褶皱的形成机制
褶皱知识点总结
褶皱知识点总结一、褶皱的分类根据形成机制和特征，褶皱可以分为地质褶皱、生物褶皱和材料褶皱。
1.地质褶皱地质褶皱是指地球表面岩石层发生弯曲、折叠而形成的褶皱结构。
地质褶皱是构造地质学中的重要研究对象，主要用于解释地球内部构造、地壳演化和地震等地质现象。
根据形成机制和特征，地质褶皱可以分为对称褶皱、不对称褶皱、褶皱断裂等不同类型。
2.生物褶皱生物褶皱是指生物体表面或内部出现的皱纹、褶曲等形态结构。
生物褶皱在生物学研究中具有重要作用，如脑的皱褶结构与认知功能之间的关系、动植物皮肤的褶皱结构与功能等。
生物褶皱根据形态和功能可以分为脑褶皱、脊椎动物皮肤褶皱、植物叶片褶皱等不同类型。
3.材料褶皱材料褶皱是指材料表面或内部发生的皱纹、褶曲等形变结构。
在材料科学和工程应用中，材料褶皱具有重要的意义，如在纳米材料、聚合物材料、金属材料等领域的研究和应用。
材料褶皱根据形成机制和特征可以分为机械褶皱、热致褶皱、光致褶皱等不同类型。
二、褶皱的形成机制褶皱的形成机制是由于材料受到外部力或内部变形引起的局部压缩或拉伸而产生的。
根据不同的形成机制，褶皱可以分为压缩褶皱、拉伸褶皱和组合褶皱。
1.压缩褶皱压缩褶皱是指材料受到外部压缩力作用而形成的皱褶结构。
在地质学中，岩石层因地壳运动、构造变形等引起的挤压力而形成压缩褶皱；在材料科学中，纳米材料受到外部压缩力作用而发生压缩褶皱。
2.拉伸褶皱拉伸褶皱是指材料受到外部拉伸力作用而形成的皱褶结构。
在地质学中，地震作用、岩石层拉伸等引起的拉伸力而形成拉伸褶皱；在材料科学中，聚合物材料受到外部拉伸力作用而发生拉伸褶皱。
3.组合褶皱组合褶皱是指材料同时受到压缩和拉伸力作用而形成的复合褶皱结构。
在地质学中，地壳运动引起的复杂应力状态而形成组合褶皱；在材料科学中，复合材料受到复合应力作用而发生组合褶皱。
三、褶皱的应用领域褶皱作为一种常见的形变结构，在自然界和工程应用中具有广泛的应用价值，主要包括地质学、生物学和材料科学等领域。
构造地质学第四章 褶皱
盐底辟构造―盐丘
四、褶皱的组合型式及其分布
（一）穹隆和构造盆地 （二）雁行褶皱 （三）隔档式褶皱和隔槽式褶皱 （四）复背斜和复向斜
(一)穹隆和构造盆地
(二)雁行褶皱
为一系列呈平行斜列（雁行状）的短轴背斜 或向斜，可以由不同规模和级次的背斜或向 斜组成。
可能成因：受水平力偶作用引起。
伸展盆地 挤压盆地
2、底辟构造和盐丘(Diapiric structures)，由 地下低密度高塑性岩层(如岩盐、石膏、泥岩、岩 浆等)在差异力或差异压力下向上运动所产生的构 造。
组成：
a.底辟核：高塑性岩石组成。 b.核上构造：核上拱引起的变形构造(复杂)。 c.核下构造：核下部与底辟作用相关构造(简
特点： ① 形成相似褶皱； ② 岩层面并非真正弯曲； ③ 多发育于变质岩区。
4. 柔流褶皱作用：高韧性岩石或高温高 压条件下岩石发生流动变形所形成的复杂 褶皱。
主要发生在深变质岩区和高韧性岩石中。
盐底辟核部的柔流褶皱
思考讨论题
自然界大部分褶皱是由纵弯褶皱作用形成 的。从地壳变形的角度分析，这种现象反 映了什么问题？
是由多级褶皱所组成的巨大背斜和巨大向斜。
各次级褶皱轴面常向该复背斜或复向斜的核部收敛。
识别标志：区域性新老地层的分布
复向斜：中央次级褶皱核部地层，中间新两侧老。 复背斜：中央次级褶皱核部地层，中间老两侧新。
补充内容：叠加褶皱基本类型
第1型
42
