的成因分析
第九章褶皱的成因分析褶皱是指物体表面或内部形成凹陷或凸起的纹理，通常是由压力或拉伸力引起的。
褶皱现象广泛存在于自然界和人造物中，例如山脉的褶皱、地壳的褶皱、纸张的褶皱等。
本章将从力学角度对褶皱的成因进行分析。
首先，介绍褶皱的基本概念。
褶皱是由内部或外部施加的力引起物体的变形而形成的，这种变形通常表现为凹陷或凸起的形态。
褶皱可以是稳定的，也可以是暂时的，取决于物体的材料性质和力的作用方式。
其次，介绍褶皱的成因。
褶皱的主要成因有以下几个方面：1.压缩力：当物体处于受到压缩力作用的状态时，会产生褶皱现象。
这是因为压缩力的作用会使物体的体积减小，而物体的表面积保持不变，从而引起物体表面的褶皱。
2.拉伸力：当物体受到拉伸力作用时，会发生褶皱。
拉伸力的作用会使物体的长度增加，而宽度保持不变，从而导致物体表面产生皱纹。
3.弯曲力：弯曲力是指物体在受到外力作用下发生弯曲。
当物体弯曲到一定程度时，其表面会发生褶皱，形成明显的皱褶纹理。
4.温度变化：温度的变化也可以引起物体的褶皱。
当物体的温度发生变化时，物体内部不同部位的热胀冷缩不同，从而导致物体表面出现褶皱。
以上是褶皱的主要成因，不同的成因会导致不同类型和形态的褶皱。
在自然界中，地壳的褶皱是由于板块运动引起的，山脉的褶皱是由于地质作用和构造活动产生的。
在人造物中，纸张的褶皱是由于机械压力和拉力引起的。
最后，总结褶皱的成因分析。
褶皱是由力的作用导致物体产生形变而形成的纹理。
压缩力、拉伸力、弯曲力和温度变化是褶皱的主要成因，不同成因会引起不同类型和形态的褶皱。
了解褶皱的成因分析对于理解物体形变和力的作用具有重要意义，同时也为后续探究褶皱的应用提供了基础。
第九章 褶皱的成因分析
在转折端处无剪应变，在拐点处应变最强。 4）、伴生小构造：弯滑作用中可在层面上形成垂直褶轴的擦痕、 翼部形成层间不对称小褶皱、层间破碎带或层内斜交层面的张裂隙、 转折端形成虚脱空间。 弯流作用中可形成反扇形流劈理。
三、压扁作用对纵弯Байду номын сангаас皱的影响
压扁与层的弯曲存在此消彼长的关系，可形成无根钩状褶皱等。
当强硬层与介质的能干性差小时，形成尖圆褶皱。
不同能干性差的 褶皱形态：
褶皱层厚度变 大，波长和波 幅变小，褶皱 越不明显。
3．多层岩层的褶皱发育机制
（1）接触应变带：强硬层褶皱对软弱层的影响程度从最大到消 失的 带状 区域范围，其宽度相当于强硬层的一个初始主波长。
（2）强硬层间的距离对褶皱形态的影响：
2、 内部伴生的小构造特点： 岩石韧性很小时，抗张强度差，发生脆性 破裂，外侧形成张节理呈正扇形分布；内 侧形成顺层张裂，为脉体充填时则呈顺层 张裂脉分布。
岩石韧性中等时，抗剪强度差，形成共轭 剪裂。其内侧共轭剪裂可发展为逆冲断层； 外侧共轭剪裂可发展为顶部地堑。
岩石韧性大时，外侧因拉伸而变薄或形成 平行层理的流劈理；内侧因挤压而加厚， 可形成正扇形劈理，也可形成次级小褶皱。
第二节
一、 纵弯褶皱发育机制 1． 主波长理论：
纵弯褶皱作用
W=2d√ 1/62 褶皱主波长与力的大小无关，只与介质的力学性质有关。 褶皱主波长与褶皱层厚度d成正比、与强硬层和软弱层的粘度 比的立方根成正比，厚度、粘度比越大，褶皱的波长就越大。
