構(gòu)造地質(zhì)學(xué)講義

層面之間的垂直距離。

沉積巖在沉積過程中或成巖作用過程中產(chǎn)生的非構(gòu)造變動的構(gòu)造稱為沉積

巖層的原生構(gòu)造。如層理、層面構(gòu)造（泥裂、雨痕、印模等）、結(jié)核、疊錐以及

生物遺跡等等。盡管這些都是沉積巖石學(xué)研究的內(nèi)容，但是，其對構(gòu)造地質(zhì)的研

究也有重要意義。

一、層理及識別

1、層理是沉積巖最常見的一種原生構(gòu)造，是由巖石成分、結(jié)構(gòu)和顏色在剖

面上突變或漸變所顯現(xiàn)出來的--種成層構(gòu)造。

層理按其形態(tài)可分為三種基本類型：平行層理、波狀層理、斜層理。（放

映照片、展示標(biāo)本或模型）

細(xì)層與層系概念介紹，示圖a為細(xì)層，圖b為層系。

2、層理的識別

（1）巖石成份變化，系由成分差異而顯示出來的層理

（2）巖石結(jié)構(gòu)變化，指巖石粒度和形狀的變化顯示出來

（3）巖石顏色變化，由于顏色的不同顯示出層理來

（4）巖層的原生層面構(gòu)造，包括波痕、泥裂、雨痕、生物遺跡及其印模

等。

二、利用沉積巖原生構(gòu)造確定巖層的頂面和底面

確定巖層新老關(guān)系是野外觀察研究地質(zhì)構(gòu)造的一個重要問題。

未經(jīng)構(gòu)造變動的巖層，其正常層序總是上項百威能上新R老，但經(jīng)構(gòu)造變

動后巖層則可直立，甚至倒轉(zhuǎn)，新老層序倒置的現(xiàn)象?；谴_定新老關(guān)系和地

質(zhì)年代的依據(jù)，但有些無化石的“啞地層”，則只能根據(jù)原生構(gòu)造和某些次生構(gòu)

造來確定新老層序。況且確定地層的新老關(guān)系，原生構(gòu)造的方法比化石來得更容

易些。

（1）斜層理

（2）粒序（韻律）層理，正粒序與反粒序?qū)永?/p>

（3）波痕

（4）泥裂

（5）雨痕、冰雹痕及其印模

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第一章緒論

一、造地質(zhì)學(xué)的研究對象和內(nèi)容

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是地質(zhì)學(xué)的一門分支學(xué)科，其研究對象是地殼或巖石圈的構(gòu)

造。

地質(zhì)構(gòu)造是指組成地殼的巖石（巖體）在內(nèi)，外動力地質(zhì)作用下發(fā)生的變

形與變位，而形成的各種（構(gòu)造）現(xiàn)象，諸如褶皺、斷裂、劈理以及其它各種

面、線狀構(gòu)造等。

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)研究內(nèi)容主要研究的動力地質(zhì)循用所形成的各種構(gòu)造地質(zhì)的

形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模，形成條件、形成機制，分布和組合規(guī)律及其演化史，并進

一步探討產(chǎn)生地質(zhì)構(gòu)造的地殼運動的方式，規(guī)律及動力來源。

內(nèi)動力地質(zhì)作用下產(chǎn)生的各種構(gòu)造現(xiàn)象主要是在成若后形成的次空?向港，

但對沉積巖在成巖過程中、巖漿巖在侵位和結(jié)晶過程中形成的原生構(gòu)造也要加

以認(rèn)識和研究。

構(gòu)造尺度可以分為巨；犬、中、小、微、超微等級別，不同的構(gòu)造尺度

其研究任務(wù)與方法不同。?野外調(diào)查通常是從小或中尺度構(gòu)造現(xiàn)象入手；

?室內(nèi)研究則為微、超微尺度研究；

?巨、大型尺度研究已屬大構(gòu)造研究領(lǐng)域，除上內(nèi)容研究之外，還需對該區(qū)

地層，沉積相和建造、巖漿活動，變質(zhì)作用，及成礦作用等綜合研究分析。

新理論、新技術(shù)、新方法、新儀器的應(yīng)用近20-30年來構(gòu)造地質(zhì)學(xué)發(fā)展迅

猛，如航天遙感技術(shù)（航、衛(wèi)片）、地球物理探測方法的發(fā)展、電子顯微鏡的

發(fā)明等，對地球的研究已從陸地延伸至海洋，從地殼表層發(fā)展到深層（超深鉆），

將地球作為一個整體與天體行星進行類比研究。電子顯微鏡、高溫高壓實驗，

以及晶體缺陷的研究，加深了人們對構(gòu)造變形機制的深刻了解。

二、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究意義

理論意義闡明地殼構(gòu)造在空間上的相互關(guān)系和空間上的發(fā)育順序，探討地

殼構(gòu)造演化和地殼運動規(guī)律及其動力來源。

實踐意義與國民經(jīng)濟建設(shè)想相關(guān)，有利的方面，如礦產(chǎn)資源（能源資源），

水資源，受一定的構(gòu)造控制，不利的方面，如地震活動，工程地質(zhì)，環(huán)境地質(zhì),

保護、改善利用環(huán)境地質(zhì)，防止和減少地質(zhì)災(zāi)害等都與構(gòu)造地質(zhì)密切相關(guān)。

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與工程地質(zhì)穩(wěn)定性實例

1、法國馬爾帕賽水壩薄拱壩壩高60m,底寬6.26m,頂寬1.5m,修建在片

麻巖上。1959年12月2日，當(dāng)水庫接近滿庫時壩體突然崩潰。其中地質(zhì)上原因

是壩上游拉應(yīng)力分布區(qū)內(nèi)陡傾張裂隙和緩傾軟弱面相連，導(dǎo)致孔隙水壓急劇增

高，引起壩基滑移。

2、四川永川縣陳食水庫壩基滲漏，在壩基附近岸坡坡腳處，風(fēng)化泥巖中發(fā)

育一組與岸坡走向平行的陡傾卸荷裂隙，有的開口達20cm之大，滲漏造成的。

3、安徽梅山水庫連拱壩壩肩破裂，受右壩肩花崗巖體內(nèi)一組平緩裂隙向河

谷方向滑移導(dǎo)致。

4、意大利瓦依昂水庫滑坡事件，壩高267m,是當(dāng)時世界上最高的雙拱壩。

庫區(qū)蓄水后，山體突然以高達25-30m/s的速度下滑，近2億方土石迅速淤滿

水庫，掀起高過壩頂100余m的涌浪，沖毀下游3KM處的村鎮(zhèn)，造成3000人

死亡，水庫變?yōu)槭瘞臁?/p>

三、構(gòu)造地質(zhì)研究方法

1、構(gòu)造地質(zhì)研究三大方面：幾何學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué),此外尚有構(gòu)造發(fā)育、