第2 型
43
第3型
44
第4章 褶皱(fold)
Ⅲ类 等倾斜线向 外弧收敛，向内弧 散开呈到扇状，即 外弧曲率大于内弧， 为典型的顶厚褶皱。
分类意义
褶皱形成机制
二、横弯褶皱作用
岩层受到垂直层面的非均匀横向应力作用而形成褶皱 的过程就是横弯褶皱作用。 这是相对次要的褶皱形成机制。 横弯褶皱作用的特点： （1）褶皱岩层整体处于拉伸状态，一般不存在中和面。 （2）褶皱顶部受到强烈的侧向拉伸，有可能形成顶薄 褶皱，在褶皱转折端部位易于形成次级正断层。 （3）褶皱翼部的韧性岩层由于重力作用和层间差异流 动可能形成轴面向外倾斜的层间小褶皱，层间小褶皱 的轴面与主褶皱上、下层面的锐夹角指示上层向着背 离背斜转折端的方向运动。
一、纵弯褶皱作用
2. 多个褶皱层的纵弯褶皱作用 （1）弯滑褶皱作用
张节理
旋转剪节理
同心状剪节理
擦痕
构造虚脱
A. 弯滑褶皱中的节理 B. 弯滑褶皱中的层面擦痕
弯滑褶皱在转折端
弯滑褶皱中的节理与层面擦痕
的构造虚脱现象
层间小褶皱的轴面
被剥蚀区 层间小褶皱的轴面
直立岩层
锐夹角
顺层滑动方向 A.弯滑褶皱中的层间小褶皱
单个褶皱层形成 褶皱时变形方式
示意图
←
←
←
← ←
中和面 (A) 平行层面拉伸
与挤压作用
←
下岩层面
(B) 平行层面简单 箭切作用
一、纵弯褶皱作用
1. 单个褶皱层的纵弯褶皱作用
中和面
由单个岩层构成的中和面褶 皱的应变特点
这种褶皱作用方式也称中和 面褶皱作用。
顺层 顺层 拉伸 压缩
无应变面（中和面）
拉伸 压缩
正常 倒转岩层 倾斜岩层
第9章 褶皱的形成机制
斜歪褶皱
第九章 褶皱的形成机制
一、褶皱形成机制的基本类型
（一）纵弯褶皱作用
纵弯褶皱作用是指岩层受到顺层挤 压力的作用而发生褶皱。力学上亦称之 屈曲 。
一般假定岩层在褶皱前处于原始的 水平状态，所以，纵弯褶皱作用被认为 是地壳水平运动的结果 。
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。
• 叠加褶皱的识别：
– 早期构造（线状、面状和褶皱）产状有规律 地变化
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？
3.岩层埋藏深度和应变速率因素
1）埋藏深度 在地表附近的常温常压下，岩石普遍表现为脆性，以断裂 变形为主，难以形成褶皱。 在地下较浅处，温度、围压增大，岩石的韧性增高，岩层 易于弯曲，以弯滑褶皱作用为主。 在深部，岩石的韧性约高，逐渐变为弯流褶皱作用和剪切 褶皱作用，以至柔流褶皱作用为主。 2）应变速率 如果作用力大，应变速率很大，即使在地下一定深处，岩 层也会呈弹性弯曲或断裂；反之，即使在地表条件下，也会发 生蠕变而形成褶皱。
岩层在顺层挤压作用下，平行主压应力 的方向缩短，垂直主压应力的方向伸长，即 压扁作用。压扁作用越强烈，应变椭球体越 扁，褶皱就越紧闭。 在纵弯褶皱形成中，因压扁作用产生如下 现象：
1.脆性岩层与韧性岩层相间组成，岩 层尚未发生整体褶皱时的顺层挤压，使强 硬岩层先形成一系列小褶皱。
2.使岩层厚度发生变化：翼部变薄， 转折端变厚。
08-褶皱
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
第四章褶皱
（3）当两个强硬岩层之间夹有层理发育 的韧性岩层时：发生纵弯褶皱作用，则会在 层间滑动的力偶作用下，使薄层韧性岩层发 生层间小褶皱。 可以利用 翼部不对称层 间小褶皱判断 上下层面及背、 向斜位置。