2、单层褶皱的发育机制
当强硬层与介质的能干性差大时，形成肠状褶皱。
压扁作用：岩层受水平挤压作用发生纵弯褶皱过程中，引起平行 于主压应力方向的缩短和垂直于主压应力方向的伸长，该作用即为 压扁作用。 压扁作用始终存在于整个褶皱作用过程中，对褶皱的应变状态有 不同程度的影响，因而可使褶皱形态及其内部构造有多样变化。 1、压扁作用发生在褶皱前---均匀压扁 使岩层均匀缩短厚度增大，各点应变椭球体压扁面垂直于层面。 2、压扁作用发生在褶皱中—顺层缩短叠加上弯流褶皱应变形式 1）、若岩层间韧性差异大，强硬层失稳前无压扁作用发生， 形成IB型平行褶皱；后期压扁作用可使IB型褶皱转变为肠状褶皱。 2）、若岩层间韧性差异小，即韧性均一，扁作用可在强硬层 失稳前发生，且一直持续到褶皱后期。 3、压扁作用发生在褶皱后—纵向置换形成轴面劈理 褶皱后的压扁作用，使各点应变椭球体压扁面和轴面近于平行。 4、压扁作用的结果：可使褶皱翼部变薄、变陡、转折端加厚， 使褶皱形态由平行褶皱向相似褶皱发展。使夹于层间的强硬层在褶 皱翼部被拉断形成石香肠、透镜体；在转折端形成无根钩状褶皱。 最终形成轴面劈理，实现纵向构造置换。
第9章 褶皱-成因分析
尖圆状褶皱，窗棂构造
能 干 性 相 差 小 协 调 褶 皱 能 干 性 相 差 大
压扁的平行褶皱 压扁不显示波长 相似褶皱 尖棱褶皱，顶厚褶皱 膝折褶皱，顶厚褶皱
思考题
褶皱与背形向形、背斜向斜的区别 对褶皱在正交剖面上的描述 对褶皱在平行枢纽方向上的描述 褶皱的位态分类和褶皱的形态分类 褶皱的组合型式有哪些
主要发育于岩性均一 的脆性薄层岩层或片 理化岩石中。 在有一定围岩限制的 条件下形成。
思考题
1、基本概念：纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、
剪切褶皱作用、柔流褶皱作用、膝折褶皱 作用、毕奥特主波长理论、接触应变带、 中和面褶皱作用、顺层褶皱作用。 2、简述纵弯褶皱的应变分布形式与小型构 造。 3、纵弯褶皱作用与横弯褶皱作用的主要区 别。
顺层剪切作用形 成的小构造
其 它 的 小 构 造
三、压扁作用对纵弯褶皱的影响
压扁作用伴随着褶皱作用，压扁作用与失稳弯曲存在互为 消长的关系。当韧性差小，平均韧性大时，压扁在前，并 延续到褶皱后期；反之，失稳弯曲在前。
四、纵弯褶皱中发育的劈理型式
纵弯褶皱作用常发育劈理，它们是褶皱的 伴生构造，也反映了褶皱层的应变型式。 Ramsay以两种典型现象为例，作了分析和 论证。 1、高韧性差 2、低韧性差
当 / 0 10时，形成肿缩式褶皱
多层岩层的褶皱发育机制：
强硬层与软弱层相间组成的 褶皱，其形态不仅与各层的 能干性有关，而且也取决于 相邻强硬层的互相影响的程 度。互相影响的程度又取决 于强硬层间的距离及褶皱层 的接触应变带的宽度。
接触应变带的概念：强硬层发生褶
皱时，其周围的软弱层发生不同的 构造反映，强硬层所能影响到的周 围软弱层的范围，叫接触应变带。 根据兰姆赛的研究，比较明显的接 触应变带的宽度，大约相当于强硬 层的一个初始主波长的大小。 在多层岩系中，各层褶皱的褶皱形 态与它们的接触应变带的影响范围 有关。
9第九章 褶皱的成因分析
岩浆侵入穿刺/ 底劈构造