演化歷史分析。

?幾何學(xué)研究構(gòu)造地質(zhì)的形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模、組合型式及相互關(guān)系、各種

要素的測量及其各個構(gòu)造之間的相互關(guān)系，從而建立一個完整的具有幾何規(guī)律

的構(gòu)造體系或型式。它是運動學(xué)和動力學(xué)分析的基礎(chǔ)。

?運動學(xué)根據(jù)幾何學(xué)的有關(guān)資料和數(shù)據(jù)，重塑和再現(xiàn)巖石在構(gòu)造變形期間

所發(fā)生的運動和變位，包括變形巖石內(nèi)外部的運動。

?動力學(xué)探索構(gòu)造變形的作用力性質(zhì)、大小、方向、應(yīng)力場的演化及其發(fā)

育順序，應(yīng)變分析也屬于動力學(xué)研究的內(nèi)容。三者之間彼此相互聯(lián)系，相輔相

成的。

2、研究方法

⑴、地質(zhì)測量（填圖）是基本方法，制圖、數(shù)理統(tǒng)計提供依據(jù)。

顯微構(gòu)造分析是對中小尺度研究的修正和外充。

航、衛(wèi)片解譯擴大視域和深度，彌補野外中小尺度研究的局限性。

⑸、應(yīng)用力學(xué)原理，鑒定構(gòu)造的力學(xué)性質(zhì)和相互關(guān)系，分析形成機制及各構(gòu)

造之間的內(nèi)在關(guān)系，以從而得出區(qū)域構(gòu)造的分布和發(fā)展規(guī)律。

⑹、室內(nèi)測試和計算應(yīng)變測量與計算、變形（應(yīng)力）礦物尤其是標(biāo)型礦物

的溫度壓力測試、同位素年代學(xué)測定等。

摸擬實驗石蠟或泥巴摸擬、光彈性實驗、數(shù)學(xué)力學(xué)模擬和高溫高壓實驗，

再現(xiàn)構(gòu)造變形。

⑹、歷史分析根據(jù)地層間不整合接觸關(guān)系、各種構(gòu)造之間的交切關(guān)系，結(jié)

合沉積相，巖漿活動，配合同位素年代測定資料，分析構(gòu)造發(fā)展的順序，劃分

發(fā)育階段，恢復(fù)構(gòu)造演化歷史，從而對構(gòu)造的規(guī)律有一個較全部系統(tǒng)的正確認(rèn)

識。

四、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系

數(shù)學(xué)

力學(xué)（彈、塑性力學(xué)、流變學(xué)、斷裂力學(xué)）

古生物學(xué)

地史學(xué)（或地層學(xué)）

礦物、巖石學(xué)

地貌學(xué)

地球物理

地球化學(xué)

計算機制圖等學(xué)科關(guān)系密切

構(gòu)造地質(zhì)學(xué)是一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科。我們必須堅持唯物主義的認(rèn)

識論，理論聯(lián)系實際，才能學(xué)好用這門學(xué)科，并使之向前發(fā)展。

第二章沉積巖層的產(chǎn)狀及其原生構(gòu)造

§1巖層產(chǎn)狀、厚度及其出露特征

一、巖層的原始產(chǎn)狀

沉積盆地（海洋或大型湖泊）中心，形成的巖層是水平的或近水平的，而邊

緣、島嶼，水下隆起等周圍的沉積物產(chǎn)狀具有一定的傾角，稱為原始傾斜。原

始水平的巖層，經(jīng)構(gòu)造變動后，可變?yōu)閮A斜、直立、倒轉(zhuǎn)以及各種褶皺形態(tài)，

但也有仍保持近水平狀態(tài)。

二、水平巖層

巖層上下兩個面保持水平狀態(tài)，即同一層面上各點海拔高度基本相同的巖

層，稱為水平巖層。其特征如下：

1、在層序沒有倒轉(zhuǎn)的前提下，地質(zhì)時代較新的巖層疊置在較老的巖層之上。

當(dāng)?shù)匦蝿兾g切割輕微的地面只出露最新巖層；如切割強烈時，老巖層則出露于

河谷，沖溝等低洼處，較新巖層分布于山頂或分水嶺上，即巖層愈老出露愈低,

巖層愈新其出露的位置愈高。

2、水平巖層的露頭形態(tài)，完全受地形控制，其出露線（巖層與地面的交線）

在地質(zhì)圖上表現(xiàn)為與地形等高線平行或重合，而不會相交。

3、水平巖層的厚度就是巖層頂面與底面標(biāo)高之差。

4、水平巖層露頭寬度，與巖層厚度和地形坡度的變化有關(guān)。

三、傾斜巖層

由于地殼運動，使原始水平的巖層發(fā)生構(gòu)造變動，形成傾斜巖層。單斜巖層

可以是褶皺的一翼或斷層的一盤，也可以是區(qū)域性不均勻沉隆或上升引起的區(qū)

域性傾斜。

（-）巖層產(chǎn)狀及其測定

1、產(chǎn)狀要素：走向、傾向、傾角

真傾角與視傾角之間關(guān)系為：（式中。為真傾角，￡為

視傾角，。真傾向線與視傾向線之間夾角）

2、巖層產(chǎn)狀要素的測定與表示方法（要求學(xué)生回顧地學(xué)概論和南京實習(xí)時

現(xiàn)場實際測量）。

巖層產(chǎn)狀要素，通常用羅盤直接測量，有些情況下需用作用法，赤平投影法

求出巖層產(chǎn)狀要素。

⑴層產(chǎn)狀文字表示法：通常只記錄傾向和傾角即可，走向則通過傾向加

或減90度換算。

?方位角SW2050Z25°或205°Z250

?象限角法，以北或南作為起點（0°），一般記為N65°WZ250或NW65°

Z25°

⑵符號表示（用于地質(zhì)圖上）

（二）巖層的厚度真厚度、視厚度、鉛直厚度三者具有一定的三角函數(shù)關(guān)

系附錄V有詳細(xì)介紹。

（三）傾斜巖層的露頭形態(tài)（V字形法則）（本章重點之一）

?水平巖層露頭線與等高線平行或重合；

?直立巖層露頭線不受地形影響，始終呈直線延伸；

?傾斜巖層露頭界線復(fù)雜，表現(xiàn)為與地形等高線交切關(guān)系，并顯示出一

定的規(guī)律性，即在經(jīng)過山脊和河谷時，均呈“V”字形態(tài)展布即“V”字形法則。

有下列三種情況：

1、巖層傾向與地面坡向相反：在山脊處“V”字形尖端指向山下，在溝谷處

“V”字形尖端指向上游。

2、巖層傾向與地面坡向相同，且?guī)r層傾角大于地面坡角時，在山脊處“V”

字形尖端指向山下，溝谷處“V”字形尖端指向上游。

3、巖層傾向與坡向相同，但巖層傾角小于地面坡角時，“V”字形尖端在山

脊處指向山下，溝谷處指向上游。

1、3兩種情況相似，不同的是后者“V”字形彎曲大于等高線，而前者“V”

