知名大學(xué)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)講義第8章褶皺幾何分析

1、第八章 褶皺的幾何分析徐海軍地球科學(xué)學(xué)院如何學(xué)習(xí)“褶皺”？認識與描述形態(tài)（構(gòu)造尺度、宏觀表現(xiàn)、微觀特征）物質(zhì)組成（巖層、巖石、礦物）如何描述（專業(yè)術(shù)語）分析與解釋幾何學(xué)分析（形態(tài)、產(chǎn)狀、構(gòu)造要素、幾何關(guān)系）運動學(xué)分析（地質(zhì)歷史、形成和演化過程）動力學(xué)分析（形成機制、力學(xué)性質(zhì)和過程）實際應(yīng)用地質(zhì)查研究礦產(chǎn)資源勘探與開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害褶皺和褶皺要素第一節(jié)1.1褶皺的基本概念 褶皺（zhzhu） fold定義：地質(zhì)體中呈彎曲形態(tài)的構(gòu)造現(xiàn)象，是巖石中的各種面（層理、面理等）發(fā)生彎曲而顯示的變形。褶皺是地殼中最基本的構(gòu)造型式，是最引人注目的地質(zhì)構(gòu)造，它形象地反映了巖石曾經(jīng)發(fā)生過連續(xù)變形。1.2褶皺的基本類型據(jù)

2、褶皺面彎曲形態(tài)劃分背形：褶皺面上凸式彎曲向形：褶皺面下凹式彎曲據(jù)褶皺面的彎曲形態(tài)和地層新老關(guān)系劃分背斜：核部老、翼部新地層向斜：核部新、翼部老地層背斜和向斜在平面上和剖面上的示意圖1.3褶皺要素 特征點頂（脊）、拐點、槽特征線樞紐、軸跡（褶軸）特征面褶皺面、軸面、背面槽面特征值波長、波幅、翼間角核部：褶皺中心部位的巖層，簡稱核。翼部：褶皺核部兩側(cè)的地層, 簡稱翼。核部翼翼軸跡軸面樞紐：褶皺的橫剖面上，同一褶皺巖層的各最大彎曲點的連線叫樞紐。樞紐是一條線，它可以是直線，也可是曲線，它可以是水平的，也可是傾斜的。軸面：一個褶皺內(nèi)各相鄰褶皺面上的樞紐連成的面，它是大致平分褶皺兩翼的對稱面。軸面是一個

3、假想的面，它可以是平面，也可是曲面；軸面屬于面狀構(gòu)造要素，可用走向、傾向、傾角來確定。 核翼翼軸面巖層面樞紐軸面軸跡：褶皺軸面與地面的交線。轉(zhuǎn)折端：褶皺一翼向另一翼過渡的部分。核部翼翼軸跡軸面轉(zhuǎn)折端脊：背斜或背形的同一褶皺面的各橫剖面上的最高點稱為脊。脊線：脊的連線稱為脊線。脊面：相鄰褶皺面上地脊線聯(lián)成的面稱為脊面。脊跡：脊面與地面的交線。槽：向斜或向形的同一褶皺面的各橫剖面上的最低點稱為槽。槽線：槽的連線稱為槽線。槽面：相鄰褶皺面上地槽線聯(lián)成的面稱為槽面。槽跡：槽面與地面的交線。拐點：褶皺面相反凸向的轉(zhuǎn)折點，如果翼平直，取中點作為拐點。WA波長 W波幅 A褶皺的翼間角褶皺的形態(tài)描述第二節(jié)觀測

4、褶皺的幾種剖面褶皺的分類描述褶皺轉(zhuǎn)折端的形態(tài)（正交剖面）分類翼間角大小分類軸面和兩翼產(chǎn)狀分類褶皺的位態(tài)分類1、褶皺轉(zhuǎn)折端的形態(tài)（正交剖面）尖棱褶皺箱狀褶皺撓曲圓弧褶皺圓弧褶皺尖棱褶皺尖棱褶皺箱狀褶皺撓 曲2、翼間角大小平緩褶皺 開啟褶皺 中常褶皺緊閉褶皺 等斜褶皺3、軸面和兩翼產(chǎn)狀分類褶皺包絡(luò)面:某一褶皺面的同級褶皺樞紐的切線面 (S0)，包絡(luò)面能表示褶皺的總形態(tài)和總方位。如復(fù)式褶皺中,次級褶皺的包絡(luò)面反映了其高一級褶皺的形態(tài)。對于對稱褶皺來說:波長: 兩個同相位拐點的距離(W) 。波幅: 相鄰兩個包絡(luò)面之間垂直距離的一半(A)。4. 褶皺的對稱與大小中間線:在正交剖面上，連接各褶皺面拐點的連