当岩浆上升, 侵入围 岩, 使上覆岩层发生 拱曲时, 则可形成岩 浆底辟/穿刺。
横弯褶皱之二 —同沉积褶皱
同沉积褶皱－岩层边 沉积边形成褶皱。
同沉积褶皱特征： 1）两翼产状倾角平 缓，总体为开阔褶皱； 2）岩层厚度背斜顶 薄，翼部厚；向斜核 部厚度大； 3）背斜顶部沉积物 为浅水粗粒物质，向 斜中心变细； 4）伴随滑塌断层。
(6)在厚层韧性岩层(如泥岩)夹薄层强 硬岩层(如石英砂岩)组成的岩系受到侧向顺 层挤压尚未发生褶皱时, 岩系先整体平行主 压应力方向压缩, 垂直主压应力方向伸长使 厚度略增; 在持续挤压下, 韧性厚岩层继续 压缩,而其间的薄层强岩层则形成一系列小 褶皱以适应压缩; 随着整个岩系在纵弯褶皱 作用下形成大型主褶皱, 这时强硬薄岩层中 的小褶皱整体地也随主褶皱而弯曲, 这些小 褶皱在枢纽部位仍保持对称式(M型), 在两 翼则变为不对称褶皱(左翼为Z型, 右翼为S 型) 。这一理论较为圆满地解释了层间小褶 皱不仅发育于大褶皱翼部, 也发育在大褶皱 的枢纽部位这一现象。
(4) 在侧向挤压力 作用下, 软岩层发生 强烈层内流动, 可产 生线理、劈理(兼有 变质作用)等小构造;
如果软岩层中夹有 脆性的薄层, 还可形 成构造透镜体。
纵弯褶皱中发育的劈理型式
可形成正扇形劈理、反扇形劈理、 轴面劈理和劈理折射等。
褶皱中劈理与层理关系的应用实例
利用劈理与层理关系判 断正常地层和倒转地层；
第一节 纵弯褶皱作用
1.纵弯褶皱作用的概念:
原始水平状态的岩层, 在受到侧向的顺层挤压力的作 用后发生褶皱弯曲叫做纵弯褶皱作用。
2. 单层岩层的纵弯褶皱作用:
在结构均一的单层板状材料侧面画上几排小圆,侧向挤 压使板状材料褶皱弯曲, 其面的小圆有以下情况:
为什么皮肤会产生皱褶？
为什么皮肤会产生皱褶？
随着年龄的增长，皮肤会逐渐出现皱褶，这是许多人面临的常见问题。
那么，为什么皮肤会产生皱褶？以下将从生理、环境和生活方式等几
个方面来解答这个问题。
一、年龄因素
随着年龄的增长，我们的皮肤会逐渐失去弹性。
在皮肤深层，胶原蛋
白和弹力纤维会逐渐减少，这会导致皮肤松弛，形成皱褶。
此外，年
龄还会降低皮肤的水分含量，使得皮肤失去润滑保护，加速皱纹的产生。
二、环境因素
日常生活中的环境因素也对皮肤产生皱褶起到了一定的影响。
阳光中
的紫外线是皮肤老化的主要原因之一，它会破坏皮肤中的弹性纤维和
胶原蛋白，使得皮肤出现皱纹。
此外，长时间暴露在空调和暖气等干
燥环境中，也会使皮肤缺乏水分，从而加速皱纹的形成。
三、生活方式
不良的生活习惯也会导致皮肤皱褶的出现。
抽烟和饮酒是常见的不良
习惯，它们会破坏皮肤中的胶原蛋白和弹力纤维，使皮肤变得粗糙和
松弛，形成皱褶。
此外，缺乏运动和不合理的饮食也会降低皮肤的弹
性和光滑度，促进皱纹的出现。
四、情绪压力
长期的情绪压力也是导致皮肤皱褶的一个重要因素。
当我们处于紧张、焦虑或压力大的状态时，身体会产生一种叫做皮质醇的荷尔蒙，它会
破坏皮肤中的胶原蛋白，导致皮肤出现皱纹。
总结起来，为什么皮肤会产生皱褶主要是由年龄、环境和生活方式等
多个因素共同作用而成。
要保持皮肤的健康，我们需要注意保护皮肤
免受紫外线的伤害，保持良好的生活习惯，积极调节情绪，注意补充
皮肤所需的水分和营养。
