第9章 褶皱-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。
构造地质学知识点
区别：（1）前者推覆体后部被正断层或主体滑动断层所切了，后者推覆体后部被更老的逆断层所切;（2）前者主体断层面向凹陷区倾斜，后者主体断层面向隆起区倾斜;
平移断层派生构造及其对断层动向的判定：
产生原因：平移断层的剪切运动，派生出次级应力场，进而形成张裂，剪裂以及拖褶皱等派生构造。
动向判定（因无对应图故只标页码解释于P115，图在反面）
推覆构造(构造窗/飞来峰)：倾角平缓，规模较大，推覆距离较远的复杂逆掩断层。
老地层推覆于新地层之上；
构造窗：与周围岩石均为断层接触，中心为原地岩块；
飞来峰：与周围岩石均为断层接触，中心为外来岩块；
第ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ章 节理的成因分析
节理共轭的判别标志：1、相反的剪切旋向。相向运动象限为σ1所在，相背运动象限为σ3所在，称为运动协调； 2、挤压象限钝化;3、节理反旋向互切;4、节理尾部有折尾,分叉现象, 交界处有菱形结环5、锯齿状追踪张裂
特征：盐层上涌，使其上覆岩层发生侧向拉伸作用，从而形成顶薄褶皱。进一步的拉伸作用还会使上覆岩层被拉断，发展成为正断层、地堑等构造
相似褶皱与顶厚褶皱的差别：
不仅在形态上不完全相同（只有一点相同，即轴部厚度大于翼部厚度），而且在形成机制上也有差别。
顶厚褶皱形成过程中岩层内部的物质运动(不论顺层流动还是切层流动)受上下层面所限制，属层内流动，而且在宏观上没有形成滑动面。
（产生这种力的原因可以是地壳升降运动，岩浆的上拱作用，盐层及其他高塑性岩层的顶托(底辟)运动、以及沉积过程中发生的同沉积褶皱作用等。）
底辟构造
一种典型的横弯褶皱作用。
成因：核部盐层比重小于上覆岩层，因此对于上覆岩层的重压(静岩压力)非常敏感；盐层粘度小于上覆岩层，因此，在力的作用下盐层十分容易发生固态流动。这两方面特点的结合就产生了底辟作用，底辟作用是底辟构造产生和发展的原因。
平移断层派生构造及其对断层动向的判定：
产生原因：平移断层的剪切运动，派生出次级应力场，进而形成张裂，剪裂以及拖褶皱等派生构造。
动向判定（因无对应图故只标页码解释于P115，图在反面）
推覆构造(构造窗/飞来峰)：倾角平缓，规模较大，推覆距离较远的复杂逆掩断层。
老地层推覆于新地层之上；
构造窗：与周围岩石均为断层接触，中心为原地岩块；
飞来峰：与周围岩石均为断层接触，中心为外来岩块；
第ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ章 节理的成因分析
节理共轭的判别标志：1、相反的剪切旋向。相向运动象限为σ1所在，相背运动象限为σ3所在，称为运动协调； 2、挤压象限钝化;3、节理反旋向互切;4、节理尾部有折尾,分叉现象, 交界处有菱形结环5、锯齿状追踪张裂
特征：盐层上涌，使其上覆岩层发生侧向拉伸作用，从而形成顶薄褶皱。进一步的拉伸作用还会使上覆岩层被拉断，发展成为正断层、地堑等构造
相似褶皱与顶厚褶皱的差别：
不仅在形态上不完全相同（只有一点相同，即轴部厚度大于翼部厚度），而且在形成机制上也有差别。
顶厚褶皱形成过程中岩层内部的物质运动(不论顺层流动还是切层流动)受上下层面所限制，属层内流动，而且在宏观上没有形成滑动面。
（产生这种力的原因可以是地壳升降运动，岩浆的上拱作用，盐层及其他高塑性岩层的顶托(底辟)运动、以及沉积过程中发生的同沉积褶皱作用等。）
底辟构造
一种典型的横弯褶皱作用。
成因：核部盐层比重小于上覆岩层，因此对于上覆岩层的重压(静岩压力)非常敏感；盐层粘度小于上覆岩层，因此，在力的作用下盐层十分容易发生固态流动。这两方面特点的结合就产生了底辟作用，底辟作用是底辟构造产生和发展的原因。