字形彎曲度小于等高線。示圖。

（四）巖層的露頭寬度（自學(xué)）

巖層厚度、傾角、坡角、坡向與巖層傾向，傾角之間關(guān)系的影響，學(xué)生自己

閱讀即可。

§2沉積巖層的原生構(gòu)造

沉積巖是地球表分布最廣泛的巖石，其分布面積約占地球大陸面積的75%,

因此，大部分地質(zhì)構(gòu)造是由沉積巖形成的。所以觀測分析沉積巖層的原生構(gòu)造、

巖層產(chǎn)狀和接觸關(guān)系是研究地質(zhì)構(gòu)造的一項基礎(chǔ)工作，也是本課程的基本內(nèi)容

之一。

舉例：安徽貴池徐橋銀礦產(chǎn)于奧陶系灰?guī)r裂隙中，為脈狀礦體。奧陶系灰?guī)r

為厚層?塊層狀且大理巖化，層理看不清。地質(zhì)人員對地層產(chǎn)狀長時間爭論不

休，后來我根據(jù)大理巖中殘留的生物碎屑的排列方向，確定了原始層理，令地

質(zhì)人員十分信服。

?巖層由兩個平行或近乎平行的界面所限制的、巖性基本一致的層狀巖

體。由沉積作用形成的巖層稱沉積巖層。

?層面上、下巖層的界面。上層面叫做頂面，下層面叫底面，兩個巖層

的接觸面，既是上覆巖層的底面，又是下覆巖層的頂面。

?厚度兩個）沖刷充填構(gòu)造

（5）古生物化石的生長和埋藏狀態(tài)

§3地層之間的接觸關(guān)系

一、整合與不整合

1、整合：巖層連續(xù)沉積，層序無間斷、產(chǎn)狀一致、時代連續(xù)或其中的生物

演化是漸變。

2、不整合：層序有間斷、缺失，即部分地層無沉積或雖有沉積但卻被剝蝕。

二、不整合類型

（-）平行不整合：下降沉積一上升、沉積間斷、剝蝕一再下降再沉積；不

整合面上有下伏巖層組成的礫石、古風(fēng)化殼、古土壤層。

（二）角度不整合

特征：缺失部分地層，上下巖層產(chǎn)狀不一致呈一定的角度相交，不整合面

上有下伏巖層組成的底礫巖，古風(fēng)化殼，古土壤層等。

形成過程：下降沉積一褶皺上升（伴有斷裂活動、巖漿活動，變質(zhì)作用等）

一沉積間斷、遭受剝蝕一再下降再沉積。反映上覆地層沉積之前，曾發(fā)生過褶皺

等重要的構(gòu)造事件。

（三）地理不整合（區(qū)域不整合），指局部為平行不整合接觸，但大范圍內(nèi)

卻是角度不整合。

（四）嵌入不整合

三、不整合的研究

（-）確定不整合的存在（重點）

1、地層古生物方面的證據(jù)：化石反映出生物演化的不連續(xù)性（種、屬的突

變），生物群落迥然差異。

2、沉積方面的標(biāo)志，存在侵蝕面、古風(fēng)化殼、古土壤以及Fe、Mn、P、Ni,

稀土或鋁土礦等，底礫巖。

3、構(gòu)造方面的標(biāo)志：產(chǎn)狀，變形變質(zhì)程度。

4、巖漿活動和變質(zhì)作用方面的標(biāo)志。

（二）觀察研究不整合面及其上、下地層的產(chǎn)狀，巖性及時代。

1、詳細(xì)測制剖面，研究巖性，巖相和化石，確定時代，觀察構(gòu)造形態(tài)，變

質(zhì)情況，巖漿活動等。

2、礫石來源、粒度、圓度、分選性、排列方向等。

3、制圖、素描圖、照相等

（三）研究不整合的空間和類型變化

舉例寧鎮(zhèn)山脈J1-2xn與下覆地層的接觸關(guān)系，在棲霞山高地為不整合，仙鶴

觀Jl-2和T3h為平行不整合，在鐘山則為整合接觸關(guān)系。

（四）確定不整合的形成時代（重點）

形成時代：不整合面之下覆相對最新的地層時代為下限，不整合面之上相對

最老的地層時代為其上限，缺失地層時代為其形成時代。

注意二點：

①取下覆最新時代為下限，兩者之間相隔最近的時代為不整合形成時代;

②同一次構(gòu)造運動周期不同地區(qū)有先有后，時間可長可短，缺失地層并

不一致，這是褶皺幕的穿時代性的反映。

③大范圍內(nèi)，可發(fā)生多次構(gòu)造變動，形成多個角度不整合和平行不整合,

在接近大陸的地方，兒個不整合面往往逐漸歸并為一個角度不整合，其

向缺失地層很多，實際上是包含了多次地殼運動所經(jīng)歷的構(gòu)造事情。

④注意“缺”與“失”的關(guān)系，如我國華北O(jiān)2/C2,是缺失。3、S、D、3,

還是原先有沉積，后來剝蝕掉即“失”去了。

§4軟沉積變形

軟沉積變形指沉積或成巖作用過程中形成的非構(gòu)造應(yīng)力作用形成的變形。

沉積物此時尚未固結(jié)成巖，處于塑性或半塑性狀態(tài)，故稱之為軟沉積變形。

一、負(fù)荷作用形成的軟沉積變形

負(fù)荷構(gòu)造、火焰構(gòu)造、砂球和砂枕（視圖）

二、滑塌和滑移作用

滑塌褶皺、爬折構(gòu)造、卷曲層理（視圖）

三、與孔隙液壓效應(yīng)有關(guān)的軟沉積變形

砂巖墻、碟狀構(gòu)造

四、軟沉積變形的成因機制

內(nèi)因：沉積物力學(xué)性質(zhì)高度塑性，抗剪（切）強度極差。

外因：一定角度的斜坡地形和地震、風(fēng)暴、海嘯等外部誘發(fā)因素。

第三章地質(zhì)構(gòu)造分析的力學(xué)基礎(chǔ)

