构造地质学-第九章 褶皱的成因分析
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《构造地貌的形成》褶皱与断层解
《构造地貌的形成》褶皱与断层解《构造地貌的形成——褶皱与断层解》在我们生活的这个广袤地球上，有着各种各样奇特而壮观的地貌景观。
从雄伟的山脉到深邃的峡谷，从广袤的平原到起伏的丘陵，这些地貌的形成都与地球内部的力量和地质作用密切相关。
其中，构造地貌的形成是一个极其复杂而又引人入胜的过程，而褶皱与断层则是其中最为重要的两种地质构造。
首先，让我们来了解一下褶皱。
褶皱就像是地球表面的“皱纹”，是由于岩石在受到强大的挤压作用时发生弯曲变形而形成的。
想象一下，一块巨大的橡皮被两只手从两端向中间挤压，它就会弯曲、褶皱起来，岩石的褶皱形成过程与此类似。
褶皱可以分为背斜和向斜两种基本类型。
背斜是岩层向上弯曲拱起的部分，它的岩层形态就像是一个倒扣的碗。
而向斜则是岩层向下弯曲凹陷的部分，如同一个正放的碗。
在地表形态上，有时候背斜会形成山岭，向斜会形成谷地。
但这并不是绝对的，因为在长期的风化、侵蚀等外力作用下，背斜顶部由于受到张力的影响，岩石比较破碎，容易被侵蚀成谷地；而向斜槽部受到挤压，岩石坚硬，反而不容易被侵蚀，从而可能形成山岭。
褶皱的规模大小不一，小到在一块岩石上就能看到的微小褶皱，大到绵延数百甚至数千公里的巨大褶皱山脉。
比如，著名的阿尔卑斯山脉、喜马拉雅山脉等都是由大规模的褶皱构造形成的。
这些山脉不仅是地球地质历史的见证，也为人类提供了壮丽的自然景观和丰富的资源。
接下来，我们再说说断层。
断层是岩石在受到强大的压力或张力作用时发生断裂，并沿断裂面发生明显位移而形成的。
断层可以分为正断层、逆断层和平移断层。
正断层是指上盘相对下降，下盘相对上升的断层。
这种断层通常是由于地壳受到张力作用而形成的。
比如，在一些地区，由于地壳的拉伸，地层会沿着断层断裂，上盘下降形成谷地或低地。
逆断层则与正断层相反，是上盘相对上升，下盘相对下降的断层。
它通常是在地壳受到挤压作用时产生的。
逆断层常常会导致地层的重叠和加厚，在地表形成隆起的山脉或高地。
地质学第九章第三节 褶皱构造
岩层向上弯曲，核部地层较老，两侧依次对称出现 较新地层；
背斜在地面及地质图上的出露特征：由中心向两侧， 岩层由老依次对称变新.
一、褶皱的概念
4、向斜的概念及特点：
岩层向下弯曲，核部地层较新，两侧依次对称出 现较老地层；
向斜在地面及地质图上的出露特征：由中心向两 侧，岩层由新依次对称变老.
二、褶皱要素
绘制褶皱地区剖面图
一、读图及确定剖面位置
二、用铅笔在地质图中，标记剖面线切到的背斜（用 “^”）和向斜（用“ V”）的位置
三、按比例建立纵横坐标：
纵坐标起点应比区域最低点的投影点低两个厘米、
比最高点的投影点高两个厘米
四、绘制剖面地形起伏线
五、绘地质界线
先画不整合界线以上的地质界线，再画其下的地质
（一）横剖面上褶皱形态描述 3、根据褶曲曲面弯曲形态：
圆弧褶皱、尖棱褶皱、箱状褶皱、扇状褶皱、挠曲、构造阶 地
构造阶地
三、褶皱形态描述（褶皱形态类型）
（二）根据枢纽产状
水平褶皱：枢纽近于水平（枢纽倾伏角小于10°），两翼岩层 走向基本平行。 倾伏褶皱：枢纽倾伏，两翼走向不平行，同一高程的走向线向 枢纽倾伏方向汇合。 倾竖褶皱：枢纽近于直立，两翼岩层也近于直立。
复背斜和复向斜、隔挡式褶皱和隔槽式褶皱
七、如何在不同面上认识褶皱及其形态特征（绘制背 向斜的剖面图、地表出露图）
八、如何确定褶皱形成时代？
读褶皱地区地质图及绘制褶皱地区剖面图
读褶皱地区地质图
一、读图式及规格
二、读出地层层序
从地质图的图例或相应的柱状图中了解图区出露地层及层序、地层接触 关系；
从地质图中认识各个地层在地质图中的分布及延伸方向；
四、同沉积褶皱与底辟构造的概念 五、同沉积褶皱特点？
背斜在地面及地质图上的出露特征：由中心向两侧， 岩层由老依次对称变新.