2、弯流褶皱作用：岩层弯曲变形 时，不仅发生层间滑动，而且某些岩 层的内部还出现物质流动现象。主要 特征是： （1）层内物质的流动方向，自翼部 流向转折端，致使转折端部位增厚， 翼部相对减薄，从而形成相似褶皱或 顶厚褶皱。
单层或彼此粘结很牢的一套岩层在纵弯褶 皱作用下的变形规律： 岩层韧性较高：外凸侧会因拉伸而变薄， 内凹侧则因压缩而变厚。 脆性的岩层：在外凸侧常产生与层面正交、 呈扇状排列的楔形张节理或小型正断层，而在 内凹侧因压缩而产生逆断层。
当一套层状岩石受到顺层挤压时，层理 在形成褶皱的过程中起着重要的作用，岩层 的弯曲可以通过两种运动方式来完成，一是 弯滑褶皱作用，二是弯流褶皱作用。
一、褶皱形成的基本类型
(一)纵弯褶皱作用(buckle folding)： 岩层受到顺层挤压力而产生褶皱的作用， 称为纵弯褶皱作用。 单层弯曲应力、应变分布特点：在结构 均一的单层板状材料的侧面上画上几排小圆， 平板发生纵弯曲变形后小圆形态的变化反映 了褶皱内部应变情况。
P
外凸侧：
应力：σ3水平并⊥枢纽 σ1直立⊥层面 σ2平行枢纽 应变：垂直枢纽方向水平拉伸。 内凹侧： 应力：σ1 ⊥枢纽 σ3直立⊥层面 σ2平行枢纽 应变：垂直枢纽方向水平压缩。 中和面：无应变，随弯曲加剧中和面向 核部迁移。
枢纽 轴 迹
轴 迹
轴面
9.脊、脊线、脊面 和糟、槽线、槽面： 背斜的同一褶皱面上的 最高点为脊，它们的连 线为脊线；向斜的同一 褶皱面上的最低点为槽， 它们的连线为槽线。若 干相邻褶皱面上的脊线 或槽线联成的面，分别 称为脊面和槽面。 10、脊迹和槽迹：脊面或槽面与地面或 任意平面的交线。
褶皱形成机制
褶 皱 波 长 与 能 干 层 厚 度 的 关 系
褶皱波长与厚度
不 同 粘 皱度 发比 育的 层 的 褶
波长厚 度比大
顺层缩 短e很小
肠状褶 皱
波长厚 度比小
顺层缩 短e明显
尖圆型 褶皱
1 能干性差异大，μ1/μ2＞50
， e≈0， Wi＝Wa；d保持不变，Wi/d大， 形成肠状褶皱
• 2当能干性差异小，
褶 皱 形 态 与 能 干 性 的 关 系
（二） 多层岩层的褶皱发育机制
• 1 接触应变带：软硬层相间受顺层压缩 时，软岩层以均匀压扁加厚来体现顺层 缩短，硬岩层褶皱，与硬岩层相邻的软 弱层受硬岩层褶皱的影响与其一起弯曲 而变形，在硬岩层褶皱外侧受顺层拉伸 而成1A型褶皱，在内侧受挤压而成1c型 到3型的顶厚褶皱。
• 1高韧性差的岩层组合 • 2韧性差低和平均韧性大的岩层组合
高韧性差的岩层组合
接 触 应 变 带 与 无 应 变 三 角 区
接触应变带与无应变三角区
劈理折射
•2 韧性差低和平均韧性大的岩层组合 •先压扁、再褶皱、后压扁
褶皱伴生劈理和其它小构造的应用
A、劈理
B、小褶皱 C、石香肠和窗棂构造
• 从物质运动方式：流动flow和滑动 slip两种机制
• 作用力的作用方式：纵弯褶皱 buckling和横弯褶皱bending
第一节 纵弯褶皱作用
• 是岩层受到顺层挤压力的作用而形成褶 皱的作用。
• 一、发育机制 • （一）单层褶皱的发育机制，褶皱的主
波长理论
粘度较大的岩层在褶皱过程中起着主导作用。
总结
• 一、纵弯褶皱的形成机制
• 二、纵弯褶皱伴生的小构造形式
第二节 横弯褶皱作用
07-褶皱的形成机制
褶皱的形成机制：褶皱的形成机制与其受力方式﹑变形环境及岩层的变形行为密切相关。