只有这样，我们才能拥有年轻、平滑的皮肤。
构造地质之褶皱
平卧褶皱：岩层平卧，核 心部位较老，两翼较新
斜卧褶皱：岩层斜卧，核 心部位较老，两翼较新
2
褶皱的要素
褶皱的核部
01 02 03 04
01
核部是褶皱的中心部分，是褶皱 的弯曲部分
02
核部的岩石受到挤压，形成褶皱 的弯曲形态
03
核部的岩石强度较高，不易变形， 形成褶皱的轴部
04
核部的岩石受到挤压，形成褶皱 的轴部，是褶皱的重要组成部分
风化作用：地表的风化作用对岩 层的侵蚀和破坏
火山活动：火山喷发和岩浆侵入 对岩层的破坏和变形
冰川作用：冰川活动对岩层的侵 蚀和破坏
褶皱的类型
背斜褶皱：岩层向上弯曲， 核心部位较老，两翼较新
向斜褶皱：岩层向下弯曲， 核心部位较新，两翼较老
直立褶皱：岩层直立，核 心部位较老，两翼较新
倒转褶皱：岩层倒转，核 心部位较新，两翼较老
部分之一。
轴面可以是平面，也 轴面是褶皱的变形面， 轴面与褶皱的弯曲
可以是曲面，取决于 其变形程度决定了褶 方向垂直，是褶皱
褶皱的弯曲程度。 皱的形态和规模。
的弯曲中心线。
3
褶皱的实例分析
褶皱的野外观察
01
观察褶皱的形态和 规模
03
观察褶皱的形成过 程和演化历史
05
观察褶皱与矿产资 源的关系
02
预防这些灾害
褶皱的成因分析
地壳运动：地壳的挤压、拉伸、 01 剪切等作用形成褶皱
岩性差异：不同岩性的岩石在受 02 力时产生不同的变形，形成褶皱
流体压力：地下流体的压力变化 03 导致岩石变形，形成褶皱
温度变化：岩石的热胀冷缩导致 04 变形，形成褶皱
谢谢
褶皱的几何分析
褶轴：
圆柱状褶皱：一轴线平行自身 移动形成的弯曲面。
非圆柱状褶皱：凡不属于上述 特征的褶皱，其中有一特殊类 型即圆锥状褶皱。它是由一轴 线一端固定，以某一皱的大小（正交剖面上）
一． 等轴褶皱：长：宽 = 1：1（穹隆、构造盆地）
01
二． 短轴褶皱：长：宽 = 3：1
不同级别的褶皱往往成复背斜和复 向斜构造，是造山带强烈地带主要 构造样式。
复背斜和复向斜概念。
22
（二）侏罗山式褶皱（Juratype folds）
又称过度型褶皱，其代表性构造是 隔档式与隔槽式褶皱，隔档式褶皱 又称梳状褶皱。 其成因是沉积盖层在刚性基底的软 弱层上滑脱变形或薄皮滑脱的结果， 属于造山带前陆的构造现象。 我国湘、鄂西、黔北和川东发育外， 在湘赣一带也广泛发育。（示图）
F1的轴面变形影响不大，而β1再褶皱， 呈有规律的起伏，表现为穹盆相间的构造， 类似两个波叠加，波峰+波峰=峰更高， 波谷+波谷=谷更低，波峰+波谷=中和， 相当一个鞍部。
26
型、a2⊥s1（或大角相 交） B1∧b2成中等或大 角度相交
F1常为紧闭或等斜的斜 歪褶皱，平卧褶皱，S1 与翼一起褶皱，B1也同 时褶皱，形成平面上的 新月型或蘑菇型褶皱。
7. 脊线：同一褶皱面上最高点的连线
8. 拐点：由向形向背形转折 过渡(公共翼上)的几何点
槽线：同一褶皱面上最低点的连线
2
第二节 描述
褶皱的
一．正交剖面上褶皱的形态
正交剖面（横截面）－垂直褶 皱枢纽的剖面
一．按转折端的形态分类
1. 圆弧褶皱 2. 尖棱褶皱 3. 箱状褶皱 4. 挠曲（膝折）
3
新第三系红 层中的大型 箱状褶皱