一、褶皱的概念
4、向斜的概念及特点：
岩层向下弯曲，核部地层较新，两侧依次对称出 现较老地层；
向斜在地面及地质图上的出露特征：由中心向两 侧，岩层由新依次对称变老.
二、褶皱要素
绘制褶皱地区剖面图
一、读图及确定剖面位置
二、用铅笔在地质图中，标记剖面线切到的背斜（用 “^”）和向斜（用“ V”）的位置
三、按比例建立纵横坐标：
纵坐标起点应比区域最低点的投影点低两个厘米、
比最高点的投影点高两个厘米
四、绘制剖面地形起伏线
五、绘地质界线
先画不整合界线以上的地质界线，再画其下的地质
（一）横剖面上褶皱形态描述 3、根据褶曲曲面弯曲形态：
圆弧褶皱、尖棱褶皱、箱状褶皱、扇状褶皱、挠曲、构造阶 地
构造阶地
三、褶皱形态描述（褶皱形态类型）
（二）根据枢纽产状
水平褶皱：枢纽近于水平（枢纽倾伏角小于10°），两翼岩层 走向基本平行。 倾伏褶皱：枢纽倾伏，两翼走向不平行，同一高程的走向线向 枢纽倾伏方向汇合。 倾竖褶皱：枢纽近于直立，两翼岩层也近于直立。
复背斜和复向斜、隔挡式褶皱和隔槽式褶皱
七、如何在不同面上认识褶皱及其形态特征（绘制背 向斜的剖面图、地表出露图）
八、如何确定褶皱形成时代？
读褶皱地区地质图及绘制褶皱地区剖面图
读褶皱地区地质图
一、读图式及规格
二、读出地层层序
从地质图的图例或相应的柱状图中了解图区出露地层及层序、地层接触 关系；
从地质图中认识各个地层在地质图中的分布及延伸方向；
四、同沉积褶皱与底辟构造的概念 五、同沉积褶皱特点？
【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。
构造地质学《褶皱的形成机制》
2020/2/26
构造地质学
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练习题
1、简述褶皱形成的原因（形成机制）？ 答题要点： 见教材P108～129 2、什么是纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用？ 3、中和面褶皱作用形成的褶皱,有哪些主要特点？ 4、弯滑褶皱作用形成的褶皱,有哪些主要特点？ 5、横弯褶皱作用形成的褶皱,有哪些主要特点？
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垂直褶皱枢纽的擦痕
牵引褶皱和层间剪节理
岩层发生顺层的剪切滑移，总是从凹侧向着凸侧运动， 所以常形成次级伴生构造：
A.垂直褶皱枢纽的擦痕 ； B.牵引褶皱; C.层间剪节理，发育紧密时成为层间破劈理。
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D.在层内有时发育与层面以45º左 右相交的张节理。
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B.彼此粘结不很紧密的一套岩层， 在纵弯褶皱过程中通过层面之间的滑 动而发生弯曲，这种纵弯褶皱作用称 为弯滑褶皱作用。
其中，不仅层面之间发生滑动， 而且在某些岩层的内部还出现物质流 动现象的，则称为弯流褶皱作用。
弯滑褶皱作用
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构造地质学
弯流褶皱作用
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2.中和面褶皱作用的一般特点
E. 在较脆性的岩石中，两翼上可 以形成层间破碎带。
F.在韧性较大的岩层中，两翼上 常发育反扇形劈理。
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构造地质学