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:
08-褶皱
Structural Geology
8 褶皱的成因分析
8 Mechanism of fold
一 褶皱的形成机制（Mechanism）
1 纵弯褶皱作用（Buckling） 2 横弯褶皱作用（Bending） 3 剪切褶皱作用（Shear folding） 4 柔流褶皱作用（Gliding） 5 膝折作用（Kinking） 6 压扁作用（Flattening）
岩层难以发生流动，仍形
成平行褶皱；而软岩层容
易发生流动并去充填由于
层间滑动形成的虚脱空间， 从而形成与硬岩层褶皱形 态不同的顶厚褶皱
褶皱的成因分析
1 纵弯褶皱作用 弯流作用的特点：
一 褶皱的形成机制
★ 弯流作用
☆ 当硬岩层中夹有一大层层理发育并相对容易流动的
韧性岩层时，物质的流动并不顺其微层理发生层间差异 流动，而是在主褶皱的翼部和转折端形成从属褶皱，这 些从属褶皱显示了层内物质向转折端流动的特征。
5 膝折作用
一 褶皱的形成机制
主要发生在岩性较均一的脆性薄岩层或面理化岩 石中，脆性薄岩层在一定围岩的限制下，受到与层理 或面理平行或稍微斜交的压应力作用，使岩层发生层 间滑动，但又受到某种限制，常常使滑动面发生急剧 转折，即相当于轴面的膝折面折转而成尖棱褶皱
褶皱的成因分析
5 膝折作用
一 褶皱的形成机制
二 褶皱构造的观察和研究
褶皱的成因分析
一 褶皱的形成机制
褶皱的形成经历了一个漫长、复杂的变形过程，它 的形成与多种内在的和外在的因素有关： ★ 受力状态 ★ 变形环境 ★ 岩层的岩石力学性质 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
8 褶皱的成因分析
8 Mechanism of fold
一 褶皱的形成机制（Mechanism）
1 纵弯褶皱作用（Buckling） 2 横弯褶皱作用（Bending） 3 剪切褶皱作用（Shear folding） 4 柔流褶皱作用（Gliding） 5 膝折作用（Kinking） 6 压扁作用（Flattening）
岩层难以发生流动，仍形
成平行褶皱；而软岩层容
易发生流动并去充填由于
层间滑动形成的虚脱空间， 从而形成与硬岩层褶皱形 态不同的顶厚褶皱
褶皱的成因分析
1 纵弯褶皱作用 弯流作用的特点：
一 褶皱的形成机制
★ 弯流作用
☆ 当硬岩层中夹有一大层层理发育并相对容易流动的
韧性岩层时，物质的流动并不顺其微层理发生层间差异 流动，而是在主褶皱的翼部和转折端形成从属褶皱，这 些从属褶皱显示了层内物质向转折端流动的特征。
5 膝折作用
一 褶皱的形成机制
主要发生在岩性较均一的脆性薄岩层或面理化岩 石中，脆性薄岩层在一定围岩的限制下，受到与层理 或面理平行或稍微斜交的压应力作用，使岩层发生层 间滑动，但又受到某种限制，常常使滑动面发生急剧 转折，即相当于轴面的膝折面折转而成尖棱褶皱
褶皱的成因分析
5 膝折作用
一 褶皱的形成机制
二 褶皱构造的观察和研究
褶皱的成因分析
一 褶皱的形成机制
褶皱的形成经历了一个漫长、复杂的变形过程，它 的形成与多种内在的和外在的因素有关： ★ 受力状态 ★ 变形环境 ★ 岩层的岩石力学性质 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
基础地质学 第九章 地质构造 (六)面理、线理
2、帮助确定大型褶皱的性质以及岩层层序
如果轴面劈理与其所在褶皱是同期纵弯褶皱 作用产生的,两者具有如下关系: 劈理与层理所交的锐角一般指示相邻岩层的运 动方向。如劈理位于纵弯褶皱的一翼,则其向上 锐角指示相邻岩层向背斜顶部运动。
3、帮助确定断层两盘运动方向
与断层有关的劈理常与断面交成锐角,其尖端指向对盘岩 块运动的方向 。
早期阶段