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纵弯褶皱的成因机制
主导波长理论
设有一厚度为d的高粘度（μ1）强硬层夹于低粘 度（μ2）的软弱岩层中，使其受侧向挤压而发 生纵弯作用。
W 2d 3 1 62
式中：d－强硬层的厚度，μ1，μ2 －强硬层和软 弱层的粘度（μ1>μ2）。 褶皱主波长与力的大小无关，只与介质的力学 性质有关。 褶皱主波长与褶皱层厚度d成正比、与强硬层和 软弱层的粘度比的立方根成正比，厚度、粘度 比越大，褶皱的波长就越大。
形成条件：地壳的下构造层次，温度和压力增高，各层岩石均显示很大韧性。 岩石间的韧性差异很小，趋向于均一。
流动褶皱和滑动褶皱
流动：是指物质的连续 位移（A）。 滑动：是指物质沿着许 多一定间隔的不连续面 的位移（B）。
纵弯褶皱和横弯褶皱
纵弯褶皱：是在平行于岩层的水平挤压作用下，岩层失稳而 弯曲，称为纵弯褶皱。（左图） 横弯褶皱：是指在垂直于岩层的作用力的作用下使岩层发生 弯曲，称为横弯褶皱。 （右图）
纵弯褶皱作用
第一节
岩层在受到侧向的顺层挤压力的作用后发生褶皱弯曲 叫做纵弯褶皱作用
纵弯褶皱形成的前提：岩层层理 和岩层间力学性质的差异在褶皱 形成过程中起关键作用。
1. 如果岩石在力学性质上是均匀岩石， 则产生均匀压扁； 2. 如果岩石力学性质不一致，则：强硬 层（能干层）－正弦曲线状弯曲； 软弱层（非能干层）－均匀压扁。 3. 如果两层岩石力学性质（特别是韧性） 差异较小，则两层岩石受到总体压扁 作用。
褶皱的形成方式与其受力状态、变形环境及其 岩层的变形行为密切相关
根据褶皱过程中岩层的变形行为，可以划分为：
主动褶皱（弯曲褶皱）、被动褶皱（剪切褶皱）
根据褶皱过程中物质运动方式，可以划分为：
滑动褶皱作用、流动褶皱作用
根据引起褶皱的作用力方式，可以划分为：
纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用
主动褶皱和被动褶皱
主动褶皱：褶皱的形成是通过层的力学性质和层理积极地控制着褶皱发 育，又称弯曲褶皱。
形成条件：地壳中浅构造层次（约10km以内）。
被动褶皱：层理的力学不均一性在褶皱形成过程不起主导作用，只是被 动作为变形标志，这种褶皱称为被动褶皱，它的层理并没有发生真正的 弯曲，而褶皱是通过沿平行剪切面的不均匀剪切而形成的，这种褶皱又 称剪切褶皱。
褶皱成因分析－褶皱形成机制
褶皱的形成经历漫长、复杂的变形过程, 它们的形成与内在和外在因素 有关; 褶皱的形成方式与受力状态、变形环境以及岩层岩石力学性质有 着密切的关系。 在不同条件和环境下, 褶皱的类型、形态、样式是不同的。根据褶皱的 形成条件、褶皱类型及形态，可将褶皱的形成机制分为：纵弯褶皱作用、 横弯褶皱作用、剪切褶皱作用、柔流褶皱作用。
பைடு நூலகம்
单层褶皱的发育机制
当强硬层与介质的能干性差大时，形成肠状褶皱。 当强硬层与介质的能干性差小时，形成尖圆褶皱。
不同能干性差 的褶皱形态
褶皱层厚度变大， 波长和波幅变小， 褶皱越不明显。
纵弯褶皱的应变分布型式与小型构造
纵弯褶皱的应变分布型式可 以归纳为两种模式： 中和面褶皱作用 顺层剪切作用
弯流褶皱作用 弯滑褶皱作用