褶皺構(gòu)造與褶皺作用

日志轉(zhuǎn)到我空間分享給好友復(fù)制網(wǎng)址隱藏簽名檔小字體上一篇下一篇返回日志歹U表［轉(zhuǎn)］褶皺構(gòu)造與褶皺作用［轉(zhuǎn)］褶皺構(gòu)造與褶皺作用轉(zhuǎn)載自樂洋轉(zhuǎn)載于2010年04月12日15:45閱讀⑶評論⑴分類：專業(yè)知識舉報第三節(jié)、褶皺構(gòu)造與褶皺作用褶皺構(gòu)造是我們常見的巖石或地層的彎曲現(xiàn)象，它作為一種基本構(gòu)造型式在地殼巖石中普存在，表現(xiàn)為巖石中的各種面（如地層層面、變質(zhì)巖中的葉理面、巖漿巖中的流面、斷層面、整合面等）的彎曲。自然界的褶皺千姿百態(tài)、復(fù)雜多樣。褶皺規(guī)模也變化極大，小至手標(biāo)本或顯微鏡下的微觀皺，大至衛(wèi)星相片上的區(qū)域性或地殼規(guī)模褶皺。褶皺的研究對于揭示一個地質(zhì)構(gòu)造及其形成發(fā)具有重要意義，另一方面，許多礦產(chǎn)，包括金屬、非金屬、煤、石油、地下水等都受褶皺構(gòu)造影響和控制。因此，褶皺構(gòu)造的研究具有重要理論和實際意義。一、褶皺與褶皺要素?褶皺的基本類型巖石中發(fā)生彎曲形成褶皺的面為褶皺面，它可以是層理、劈理或不整合面等。從單一褶皺的彎曲形態(tài)看，褶皺面上凸彎曲的褶皺為背形，下凹彎曲的褶皺為向形，褶皺面既不上凸也不凹，而是凸向兩側(cè)的褶皺為中性褶皺（圖2-3-1）。對于沉積巖層而言，把最老地層位于核部的褶皺稱為背斜，最新地層位于核部的褶皺稱為斜。盡管在大多數(shù)情況下背形常常就是背斜，向形就是向斜，但在已倒轉(zhuǎn)巖層中發(fā)育的褶皺?，F(xiàn)為向形式背斜和背形式向斜，這種褶皺在疊加褶皺地區(qū)普遍發(fā)育。?褶皺要素為了分析研究自然界千姿百態(tài)的褶皺構(gòu)造，首先需要對組成褶皺的某些特定部位及其幾何的點、線、面等要素進(jìn)行定義，通稱其為褶皺要素（圖2-3-2）。樞紐同一褶皺面上最大彎曲點的連線，可以是直線，也可以是曲線；可以是水平線，也是傾斜線。樞紐的方位角通常稱為褶皺的軸向。樞紐的產(chǎn)狀通常用傾伏向和傾伏角定義，傾伏即樞紐的傾伏方向，指在包含樞紐線的直立面上測量的與樞紐傾伏方向一致的直立面的走向，伏角為樞紐與包含樞紐的直立面走向線之間的銳夾角。

Fig.2-3-1Basicgeometricpatternsoffoldedsurfacesa-背形b-向形c,d-中性褶皺核或核部褶皺中心部位的巖層或巖石。翼或翼部泛指褶皺兩側(cè)比較平直的部分，準(zhǔn)確地說，指褶皺中兩個相鄰樞紐之間的褶皺面區(qū)圖2-3-2褶皺幾何要素示意圖Fig.2-3-2Geometricalelementsofafold拐點、拐線在垂直褶皺樞紐的橫截面上，相鄰的背形和向形共用翼常呈S型彎曲，褶皺面不同凸向的兩部分之間的轉(zhuǎn)折點為拐點。如果翼平直，則取其中點為拐點。同一褶皺面上各拐點的連線為拐線。軸面同一褶皺中各相鄰褶皺樞紐連成的面為軸面。軸面是一設(shè)想的標(biāo)志面，可以是平面，也可以是曲面。軸跡軸面與任一平面的交線稱為軸跡。軸面與地表的交線是十分重要的軸跡。翼間角指兩翼之間的內(nèi)夾角，圓弧形褶皺的翼間角是指正交剖面上通過兩翼拐點的切線之間的夾角。脊線和槽線同一褶皺面上沿背形最高點的連線為脊線，沿向形最低點的連線稱為槽線。波長和波幅波長和波幅是量度褶皺規(guī)模大小的要素。其度量方法如圖2-3-3所示。