原始层理S0作 为运动面,在 递进的弯褶皱 过程中发生弯 曲,并越来越 紧闭(图A),进 而产生近于平 行褶皱轴面的 劈理或片理 (图B)。这时 层理仍大体保 持连续性,只 显示部分或初 步的置换。
中期阶段
随着挤压的加 强,两翼层理 的产状与新生 的轴面面理 (S1)之间的夹 角愈来愈小, 强硬岩层被拉 断,发生石香 肠化及片内褶 皱(图C)。这 时,原始层理 的连续性已逐 渐丧失,新生 的平行面状构 造已开始取得 主导地位。
四、面理置换
岩石的变形过程中，新形成的面理取代先存面理的现象。 新形成的面理往往是劈理，而先存面理可以是劈理（如流 劈理），也可以是层理。 破劈理(S )
1
原生层理(S0)
新疆阿克陶县克孜勒塔格J1砂岩中的面理置换
构造置换是指岩石的一种构造在经过递 进变形之后被另一种构造所代替的现象。 在变形地质体的演化过程中,最常见和最重 要的构造置换是面状构造的置换,线状构造 也相应发生置换。 面状构造的置换首先是层理的置换,即原生 层理在褶皱发育过程中被新生的轴面劈理 或轴面片理所置换。层理的置换过程大体 可分为三个阶段： 早期阶段 ; 中期阶段 ; 晚期阶段 。
（二）、劈理的分类
劈理分类包括传统分类和劈理结构分类
1、传统分类：流劈理、滑劈理、破劈理 2、结构分类：根据劈理域和微劈石的 特征分为连续劈理和不连续劈理两大类 （1）连续劈理：板劈理、千枚理、片理（2不连续劈理：褶劈理（带状和分隔
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一、纵弯褶皱的发育机制
岩层受到顺层的挤压应力作用，而引起的 弯曲作用。
单层岩层的褶皱发育机制——毕奥特主波长理论
毕奥特主波长理
论：初始主波长 与应力大小没有 直接关系，主要 与强硬层与介质 的粘度比的立方 根成正比；与强 硬层原始厚度成 正比。
当 / 0 50时，形成肠状褶皱
韧性较大
韧性很小
韧性稍大
2、顺层褶皱作用：由平行层面的剪切而调节层的 弯曲，分为弯滑褶皱作用和弯流褶皱作用。
弯滑褶皱作用： 剪切应变集中于 层面之间； 弯流褶皱作用： 剪切应变透入性 地散布于整个层 中，宏观上没有 显著的滑动面。
顺层褶皱作用特点： （1）是一种平面应变； （2）形成平行褶皱，没有中和面； （3）褶皱面上线理与褶皱轴的夹角在变形 前后不变； （4）在弯流褶皱的正交剖面上，转折端无 剪应变，拐点剪应变最大（图9-16）。
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
zgu13
1500 683 1520 683 1540 683
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特点（参看图9-35）：
（1）两翼的倾角上部平缓，向下变陡，总 体为开阔褶皱； （2）岩层厚度在背斜顶部薄，向两翼增大， 向斜中心部位厚度最大； （3）背斜顶部沉积浅水的粗粒物质，向斜 中心部位沉积颗粒变细，反映深水沉积； （4）常在一侧或两侧伴生有同沉积滑塌构 造
第九章 褶皱-成因分析
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1.50
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2.00
2.00
2.50
2.50
3.00
3.00
3.50
3.50
底劈上覆岩层顶部断层的模拟实验示意图
L XL 0.00
1200 683
1220 683
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lao5
1360 683
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1460 683
1480 683
中不变，典型的相似褶皱； （4）轴面两侧相对剪切方向相反。