5、線。 對稱褶皺：褶皺的軸面與褶皺包絡(luò)面垂直，兩翼的長度基本相等。不對稱的褶皺：褶皺的軸面與褶皺包絡(luò)面斜交，兩翼的長度不相等。 5. 平行褶皺樞紐方向褶皺的形態(tài)圓柱狀褶皺的褶軸褶皺的平面圖像輪廓褶皺的分類第三節(jié)類 型軸面傾角樞紐傾伏角直立水平褶皺8090010直立傾伏褶皺80901070傾豎褶皺80907090斜歪水平褶皺2080010斜歪傾伏褶皺20801070斜臥褶皺20802080平臥褶皺010010一、位態(tài)分類表3.1 褶皺的位態(tài)分類直立水平褶皺直立傾伏褶皺傾豎褶皺斜歪傾伏褶皺斜歪水平褶皺斜臥褶皺平臥褶皺直立水平褶皺直立傾伏褶皺斜歪水平褶皺斜臥褶皺平臥褶皺傾豎褶皺斜歪傾伏褶皺（一）按褶皺

6、各巖層的厚度及幾何關(guān)系的分類 1.平行（等厚）褶皺 2.相似（頂厚）褶皺 3.頂薄褶皺 3.2 褶皺的形態(tài)分類平行（等厚）褶皺平行褶皺又稱同心褶皺。幾何特征：1）各巖層平行彎曲；2）具有一個共同曲率中心；3）上下形態(tài)有變化。產(chǎn)出背景： 地殼淺部、巖石力學(xué)性質(zhì)一致的堅硬巖層中。平行褶皺相似（頂厚）褶皺幾何特征：1）相似彎曲；2）沒有共同曲率中心；3）同一褶皺層的厚度兩翼 變薄，轉(zhuǎn)折端加厚。產(chǎn)出背景： 在地殼深部軟弱巖層中（二）蘭姆賽（Ramsay）褶皺形態(tài)分類原理蘭姆賽根據(jù)褶皺層相對曲率（等斜線法），提出一套形態(tài)分類，目前已被廣泛采用?；痉椒ǎ?）畫出軸跡或?qū)嵉厮骄€；2）畫出按一定角度間隔（

7、10 或5）的兩褶皺面的切線；3）連接上下層面等傾角的切 點，即為等斜線。（二）按褶皺各巖層的等傾斜線特征分類（J.G.Ramsay,1967） 類：等傾斜線向內(nèi)弧收斂 頂薄褶皺；平行褶皺（等厚褶皺） ；過渡型 類：等傾斜線相互平行等長，褶皺層內(nèi)弧與外弧曲率相等 相似褶皺 類：等傾斜線向外弧收斂，內(nèi)弧散開，褶皺層內(nèi)弧曲率小于外弧. 頂厚褶皺 褶皺的組合型式第四節(jié)褶皺的組合形式褶皺的組合形式：是指在同一構(gòu)造運動時期和同一構(gòu)造應(yīng)力場作用下，在成因上有聯(lián)系的一系列背斜和向斜組成的具有一定幾何規(guī)律的褶皺總體樣式。褶皺組合形式的類型：1）阿爾卑斯式褶皺（Alpinotype folds）；2）侏羅山式褶

8、皺（Jura-type folds）；3）日爾曼式褶皺（Germanotype folds）。褶皺的組合型式 1阿爾卑斯式褶皺：一系列線狀褶皺分布，背斜和向斜同等發(fā) 育，相間排列。 2侏羅山式褶皺：背斜和向斜發(fā)育程度不一致。又分為隔檔式 和隔槽式。 3日爾曼式褶皺：背斜一般比向斜發(fā)育，常常是一系列短軸背 斜雁行式排列。 疊加褶皺（Refolded folds）疊加褶皺的涵義：是指已經(jīng)褶皺的巖層再一次彎曲而形成褶皺，又稱重褶皺。疊加褶皺特征：1）褶皺面可以是層理面（S0），或其它面理（S1, S2,）；2）幾何形態(tài)變化復(fù)雜；3）可以是兩個或兩個以上構(gòu)造旋迴的褶皺疊加，也可以是同一構(gòu)造旋迴不同構(gòu)造階段（幕）的褶皺疊加而成。五、褶皺的疊加型式疊加褶皺：已經(jīng)褶皺的巖層再次發(fā)生彎曲變形形成的褶皺。 1橫跨疊加褶皺（穹窿盆地型）：兩期褶皺的樞紐大角度甚至直角相交。 2斜跨疊加褶皺：兩期褶皺樞紐斜交形成，平面上呈穹窿、新月或蘑菇狀。 3共軸疊加褶皺：兩期褶皺樞紐平行，出項雙重轉(zhuǎn)折和鉤狀閉合。底劈構(gòu)造平行褶皺和相似褶皺中各褶皺面彎曲形態(tài)大體一致或作有規(guī)律變化，統(tǒng)稱為協(xié)調(diào)褶皺；不協(xié)調(diào)褶皺：各褶皺面彎曲形態(tài)變化多端，無幾何規(guī)律可循