-、力和體力

1、力：物體相互間的一種機械作用

2、接觸力：物體與物體間的作用力

3、面力：作用在物體表面的接觸力

4、應(yīng)力集中：接觸面積與物體邊界面積比量級很小時，即集中

5、體力：非接觸力作用在物體內(nèi)部每一支點上時，為體力

二、外力和內(nèi)力

1、外力：外界物體向研究物體施加的作用力

2、內(nèi)力：外力作用引起的物體內(nèi)部各點之間的相互作用力

三、應(yīng)力、正應(yīng)力、剪應(yīng)力

1、應(yīng)力：在外力作用下，物體內(nèi)任一截面單位面積上的受力大小

2、正應(yīng)力：垂直截面的應(yīng)力，以。表示

3、剪應(yīng)力：平行截面的應(yīng)力，以T表示

四、主應(yīng)力、主方向、主平面

1、主應(yīng)力：某一截面上只有正應(yīng)力，沒有剪應(yīng)力時的正應(yīng)力

2、主方向：主應(yīng)力的方向

3、主平面：垂直于主應(yīng)力的平面

五、應(yīng)力橢球體和應(yīng)變橢球體

1、應(yīng)力橢球體：

。1一最大壓（最小拉）應(yīng)力軸；。2—中間應(yīng)力軸；

。3—最小壓（最小拉）應(yīng)力軸

故：0?＞O2＞。3

2、應(yīng)變橢球體：

A（X）—最大應(yīng)變軸；B（Y）—中間應(yīng)變軸；

C（Z）—最小應(yīng)變軸

六、應(yīng)力分析簡介

1、常見的應(yīng)力狀態(tài)：

單軸應(yīng)力狀態(tài)：一個主應(yīng)力不為零，其余兩個均為零

雙軸應(yīng)力狀態(tài)：一個主應(yīng)力為零，其余兩個均不為零

三軸應(yīng)力狀態(tài)：三個主應(yīng)力均不為零，且。1＞。2＞。3

2、二維應(yīng)力狀態(tài)分析（平面應(yīng)力狀態(tài)分析）

若：有兩軸主應(yīng)力（。1,。2）作用在斜截面（AB）上，且。1＞。2,

o3=0；分析斜面（AB面）上的應(yīng)力狀態(tài)。

規(guī)定：a—AB法線與。1的夾角，AB線一AB面的截線，單位長度（=1）

AB=1,

，OA=sina,OB=cosa

又?:o=P/A,P=oA

.?.在OA面上的正應(yīng)力P2=o2OA=o2sina,

在OB面上的正應(yīng)力Pl=o1OB=o1cosa

(1)在垂直AB面上的力：為Pl和P2的分力之和：

B|J：Pn=P1n+P2n=Plcosa+P2sina

AB面上的正應(yīng)力：oa=Plcosa+P2sina

=o1cosacosa+o2sinasina

=O1cos2a+02sin2a

01+O201-O2

=--------+----------cos2a(1)

22

(2)在平行AB面上的力：

Pt=Plsina+P2cosa

AB面上的剪應(yīng)力：Ta=o1cosasina+o2sinacosa

o1-o2

=--------sin2a(2)

2

討論:

由（1）:當(dāng)a=0口寸，cos2a=1；oa=o］（最大）；o2不起作

用

說明：垂直該面的應(yīng)力對該面作用最大

平行該面的應(yīng)力對該面無作用

由(2)：當(dāng)a=0時，Ta=0

當(dāng)a=90°時，Ta=0(2a=180°)

當(dāng)a=45°時，Ta達最大值(2a=90°)

o1-o2

即：Ta=-------

2

說明：與主應(yīng)力呈45°的面上剪應(yīng)力最大，易產(chǎn)生剪切面

第四章變形巖石應(yīng)變分析基礎(chǔ)

變形與變位

1、變形（strain）：

巖石體受到應(yīng)力作用后，其內(nèi)部各質(zhì)點經(jīng)受了一系列的位移從而使巖石體

的初始形狀、方位或位置發(fā)生了改變。

2、位移：物體內(nèi)各質(zhì)點的位置在變形前后的相對變化。（平移、旋轉(zhuǎn)、體變、

形變）

平移、旋轉(zhuǎn)：改變坐標(biāo)，不改變形態(tài)（內(nèi)部各質(zhì)點相對位置不變）

體變、形變：改變形態(tài)和體積（內(nèi)部各質(zhì)點相對位置改變）

二、應(yīng)變的度量（應(yīng)變測量）

應(yīng)力狀態(tài)：某一-瞬間作用于物體上的應(yīng)力情況

應(yīng)變狀態(tài)：物體變形后的狀態(tài)

1、線應(yīng)變：

（1）定義：變形前后線段長度的變化（￡）

（2）應(yīng)變量計算：

1rio

A、單位長度比：￡=——

1（）

式中：￡—線應(yīng)變量；lo、h—變形前、后同一線段的長度比（伸長為正;

縮短為負(fù)）

2

B、平方長度比：X=（l1/10）=（1+4

式中：入一變形前、后同一線段的長度比的平方

2、剪應(yīng)變：

（1）定義：

角應(yīng)變：變形前相互垂直的兩條直線，變形后其夾角偏離直角的量（W）

剪應(yīng)變：角應(yīng)變的正切（Y）

（2）應(yīng)變量計算：V=tgw（右偏為正；左偏為負(fù)）

三、均勻應(yīng)變與非均勻應(yīng)變

1、均勻應(yīng)變：

（1）定義：物體內(nèi)各質(zhì)點的應(yīng)變特點相同的變形

（2）特點：變形前的直線，變形后仍是直線；變形前的平行線，變形后仍是

平行線

2、非均勻應(yīng)變：

（1）定義：物體內(nèi)各質(zhì)點的應(yīng)變特點發(fā)生變化的變形

（2）特點：變形前的直線，變形后為曲線或折線；變形前的平行線，變形后

不在保持平行

3、連續(xù)變形：物體內(nèi)從一點到另一點的應(yīng)變狀態(tài)是逐漸變化的（彎曲）

4、不連續(xù)變形：物體內(nèi)從一點到另一點的應(yīng)變狀態(tài)是突然變（斷開），褶皺

是一種非均勻連續(xù)變形

四、應(yīng)變橢球體

1、定義：用來表示應(yīng)變狀態(tài)的橢球

2、特征：

（1）變形前是球，均勻變形后為橢球

（2）有三個相互垂直的主軸（X、Y、Z）,分別代表最大、中間、最小應(yīng)變

軸（或入1、入2、入3；A、B、C）

（3）有三個相互垂直的主平面（YZ、XZ、XY）,分別垂直X、Y、Z軸

（4）應(yīng)力與應(yīng)變有密切關(guān)系：

最大應(yīng)變軸平行最小壓應(yīng)力軸和最大張應(yīng)力軸

最小應(yīng)變軸平行最大壓應(yīng)力軸和最小張應(yīng)力軸

五、弗林（Flinn）指數(shù)

表示應(yīng)變橢球體的形態(tài)一應(yīng)變強度

k=tana=（a-1）/（b-1）

式中：a=X/Y=（1+￡1）/（1=e2）

b=Y/Z=（1+e2）/（1+e3）

討論：k值相當(dāng)于p點與原點（1,1）的斜率

k=0單軸旋轉(zhuǎn)扁球體（軸對稱縮短）

l>k>0扁形橢球體（壓扁型）

k=l平面應(yīng)變橢球體

°°>k>l長型橢球體（收縮型）

k=8單軸旋轉(zhuǎn)長球體（軸對稱伸長）

六、旋轉(zhuǎn)變形與非旋轉(zhuǎn)變形

1、非旋轉(zhuǎn)變形：代表應(yīng)變主軸方向的物質(zhì)線在變形前后不發(fā)生方位的改變

2、旋轉(zhuǎn)變形：代表應(yīng)變主軸方向的物質(zhì)線在變形前后發(fā)生了方位的改變

七、遞進變形

1、有限應(yīng)變（總應(yīng)變）：物體變形的最終狀態(tài)與初始狀態(tài)對比發(fā)生的變化

2、遞進變形：變形的發(fā)展過程（許多微量應(yīng)變逐次疊加的過程）

第五章巖石變形行為

(自學(xué)為主)