在褶皺的橫切面（正交剖面）中，So,為褶皺的包絡(luò)線（面），m為連接褶皺拐點的中間線（面），對稱褶皺的波長（W）為一個周期性波長的長度，即兩個相間拐點之間的距離，波幅（A）為包絡(luò)線和中間線之間的距離；不對稱褶皺的波長有兩種定義，波長（Wm）和波幅（Am）與以上定義相同，而波幅（Aa）為包絡(luò)線和中間線之間軸跡的長度，波長（Wa）為通過兩個相間拐點并平行軸跡的兩條線間的距離。圖2-3-3褶皺的波長（W）和波幅（A）（據(jù)Ramsay，1967）Fig.2-3-3Thewavelengthsandamplitudesoffolds（fromRamsay,1967）a-對稱褶皺波長（W）和波幅（A）；b-不對稱褶皺波長（Wm,Wa）和波幅（Am,Aa）

So'-包絡(luò)面；mm-中間面（拐面）；0-軸面與中間面的銳角；i-拐點二、 褶皺的幾何形態(tài)描述褶皺最顯著的特征是其幾何類型（通常稱褶皺樣式）的復(fù)雜多變。然而，褶皺三維空間上的幾何形態(tài)又很難直觀地觀察到（小型褶皺除外），因此，在對褶皺的研究過程中，地質(zhì)學(xué)家們常常從不同的斷面和不同的角度觀察和描述它們的形象特征，從而出現(xiàn)了大量的褶皺名稱和術(shù)語，下面從幾個方面分述一些最常見的褶皺形態(tài)類型和術(shù)語。（一）橫截面上褶皺形態(tài)的描述橫截面或正交剖面，是指與褶皺樞紐垂直的剖面，圖2-3-4為褶皺的水平面、橫剖面（直立剖面）和橫截面（正交剖面）之間的關(guān)系，很顯然，正交剖面可以真實反映褶皺的彎曲形態(tài)。直直剖面橫載面（正交剖面）直直剖面橫載面（正交剖面）水平剖面褶皺巖層圖2-3-4褶皺的水平面、橫截面和橫剖面的關(guān)系Fig.2-3-4Thehorizontal,verticalandnormalsections1．根據(jù)軸面和兩翼的產(chǎn)狀描述褶皺軸面直立、兩翼傾向相反，傾角近似相等時，稱為直立褶皺；軸面傾斜，兩翼傾向相反，但傾角不等時，為斜歪褶皺；軸面傾斜，兩翼傾向相同時為倒轉(zhuǎn)褶皺；軸面水平時，為平臥褶皺（圖2-3-5）；2．根據(jù)翼間角的大小描述褶皺翼間角的大小反映了褶皺的緊閉程度，也反映了褶皺變形的強(qiáng)度，是描述褶皺形態(tài)的一個重要方面。在出露良好橫截面的露頭上，可以直接測量翼間角；或者測量褶皺兩翼的產(chǎn)狀，利用赤平投影的方法求得翼間角。圖2-3-5根據(jù)軸面和兩翼產(chǎn)狀描述褶皺（據(jù)Mattauer，1986）Fig.2-3-6Foldclassificationwithoccurrencesofaxialplaneandthetwolimbs（fromMattauer,1986）根據(jù)翼間角的大小，可將褶皺描述為以下幾類：平緩褶皺翼間角小于180°，大于120°。開闊褶皺翼間角小于120°，大于70°。中常褶皺翼間角小于70°，大于30°。緊閉褶皺翼間角小于30°，大于5°。等斜褶皺翼間角在5°到0°之間3．根據(jù)褶皺的對稱性描述褶皺如果褶皺的軸面與中間面垂直，且兩翼的長度基本相等，則為對稱褶皺（圖2-3-3a），否則均為不對稱褶皺（圖2-3-3b）。4．根據(jù)褶皺面的彎曲形態(tài)描述褶皺從褶皺面彎曲的幾何形態(tài)看，褶皺面呈弧形彎曲，稱為圓弧狀褶皺（圖2-3-6a）；兩翼平直，轉(zhuǎn)折端呈尖角狀，且兩翼長度相等，稱為尖棱狀褶皺或鋸齒狀褶皺（圖2-3-6b）；兩翼長度不等，稱為膝折（圖2-3-6e）；兩翼陡而轉(zhuǎn)折端平直，褶皺呈箱狀，常具一對共軛軸面，稱箱狀褶皺或共軛褶皺（圖2-3-6c）；褶皺面呈扇狀彎曲，稱扇形褶皺（圖2-3-6d）；當(dāng)褶皺面完全閉合呈眼球狀時，稱眼球狀褶皺；緩傾褶皺面的一段突然變陡，形成臺階狀彎曲，稱為撓曲或膝折。圖2-3-6根據(jù)褶皺的彎曲形態(tài)描述的褶皺（說明見正文）