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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；
判断经验法则：在正常 翼，劈理与层理倾斜一 致，劈理倾角比层理的 倾角陡，为正常层序， 判断背斜在左侧；在倒 转翼，劈理倾向与层理 一致，劈理倾角比层理 倾角缓，为倒转层序， 背斜在右侧。
构造地质学褶皱的成因
尖园褶皱
一、褶皱主波长理论
（二）多层岩层的纵弯褶皱作用
假设有多层岩石，其粘度、厚度也不一样 （
1
2
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4 ），当受到应力作用以
后，其变形情况将会怎么样？
一、褶皱主波长理论
（二）多层岩层的纵弯褶皱作用
控制褶皱形态的影响因素 各层的粘度
相邻层互相影响
强层间的距离 接触应变带的宽度
被动褶皱作用
褶皱层中发生平面应变（简单剪切，B轴无应 变），同一剪切面上各处的应变值相等。
相似褶皱
与弯滑褶皱作用的层间滑动的区别： 1.滑动面为次生面； 2.滑动方向不顺层，而是切层的； 3.滑动作用不限于层内，不受层面控制，是穿层 的。
剪切褶皱可以看做是变形岩层上各点进行简单剪切 的集合。
（二）顺层剪切作用
弯流褶皱作用的特点
岩层弯曲变形时不仅发生层间滑动，而且某些岩层 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。
特点：
往往呈相似褶皱或类顶厚褶皱。
无中和面
翼部和转折端的塑性层内往往形
成从属褶皱，显示层内物质向转折 端流动的特征。
三、压扁作用对纵弯褶皱的影响
一、褶皱主波长理论
（二）多层岩层的纵弯褶皱作用
接触应变带
接触应变带指的是“硬层”
褶皱对基质的影响范围。接触 应变带以外，介质不产生明显 的褶皱，仅仅发生均匀缩短
接触应变带的宽度（Ｗi）
（二）多层岩层的纵弯褶皱作用
接触应变带与强硬层间距
两“硬层”间隔远，
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。
构造地质之褶皱
核部是褶皱的中心部分，是褶皱 的弯曲部分
核部的岩石受到挤压，形成褶皱 的弯曲形态
核部的岩石强度较高，不易变形， 形成褶皱的轴部
核部的岩石受到挤压，形成褶皱 的轴部，是褶皱的重要特征之一
褶皱的翼部
褶皱的翼部是指褶皱中弯曲的部分，通常分 为背斜翼部和向斜翼部。
背斜翼部是褶皱中向上弯曲的部分，向斜翼 部是褶皱中向下弯曲的部分。
构造地质之褶皱
目录
01. 褶皱的基本概念 02. 褶皱的要素 03. 褶皱的实例分析
1
褶皱的基本概念
褶皱的定义
褶皱是地壳中岩石层受到挤压、拉伸 等作用形Байду номын сангаас的弯曲变形。
褶皱的基本单元包括褶皱核、褶皱翼 和褶皱轴。
褶皱的形态和规模各异，可以是微小 的褶皱，也可以是大规模的褶皱带。
褶皱的形成和演化与地壳运动、岩性、 构造应力等因素密切相关。
褶皱的形成原因
01
地壳运动：地壳板块之
间的相互挤压和碰撞
岩层变形：岩层受到挤
02 压、拉伸、剪切等作用
力发生变形
应力释放：岩层受到的
03 应力超过其承受能力，
导致岩层断裂和褶皱
地层沉积：地层沉积物
04 受到重力作用，导致岩
层发生褶皱
褶皱的类型
01
背斜褶皱：岩层 向上弯曲，中心 部分较老，两侧
较新
褶皱的地质意义
01
揭示地壳运动：褶皱的形成反映了地壳
的挤压、拉伸等运动过程
02
划分地层：褶皱可以划分地层，有助于
研究地层的形成和演化
03
寻找矿产资源：褶皱构造常常与矿产资
源相关，如石油、天然气等
04
研究地球演化：褶皱是地球演化的重要证