第六章劈理

就幾何形態(tài)而論，任何構(gòu)造都可看成是面狀構(gòu)造或線狀構(gòu)造。

面狀構(gòu)造和線狀構(gòu)造都可以分成為“透入性”和“非透入”性兩類。

透入性構(gòu)造均勻地彌漫于地質(zhì)體中的構(gòu)造，反映地質(zhì)體作為一個整體，也

均勻地發(fā)生了變形。

非透入性構(gòu)造以一種不連續(xù)面分散于地質(zhì)體中，變形僅發(fā)生在不連續(xù)面及

其附近，將均勻連續(xù)的地質(zhì)體分成若干部分，所以又稱為“分劃性”構(gòu)造。

透入性和非透入性是相對性概念。如圖7-1中的S2小尺度觀察是透入性構(gòu)造,

微小尺度劃分不連續(xù)的分劃性構(gòu)造了。

§1劈理的結(jié)構(gòu)、分類和產(chǎn)出背景

—'、劈理巖石的域組構(gòu)(cleavagedomain)

劈理域和微劈石(microlithondomain)

（一）劈理域的形態(tài)及排列

1、劈理的平面度一劈理域的平面程度

?平直；

?粗糙；

?鋸齒狀；

?縫合線狀的

2、劈理的排布格式

?平行劈理

?交織劈理

（二）微劈石的結(jié)構(gòu)①由粒狀礦物組構(gòu)，無優(yōu)選方位；②常保持先存板巖

和千枚巖的面理。

（三）劈理的間隔兩劈理面之間垂直距離，5-20cm-0.01mm（上下限）

（C.MCA.Powell,1979）

（四）劈理域的相對寬度劈理域?qū)?微劈石寬或劈理域?qū)挾瓤偭?巖石測線

總長度義100強計量。

劈理域?qū)挸膳韼?，劈理域窄顯示面狀分割特點。

二、劈理分類

（-）傳統(tǒng)分類：流劈理、破劈理、滑劈理

（二）劈理的結(jié)構(gòu)分類

C.MCA.Powell,（1979）提出“用帶有成因含義的術(shù)語來描述劈理構(gòu)造弊病

很多”，因此，需要有一個描述劈理組構(gòu)和形態(tài)的分類方案。

G.E.Borradail&G.H.Davis等人的方案

1、連續(xù)劈理礦物均勻分布，完全定向，或在顯微鏡下辨別出劈理域和微

劈石者，如板劈理，千枚理，片理和片麻理。

（1）板劈理富泥質(zhì)的低級變質(zhì)巖中，具良好的可劈性、使巖石劈成十分

平整的石板，但顯微尺度下，劈理域卻是交織排布的。與板劈理有關(guān)的變形包體,

礦物晶粒、碎屑、結(jié)核、化石、斑點等。

（2）千枚理和片理，礦物結(jié)晶顆粒較大，肉眼可見與板劈理相區(qū)別之。

①富層狀硅酸鹽巖石（云母片巖類），如“千枚狀構(gòu)造”。

②復(fù)礦物成分巖石中的片理（云母石英片巖）

③粒狀單礦物巖（大理巖、石英片巖）

（3）片麻理，深變質(zhì)巖中的劈理，由深淺兩色礦物條帶組成，與千枚理

和片理比較通常連續(xù)性較差。

2、不連續(xù)劈理，劈理間隔肉眼可見，露頭和手標(biāo)本可顯示其不連續(xù)的構(gòu)

造特征。按微劈石域的結(jié)構(gòu)，可分為間隔劈理和褶劈理。

（1）間隔劈理，過去稱為破劈理。顯微鏡下觀察劈理域的主要成分是粘

土質(zhì)和碳質(zhì)等不溶物（Nickelsen,1972）,過去認(rèn)為是剪切滑動，實際是壓溶成

因。

（2）褶劈理，肉眼可見間隔切過先存在的連續(xù)劈理為特點，間隔大小

O.lmm-lOmmo早期連續(xù)劈理發(fā)生撓曲或微褶皺。進一步可分為：

①漸變褶劈理

②帶狀褶劈理

③分隔褶劈理

近年來，Gray和Durney（1979）強調(diào)壓溶作用在褶劈理的成因。

三、不同地質(zhì)背景上發(fā)育的劈理

（-）軸面劈理巖性均一，在韌性差小的巖系里，平均韌性高，與軸面平

行性越高，反之韌性差較大，強弱相間的巖系里軸面劈理則發(fā)生散開和聚欽。強

巖層呈正扇形，弱巖層中呈反扇形。

軸面劈理形成于褶皺作用的晚期，是最大的擠壓面（AB面）±o10近年研

究認(rèn)為軸面劈理是壓扁和壓溶作用結(jié)果。隨著軸面劈理的形成彎滑作用逐漸為剪

切褶皺作用所代替。

（二）層間劈理

（三）順層劈理代表褶皺前期一組擠壓應(yīng)變面，但亦有人認(rèn)為是沉積變質(zhì)

過程中重荷、重結(jié)晶的結(jié)果。

（四）斷裂劈理在斷裂的兩盤巖石中或斷層帶中，與斷裂具有統(tǒng)一的力學(xué)

機制。（斷層一章講授）

（五）區(qū)域劈理

§2劈理的形成機制

一、劈理的形成作用

1、機械旋轉(zhuǎn)

2、重結(jié)晶作用

3、壓溶作用

4、晶體塑性變形

二、劈理的應(yīng)變意義即與應(yīng)變橢球體的關(guān)系

§3劈理的野外研究

一、區(qū)分劈理與層理

二、測定劈理參數(shù)、描述劈理的結(jié)構(gòu)特征

1、劈理的間隔，大間隔75mm，小間隔l-5mm,微間隔0.01-0.1mm,連

續(xù)＜0.001mm

2、劈理域的形態(tài)

3、微劈石的結(jié)構(gòu)