Fig.2-3-6Foldclassificationwithfoldpatterns5.根據(jù)褶皺內(nèi)各層彎曲形態(tài)的關(guān)系描述褶皺褶皺中各層彎曲形態(tài)基本一致或呈有規(guī)律的漸變關(guān)系，稱協(xié)調(diào)褶皺。反之，褶皺中各層彎曲形態(tài)明顯不同，稱之為不協(xié)調(diào)褶皺。不協(xié)調(diào)褶皺比較普遍。6.根據(jù)褶皺巖層的厚度變化、曲率大小變化描述褶皺褶皺巖層的厚度變化和彎曲曲率變化也是褶皺形態(tài)變化的一個重要方面。傳統(tǒng)上，據(jù)此描述褶皺基本上是圍繞兩個幾何模式，即平行褶皺和相似褶皺。在平行褶皺中，同一巖層垂直巖層層面的厚度在整個褶皺中是恒定不變的，因此，也稱之為等厚褶皺。同心褶皺是平行褶皺的一個特例，即褶皺的各單個褶皺面幾乎具相同的曲率，在橫截面上呈圓弧狀。在相似褶皺中，同一巖層的厚度變化相當(dāng)大，褶皺轉(zhuǎn)折端的厚度大，翼部的厚度小，這樣的褶皺也稱為頂厚褶皺。相似褶皺各褶皺面的彎曲形態(tài)相似，在平行軸面方向上量度同一褶皺層頂?shù)酌骈g的距離（視厚度）處處相等，因此，相似褶皺為頂厚褶皺的一種特例。此外，還有一種褶皺，轉(zhuǎn)折端厚度小，翼部厚度大，稱之為頂薄褶皺。（二）其它褶皺形態(tài)描述1．縱切面上的褶皺形態(tài)：包含褶皺樞紐的鉛直剖面為縱切面。根據(jù)樞紐與水平面的關(guān)系，可將褶皺描述為:水平褶皺（樞紐傾伏角在0°-10°），傾伏褶皺（樞紐傾伏角在10°-80°）和傾豎褶皺（樞紐傾伏角在80°-90°）。2．平面上的褶皺形態(tài)：即褶皺在地表面出露的形態(tài)。同一褶皺面的延伸長度和兩翼寬度之比小于3:1時，稱為等軸褶皺，等軸背斜又稱穹隆構(gòu)造，等軸向斜又稱構(gòu)造盆地；當(dāng)長寬比在3:1-10:1之間時，稱短軸褶皺；長寬比超過10:1時，為線性褶皺（圖2-3-7）。圖2-3-7褶皺的平面形態(tài)（據(jù)劉德良等1997）Fig.2-3-7SurfacepatternsoffoldsA為線性褶皺；B為穹隆和構(gòu)造盆地3．圓柱狀褶皺和非圓柱狀褶皺：如果褶皺面上的所有各點都能找出平行于褶皺樞紐的線，稱為圓柱狀褶皺，平行樞紐的線則稱為褶皺軸。不具備上述特征的褶皺稱為非圓柱狀褶皺。地殼中的大多數(shù)褶皺從整體上來看都是非圓柱狀褶皺。三、褶皺的分類（一）褶皺分類在對褶皺的研究過程中，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)家們一直試圖對褶皺構(gòu)造進(jìn)行系統(tǒng)的分類，但到目前為止，遠(yuǎn)沒形成綜合褶皺各方面特征的統(tǒng)一分類方案。近年來，比較系統(tǒng)、便于使用而且通行的分類方案有兩種?，F(xiàn)簡述如下:1.褶皺的位態(tài)分類Rickard（1971）根據(jù)軸面傾角，樞紐傾伏角和側(cè)伏角三個變量繪制出一個類似巖石命名分區(qū)圖的三角投影網(wǎng)圖，并根據(jù)三角網(wǎng)圖內(nèi)各項數(shù)據(jù)的規(guī)律變化，將三角投影網(wǎng)圖劃分為七個區(qū)，分別代表七種特征的褶皺類型（圖2-3-8）。I.直立水平褶皺軸面近于直立（傾角80°-90°），樞紐近于水平（傾伏角0°-10°）（圖2-3-8中I區(qū)）。