第九章 褶皱-成因分析
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
柔流褶皱作用
柔流褶皱作用：固态流变状态下的褶 皱作用，发生在具有高韧性和低黏度 的岩石中，岩石发生粘滞性流动，从 而形成柔流褶皱。
流动和
滑动是 分析褶 皱作用 形成机 制的基 础。
第九章 褶皱-成因分析
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
纵弯褶皱作用
一、纵弯褶皱的发育机制 二、纵弯褶皱的应变分布形式与小型构造 三、压扁作用对纵弯褶皱的影响 四、纵弯褶皱中发育的劈理型式
4.00
4.00
4.50
4.50
济阳坳陷桩西潜山crossline683三维地震剖面
5.00 5.00
底辟构造和同沉积褶皱
是横弯褶皱作用两种不同 的构造表现形式。
同沉积褶皱是在岩层沉积的
同时边沉积边褶皱而形成。
同沉积褶皱的形态影响了沉
积过程中沉积物的岩相、厚 度以及结构、构造等方面的 特点。
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。
在层流条件下，柔流褶皱仍有规律可 循，实际上是一种剪切褶皱。 紊流条件下，褶皱复杂，研究困难。
岩浆岩烘烤边的柔流褶皱
大理岩中的柔流褶皱
片麻岩中的柔流褶皱
第十六章 褶皱-成因分析
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
膝折褶皱作用
膝折褶皱作用：是一 种兼具弯滑褶皱作用 和剪切作用两种特征 的特殊的褶皱作用。
1、高韧性差
三角形劈理组合，辽宁大连
压扁作用增强
2、低韧性差，且平均韧性大
第九章 褶皱-成因分析
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
横弯褶皱作用
岩层受到与岩层垂直的应力作用发生弯曲 的行为，称为横弯褶皱作用。
横弯褶皱的特点
（1）褶皱岩层侧向上处于拉伸状态，各岩 层没有中和面； （2）如果岩层具有一定韧性，可形成顶薄 褶皱，如果是脆性岩层，可引发断裂，于 背斜顶部产生地堑；若为穹状构造，可形 成放射状或环状正断层； （3）横弯褶皱作用引起的弯流作用使岩层 物质从顶部向翼部流动。
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
剪切褶皱作用
剪切褶皱作用： 又称滑褶皱作用， 是岩层沿一系列 与层面交切的密 集面发生不均匀 的剪切形成的相 似褶皱。 发育于韧性较大 的岩层中，且各 岩层韧性差小。
剪切褶皱作用的变形主要特点 （1）是一种平面应变； （2）剪切面平行于褶皱轴面； （3）平行轴面的岩层厚度在变形
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。
第九章 褶皱-成因分析
褶皱的几何形态多样，具有不同的分 类，每一种褶皱应该具有不尽相同的 成因机制。可以认为，不同的褶皱形 态主要应力作用的方式、岩石力学性 质有关。但具体的褶褶皱成因与褶皱 作用过程又是不易研究的。这方面 Donath(1964)、Ramsay(1967)、Biot(1965) 都做出过贡献。
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
二、纵弯褶皱的应变分布型式与小型构造
纵弯褶皱内各部分的应变特征取决于岩层 的弯曲方式，亦即弯曲方式不同，则纵弯 褶皱内的应变分布型式和小型构造就会不 同。 弯曲方式可分为： 1、中和面褶皱作用 2、顺层褶皱作用
1、中和面褶皱作用：由于层的切向长度变 化而形成的褶皱。
特点： （1）是一种平面 应变； （2）形成平行褶 皱； （3）外弧伸长， 内弧缩短，岩层 中部有一中和面。 （4）褶皱面上的 线理有所变化。