不同的形成机制在不同的条件下起作用﹐常见的有﹕（1）纵弯褶皱作用﹐岩层受到顺层挤压作用而形成褶皱。
一般认为岩层在褶皱前处於初始的水平状态﹐所以纵弯褶皱作用是地壳受水平挤压的结果。
岩层间的力学性质差异在褶皱形成中起著主导作用。
如岩系中各层力学性质很不一致﹐则在顺层挤压下﹐强硬层就会失稳而发生正弦曲线状弯曲，形成等厚褶皱﹔相对软的层作为介质﹐在均匀压扁的同时被动地调整和适应由强硬层引起的弯曲形态。
进一步挤压下﹐强硬层的褶皱变得越紧闭﹐可使翼部被压扁而成IC型褶皱。
如岩系中各层力学性质差异较小且平均韧性较大﹐则强和弱的岩层在褶皱的同时共同受到总体的压扁﹐可形成IC型到3型的褶皱。
纵弯褶皱的轴面垂直挤压方向﹐褶轴与中间应变轴一致。
（2）横弯褶皱作用﹐岩层受到与层面近於垂直的力而发生弯曲的作用。
由於沉积岩层初始状态是水平的﹐因此﹐横弯褶皱作用的外力是垂向的。
它可以是由於基底的断块升降引起盖层的弯曲﹐也可以由於盐层或其他高塑性层的重力上浮的底辟作用(见底辟构造)引起上覆地层的弯曲﹐也可由岩浆上涌所引起。
其特点是受褶皱的岩层整体处於拉伸状态﹐常成IA型顶薄褶皱﹐或在顶部形成地堑。
当基底的差异性升降与表层的沉积作用同时进行时﹐则为同沉积褶皱﹐背斜表现为水下隆起﹐向斜表现为水下凹陷﹐从而可引起沉积层的岩相和厚度的变化。
（3）剪切褶皱作用﹐又称滑褶皱作用﹐是岩层沿著一系列与层面交切的密集面发生不均匀的剪切而形成褶皱。
它一般发生於韧性较大的岩系(如含盐层)或较深层次的层状岩系的韧性剪切带中。
这时﹐各岩性层间的韧性差极小而趋於均一化﹐而整套岩系的平均韧性较大。
在变形中﹐岩性差异和层面只作为标志而不再具有力学意义上的不均一性﹐由於受差异性剪切而被动地弯曲。
其轴面平行於剪切面﹐因此沿轴面测量的层的视厚度相等﹐是典型的相似褶皱。
（4）流褶皱﹐岩石在较高的温度和压力下可以成为具高韧性和低黏度的固态物质﹐呈类似於粘性流体的黏滞性流动而变形﹐形成形态非常复杂的褶皱。
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褶皱的形成机制
褶皱是地质学中的一个概念，指的是岩石层在构造运动中发生的变形。
褶皱的形成机制主要有以下几种：
1. 纵弯褶皱作用：纵弯褶皱作用是指由于地壳的沉降或抬升，导致沉积岩层发生纵向弯曲变形而形成的褶皱。
这种褶皱通常是在较浅层次的地壳中形成，由于岩层受到纵向的压力，使其在垂直方向上发生弯曲，进而形成褶皱。
2. 横弯褶皱作用：横弯褶皱作用是指由于地壳的水平挤压或拉伸，导致沉积岩层发生横向弯曲变形而形成的褶皱。
这种褶皱通常是在较深层次的地壳中形成，由于岩层受到横向的压力，使其在水平方向上发生弯曲，进而形成褶皱。
3. 剪切褶皱作用：剪切褶皱作用是指由于地壳中的剪切应力作用，导致沉积岩层发生相对位移和变形而形成的褶皱。
这种褶皱通常是在较深层次的地壳中形成，由于岩层受到剪切应力的作用，使其发生相对位移和变形，进而形成褶皱。
4. 流变褶皱作用：流变褶皱作用是指由于地壳中的高温高压条件，导致沉积岩层发生流变性变形而形成的褶皱。
这种褶皱通常是在较深层次的地壳中形成，由于岩层在高温高压条件下具有流变性，使其在高温高压条件下发生变形和流动，进而形成褶皱。
总之，褶皱的形成机制多种多样，不同的机制在不同的地质环境下产生不同的褶皱形式。
这些机制共同作用，形成了地球上丰富多彩的地质构造和自然景观。