II?直立傾伏褶皺軸面近于直立，樞紐傾伏角10°-80°（圖2-3-8中II區(qū)）。III?傾豎褶皺軸面和樞紐近直立，傾角和傾伏角均為80°-90°（圖2-3-8中III區(qū)）斜歪水平褶皺軸面傾斜（傾角10°-80°），樞紐近于水平（傾伏角0°-10°）（圖2-3-8中IV區(qū)）。平臥褶皺軸面和樞紐均近水平，傾角和傾伏角0°-10°（圖2-3-8中V區(qū)）圖2-3-8褶皺的位態(tài)分類（據(jù)Richard,Ragan,1973及Hobbsetal.,1976綜合編繪）Fig.2-3-8Foldclassificationwithoccurrenceparameters

（revisedfromRichard,Ragan,1973;Hobbsetal.,1976）I-訓(xùn)-褶皺產(chǎn)狀類型分區(qū)；B-樞紐極點；A-軸面投影大圓；n-褶皺面的n圓（環(huán)帶）斜歪傾伏褶皺軸面傾斜（傾角10°-80°），樞紐傾伏（傾伏角10°-80°）（圖2-3-8中皿區(qū)）。訓(xùn)斜臥褶皺軸面傾角和樞紐傾伏角均為10°-80°,傾向和傾伏向一致，傾角和傾伏角大致相等，樞紐在軸面上的側(cè)伏角為80°-90°（圖2-3-8中訓(xùn)區(qū)）。以上七類褶皺反映了軸面和樞紐產(chǎn)狀的連續(xù)變化系列，因此包含了自然界可以出現(xiàn)的各種產(chǎn)狀的褶皺。三角投影網(wǎng)圖上所劃分的七個區(qū)，分別代表七大類型褶皺產(chǎn)狀的變化范圍。圖內(nèi)各區(qū)范圍的大小也大致反映出該類褶皺在自然界出現(xiàn)的幾率大小及其過渡類型的一般變化規(guī)律，其中皿區(qū)范圍最大，表明斜歪傾伏褶皺在地殼中最常見，它是產(chǎn)狀變化最大的一類褶皺。 這一分類使對褶皺形態(tài)的研究從定性描述提高到半定量的水平，為應(yīng)用統(tǒng)計方法分析褶皺形態(tài)和產(chǎn)狀特征提供了條件。2．根據(jù)巖層厚度和等傾斜線變化的褶皺分類Ramsay（1967）根據(jù)橫截面上褶皺巖層的厚度參數(shù)t和T以及等傾斜線的排列方式提出的褶皺分類方案。參數(shù)t稱為正交厚度，指在橫截面上巖層上下層面相同傾角（a）部位所作的與巖層面切線之間的垂直距離，因其隨傾角a變化而變化，所以記作ta；而參數(shù)T稱為軸面厚度，是與軸面平行的兩條切線之間的距離，記作Ta。在軸面上，參數(shù)t和T為標(biāo)準(zhǔn)厚度，分別記作

to和TO。此處ta=Ta，等傾斜線是巖層上下層面具有相同傾角點的連線（圖2-3-9），具體作法見（Ramsay,1967）。據(jù)此，可把褶皺分為三類五型：I類褶皺的等傾斜線向內(nèi)弧呈收斂狀，內(nèi)弧曲率總是比外弧大，Ta>TO（圖2-3-9）o可細(xì)分為三個亞型：IA型等傾斜線向內(nèi)弧呈強(qiáng)烈收斂狀，各線長短差別極大，內(nèi)弧曲率遠(yuǎn)比外弧大，ta>10,為典型的頂薄褶皺。IB型等傾斜線也向內(nèi)弧收斂，并與褶皺面垂直，各線長短大致相等，ta=10,內(nèi)弧曲率仍大于外弧，為典型的平行褶皺。IC型等傾斜線向內(nèi)弧輕微收斂，轉(zhuǎn)折端等傾斜線比附近兩翼的略長，反映兩翼厚度有變薄的趨勢，ta<t0,為I型平行褶皺向II類相似褶皺過渡的型式。圖2-3-9褶皺類型的等傾斜線特征（據(jù)Ramsay,1976）Fig.2-3-9Dipisogonsofdifferenttypesoffolds（fromRamsay