三、觀察和測量劈理和層理之關(guān)系

1、利用劈理判斷相鄰巖層運動方向

2、確定正常與倒轉(zhuǎn)，背向斜位置

3、劈面與軸面平行或以軸面對稱面對稱分布，赤平投影上，劈理極點投

影不是與軸面一致，就是與軸面對稱分布。

4、圓柱狀褶皺劈理與層理分線與褶皺樞紐平行，都代表褶皺變形的中間

高變軸。

四、利用劈理特征推斷巖石變形機制和構(gòu)造環(huán)境。

五、研究變斑晶外面理，探討變形與變質(zhì)作用的關(guān)系。

六、觀察交切關(guān)系，建立先后發(fā)展順序。

第七章線理

線理(Lineation)巖石內(nèi)部或表面的各種平行線狀構(gòu)造，主要是露頭或手

標(biāo)本上的平行透入性構(gòu)造。而與褶皺有關(guān)的線狀構(gòu)造如樞紐。香腸構(gòu)造、窗根和

桿狀構(gòu)造等也被看為作粗大的線理。

§1變形巖石中的小型線理

一、拉伸線

形成方式有二：其一物質(zhì)塑性流動過程中的伸長變形，位于ab面之上，指

示物質(zhì)運動方向，代表應(yīng)變橢球體的長軸方向，為。線理；其二是輾滾而成。使

物質(zhì)垂直力偶作用的方向拉伸，這種線理常與褶皺樞紐平行，為b線理。

二、生長線理

針狀、柱狀等礦物定向排列構(gòu)成，它們都是巖石在變形和變質(zhì)過程中壓溶和

重結(jié)晶作用的產(chǎn)物。因而反映巖石重結(jié)晶流動方向。有時在動力變質(zhì)帶上，在強

大的應(yīng)力作用下，礦物生長往往不依結(jié)晶習(xí)性，卻屈服于應(yīng)力生長，如斷層面上

的石英、方解石纖維狀晶體。均屬a線理。

三、皺紋線理

發(fā)育在千枚巖、片巖中，由早期劈理或片理揉皺成的平行定向構(gòu)造，與褶皺

或褶劈有關(guān)，平行褶皺樞紐，稱b線理。

四、交面線理

兩個面狀構(gòu)造的交線，如層理與面理，面理與面理之交線，與褶皺樞紐B平

行，稱^線理。

§2變形巖石中的大型線理

石香腸，窗板和桿狀構(gòu)造最為常見。

一、石香腸構(gòu)造(Boudinagestructrue)

根據(jù)人工模擬實驗結(jié)果，繪圖分別介紹張裂石香腸、剪切型石香腸、粘滯性、

褶皺型石香腸的特征和形成機制

石香腸與組構(gòu)軸關(guān)系，縱彎褶皺中平行樞紐，橫彎褶皺中空間上呈“巧克力

方盤”狀。

二、窗標(biāo)構(gòu)造(mullionstructrue)

窗板構(gòu)造是強裂褶皺中的大型線理，非型為圓核計柱體或呈波狀起伏的渾圓

楔狀，表現(xiàn)常有一層應(yīng)礦持薄膜。

成因分類:

1、節(jié)理式窗根構(gòu)造

2、腫縮式窗椽構(gòu)造

3、褶皺式窗標(biāo)構(gòu)造

三、鉛筆構(gòu)造(pencilstructrue)

發(fā)育在泥板巖和粉砂質(zhì)板巖中的一種線狀構(gòu)造，成因是由二組或二組以上平

行面狀構(gòu)造交切分割而成。

四、桿狀構(gòu)造

由石英、方解石或其它成份單一的強硬巖石物質(zhì)構(gòu)成，成帶成束地出現(xiàn)在變

質(zhì)巖中。其與窗根構(gòu)造的區(qū)別在于桿狀構(gòu)造是由變質(zhì)作用中產(chǎn)生的析離體組成，

析離體在未分裂或輾滾成棒之前，一般呈囊狀、透鏡體或似層狀分布于面理之間。

與樞紐平行應(yīng)為b線理。

五、壓力影構(gòu)造

§3線理的野外研究

線理作為一維變量，是反映巖石變形和變質(zhì)過程中物質(zhì)運動方向的良好標(biāo)

志。線理位于運動面上，即ab面上，平行或垂直運動方向，指示主要運動方向，

通過線理研究可揭示大型構(gòu)造形成方式和形成過程，恢復(fù)區(qū)域構(gòu)造變形史。

一、區(qū)分原生線理及次生線理，實測產(chǎn)狀。

二、正確進行線理定向，確定線理的運動軸型

B.Sander（1926）座示系統(tǒng)介紹

三、認(rèn)識線理與大構(gòu)造的關(guān)系，為區(qū)域構(gòu)造分析提供依據(jù)

1、根據(jù)線理與層理走向相交關(guān)系，推測褶皺樞紐（B）產(chǎn)狀。

2、如果大型褶皺發(fā)育了軸面劈理，則應(yīng)注意平行軸褶的各種交面線理，

寄生褶皺以及其它大型線理的構(gòu)造表現(xiàn)及組合型式。

3、注意拉伸線理在軸面上的表現(xiàn)展布

4、斷層滑動面上的線理往往指示斷層運動方向，輾滾成因的線理的代表

中間應(yīng)變軸，它指示斷層三度空間的真實延伸方向。

四、與線理的研究要同時進行的工作

1、新生線理礦物組合，推測線理生長時期的變形環(huán)境；

2、應(yīng)變測量，確定線理生長期巖石變形情況。

五、劃分線理的形成期次

第八章褶皺

褶皺（folds）——巖石受力后發(fā)生彎曲變形，原來巖石中近乎垂直的面，變

成了彎曲面，它們可是So,Sx,巖漿巖的流面，甚至節(jié)理面和斷層面等等。

巨、大、中、小、顯微尺度的規(guī)模。

§1、褶皺和褶皺要素

一、褶皺的基本類型

①背斜與向斜

②背形與向形

③褶皺面向：在褶皺軸面上，8觀察地層變新的方向

二、褶皺要素核、翼、拐點、翼間角、樞紐、軸面、軸跡、脊線、樞線、

軸陷、軸隆（高點）

§2、褶皺描述

正交剖面概念

圓柱狀褶皺：一軸線平行自身移動形成的彎曲面。

非圓柱狀褶皺：凡不屬于上述特征的褶皺，其中有一特殊類型即圓錐狀褶皺。

它是由一軸線一端固定，以某一角度繞旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)而成。

一、轉(zhuǎn)折端的形態(tài)（圓弧褶皺、尖棱褶皺、箱狀褶皺、撓曲褶皺）

二、翼間角反映褶皺緊密程度

三、樞紐：指向；傾伏端、揚起端

四、褶皺的大小，波長，波幅

五、褶皺的對稱性Z、M,S型褶皺；倒向（從屬褶皺的軸面的傾倒方向）

六、平面輪廓

§2褶皺的形態(tài)描述

一、橫剖面上褶皺形態(tài)描述

1、根據(jù)軸面產(chǎn)狀和兩翼產(chǎn)狀：

?直立褶皺?斜歪褶皺?倒轉(zhuǎn)褶皺?平臥褶皺?翻卷褶皺

2、對稱性:

?對稱裙繳（軸面與水平面或包絡(luò)面垂直）；?不對稀懿?（軸面與水平面

或包絡(luò)面斜交）。

3、據(jù)翼間角大小分:

▲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。

▲閉合褶皺：翼間角小于70°,大于30°

▲緊閉褶皺:翼間角小于30°

▲等斜褶皺:翼間角近于0°,兩翼近平行

4、據(jù)褶皺面彎曲形態(tài)：圓弧褶皺、尖棱褶皺、箱狀褶皺、扇狀褶皺、撓曲

褶皺

5、據(jù)各層彎曲形態(tài)變化規(guī)律：協(xié)調(diào)褶皺、不協(xié)調(diào)褶皺

二、褶皺在平面（地面）上的露頭形態(tài)

?穹隆構(gòu)造L/W43:l的背斜

?構(gòu)造盆地L/W<3:1的向斜

?短軸褶皺L/W=3:1-10:1

?線狀褶皺L/W>10:l狹長形褶皺

§3褶皺的類型及褶皺的組合型式

一、褶皺的位態(tài)分類（M.J.Rickard,1971）

（一）、Rickard三角投影網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特征示圖說明

（二）、Rickard的七大類褶皺

Rickard分類表

水平(0°傾伏(10°近直立(80°

樞紐傾伏角Y

-10°)-80°)-90°)

軸面傾角a

I直立水平II直立傾伏

近直立(80°-90°)in傾豎褶皺

褶皺褶皺

VI斜歪傾伏

IV斜歪水平

傾斜(10°-90°)褶皺

褶皺

vn斜臥褶皺

近水平（0°-10°）V平臥褶皺

上表只要抓住其命名原則，就不難記住。

命名原則是：軸面產(chǎn)狀+樞紐產(chǎn)狀+褶皺=褶皺名稱

（三）、特征：

①正確地反映褶皺三維空間形態(tài)和產(chǎn)狀特征，避免前述二維空間對褶皺觀察

描述的偏面性。

②七個區(qū)代表大類型變化范圍，各區(qū)面積大小，代表自然界中出現(xiàn)的機率。

③定量化描述，便于統(tǒng)計分析

④易觀察某地區(qū)褶皺的產(chǎn)狀變化規(guī)律

二、褶皺橫越面的幾何類型

（一）平行褶皺和相似褶皺

HanHise.C.k.（1896）根據(jù)褶皺巖層的厚度變化及各層之間的幾何關(guān)系劃分

的二類型

1、平行褶皺（parallelfolds）

又名同心褶皺（Syncorefolds）,指各巖層成平行彎曲，象兩條鐵軌一樣平行

延伸，其間的寬度（厚度）處處相等；具有一個共同的曲率中心，向內(nèi)弧方向曲

率逐漸增大，往深部最終消失。

2、相似褶皺（Similarfolds）

各層的曲率基本不變，無共同的曲率中心，褶皺形態(tài)往深部延伸，保持不變;

同一層巖真厚度翼薄頂厚，但平行褶皺面方向量度的“厚度”在各部位保持不變。

（二）據(jù)各褶皺層面之間的幾何關(guān)系分類

協(xié)調(diào)褶皺（harmonicfolds）

2、不協(xié)調(diào)褶皺（disharmonicfolds）

（三）蘭姆賽的褶皺幾何分類（J.G.Ramsay,1967）

分類依據(jù)是根據(jù)褶皺橫截面（，B）上褶皺層的等傾斜線型式和厚度變化參

數(shù)所反映的相鄰褶皺面的曲率關(guān)系。

等傾斜線的繪制：①在，B的照片或橫剖面圖上，以實際水平線為基準(zhǔn)；②

以基準(zhǔn)線，按一定角度間隔（10°,20?！┳飨噜忨薨櫟那芯€；③連接等斜切

點即為等傾斜線。

蘭姆賽的三類五型褶皺

I類：IA頂薄，等傾斜線強烈向內(nèi)收斂，不等長

IB等厚，等傾斜線向內(nèi)弧收斂，等長

IC頂厚，等傾斜線向內(nèi)弧輕微收斂，不等長

II類：等傾斜線平行且相等，曲率相等，相似褶皺

in類：等傾斜線向外領(lǐng)、內(nèi)撒開、倒扇形、頂厚褶皺

三、同沉積褶皺和底辟構(gòu)造

（一）同沉積褶皺（Synsedimentaryfolds）

（二）底辟構(gòu)造（diapiricstructure）和鹽區(qū)（Saltdome）

同沉積褶皺顧名思義，褶皺與巖層沉積同時形成，有3個特征：

①產(chǎn)狀，褶皺兩翼上部產(chǎn)狀緩、下部變陡，總體多為開闊褶皺。

②厚度變化，在背斜頂部厚度?。ㄉ踔寥笔В瑑梢韼r層厚度最大。

③結(jié)構(gòu)上的變化，背斜頂部則因水淺，粒度粗大，而向斜中心部位則因

水體較深，粒度最細(xì)。（示圖）

底辟構(gòu)造是地下深部高韌性巖體（如巖鹽、石膏、粘土或煤層等，在構(gòu)造作

用力下，或者由于巖石間密度差異所引起的浮力作用下，向上流動或擠入（刺入）

上覆巖層之中而形成的一種構(gòu)造。如巖漿上升侵入圍巖，使圍巖發(fā)生撓曲時，則

可形成巖漿底辟構(gòu)造。（示圖）

四、褶皺的組合型式和分布

（-）阿爾卑斯式褶皺（Alpinotypefolds）又稱全形褶皺，基本特點是:

①褶皺呈線狀成帶展布，走向與構(gòu)造帶一致；

②背向斜同等發(fā)育，布滿全區(qū)。

③不同級別的褶皺往往成復(fù)背斜和復(fù)向斜構(gòu)造，是造山帶強烈地帶主要

構(gòu)造樣式。

復(fù)背斜和復(fù)向斜概念。

（二）侏羅山式褶皺（Jura-typefolds）

又稱過度型褶皺，其代表性構(gòu)造是隔檔式與隔槽式褶皺，隔檔式褶皺又稱梳

狀褶皺。

其成因是沉積蓋層在剛性基底的軟弱層上滑脫變形或薄皮滑脫的結(jié)果，屬于

造山帶前陸的構(gòu)造現(xiàn)象。

我國湘、鄂西、黔北和川東發(fā)育外，在湘贛一帶也廣泛發(fā)育。（示圖）

（三）日爾曼式褶皺（German-tpyefolds）

又稱斷續(xù)式褶皺：主要發(fā)育于構(gòu)造變形輕微的地臺蓋層中，以卵圓形穹隆，

拉長的短軸背斜或長垣為主。

褶皺翼部產(chǎn)狀很緩，甚至近水平，但規(guī)模很大，延長數(shù)十公里以外，可以弧

零地產(chǎn)出于水平巖層中，背斜、向斜發(fā)育不同等，展布無定向，有的成群分布，

呈雁行式排列。

這類褶皺常產(chǎn)于北美地臺上，區(qū)域性巨大盆地中，在中國川中以及柴達木盆

地之中也有類似褶皺。

五、疊加褶皺（Superimposedfolds）

（-）疊加褶皺的三種基本型式（蘭姆賽，1967）示圖說明:

I型：晚期褶皺最大應(yīng)變軸（A、X、a1）或流動方向a?與早期褶皺的軸面

平行，兩期褶皺的樞紐（中間應(yīng)變軸B、Y、a2）方向不一致，一般呈大角度相

交，這種類型褶皺相當(dāng)“橫跨”“斜跨”褶皺。

F1的軸面變形影響不大，而儲再褶皺，呈有規(guī)律的起伏，表現(xiàn)為穹盆相間

的構(gòu)造，類似兩個波疊加，波峰+波峰=峰更高，波谷+波谷=谷更低，波峰+波谷

=中和，相當(dāng)一個鞍部。

II型、a2±S1（或大角相交）B】Ab2成中等或大角度相交

R常為緊閉或等斜的斜歪褶皺，平臥褶皺，S,與翼一起褶皺，Bi也同時褶皺,

形成平面上的新月型或蘑菇型褶皺。

III型、共軸疊加褶皺，a2Asi成大角度相交，但Bi||b2.

F.之Si和兩翼共同被褶皺，尤其在正交剖面上更為清楚，可出現(xiàn)雙重褶皺

或鉤狀閉合褶皺。

§4褶皺形成機制

一、褶皺形成機制的基本類型

（-）縱彎褶皺（Buckling）即順層擠壓力作用下，巖層發(fā)生褶皺。

?單層縱彎（或多層粘結(jié)很牢的一套巖層）。中和面、拉張區(qū)與擠壓區(qū)

?當(dāng)多層（一套巖層）縱彎作用，無中和面、層面的往往起著重要的作用，

常通過下列二種方式形成褶皺。

1、彎滑作用（flexuralsliping）

這種情況下，當(dāng)兩硬層夾一軟弱巖層時，則在上下硬巖層滑動的力偶作用下,

使薄層軟弱（韌性）層產(chǎn)層間小褶皺可幫助我們確定層序倒轉(zhuǎn)與否及背、向斜的

位置。

方法是：新巖層總是向背斜轉(zhuǎn)端滑動，老巖層則對反方向滑動，畫作層間小

褶皺的軸面，與主褶皺面所交銳角光指示相鄰居層相對滑方向，滑動方向一經(jīng)確

定，就可確定背、向斜的位置，也知道巖層正常與倒轉(zhuǎn)。

2^彎流作用(flexuralflow)

指巖層產(chǎn)生褶皺變形時，不僅有層間滑動，而且會有巖層內(nèi)部的物質(zhì)流動現(xiàn)

象。

（二）橫彎褶皺作用（Bending）

即巖層受到層面方向外力作用（預(yù)托作用）。如巖漿底群、鹽丘等都可能導(dǎo)

致上覆巖層的橫彎褶皺作用。

（三）剪切褶皺（Shearfoldingorslipfolding）

又稱滑褶皺，是沿?系列與層面不平行的密集劈理而發(fā)生差異性的滑動而形

成的“褶皺”，所以層理面So不起作用，只是作為褶皺的標(biāo)志，故又稱之為被

動褶皺作用.

（四）柔流褶皺作用（Rheidfolding）

指高韌性巖石（巖鹽、石膏或煤層）或處于高溫高壓環(huán)境下變成高韌性體，

受到外力作用產(chǎn)生的粘性流動（既有層流動又有紊流），形成復(fù)雜多變的褶皺。

混合巖化變質(zhì)作用地區(qū)常見構(gòu)造。

（五）膝折作用

是兼具彎滑褶皺作用和剪切褶皺作用兩種特征的特殊褶皺作用，主要出現(xiàn)在

巖性較均一的薄層巖石或片理化的淺變質(zhì)巖中。

其形成方式，在?定的圍壓限制下，受到與層理或面理近水平或斜交的壓應(yīng)

力作用，巖層順層間滑動，但又受到限制常使滑動面發(fā)生急劇的轉(zhuǎn)折。（示圖）

二、褶皺形成過程中的壓扁作用。（示圖）

三、影響褶皺作用的主要因素

（-）層理的影響

（二）厚度和力學(xué)性質(zhì)的影響（主波長理論）

畢奧特（M.A.Biot,1957,1965）和蘭伯格（1963）通過模擬實驗和野外褶皺

的實際觀察研究，對側(cè)向縱彎作用下的褶皺發(fā)育機制進行了力學(xué)、數(shù)學(xué)分析彈性

彎曲（虎克體），粘彈性層彎曲（牛頓流體）作用。

巖性在地表條件下的變形基本上是彈性的（。=E￡）即。8￡。可將巖層當(dāng)

作彈性板來考慮，其形成的褶皺波長與作用大小有關(guān)。

巖石在地下深處，較高的溫壓條件下，在小應(yīng)力長期作用下，不同的巖石可

以看作是粘度各異的粘性固體的變形，可簡化為牛頓體的變形來表達，即應(yīng)力與

應(yīng)變速率成正比（。=Re）,巖石的粘度在變形中起著主導(dǎo)作用，粘性大的巖

層在褶皺發(fā)育過程中起骨干作用，這種巖層稱為能干層或強巖層。

設(shè)想：一厚為d的高粘度（口1）強巖層夾于低粘度（U2）的軟弱層之間，

使其側(cè)向順層擠壓，而發(fā)生縱彎作用（示圖）。此時，強硬巖層發(fā)生縱彎曲受到

兩種阻力。

①來自強巖層內(nèi)部阻力（f內(nèi)阻）。外弧拉伸，內(nèi)弧壓縮，層要彎曲，必須

克服內(nèi)部阻抗（f內(nèi)阻），若巖層彎曲波長愈大，弧愈緩（內(nèi)外曲率愈小），內(nèi)

阻抗愈小。所以如沒有介質(zhì)的包圍，它趨向于形成最大的可能波長即一個波。

②另一種阻力（f夕卜阻）來自上、下軟弱層（U2）o強巖層彎曲時，必須要

推開上下軟弱層，而軟弱層則反作用，力圖阻止其彎曲。這種外部阻撓力與硬巖

層的波長成正比，與波幅成正比（f外阻8W,f外阻8A波幅）。所以外部阻撓

力要求褶皺的波長盡可能小。按照最小功原理，巖層將選擇做功最小，而又能抵

抗這兩種阻力，使某一調(diào)和的中間值作為最易褶皺的初抬主波長Wi,即這種波

長的褶皺最易發(fā)育，據(jù)畢奧特的計算：

1/3

Wi=2nd（u1/6u2）或Wi/d=2n（j/6“2）心

式中：山一主導(dǎo)層（硬巖層）的粘度；入一低粘度介質(zhì)（軟弱層）且UD

u2；d—主導(dǎo)層的厚度。

由上式可知，主波長（Wi）與應(yīng)力無關(guān)（應(yīng)力只影響褶皺發(fā)育的速率）

從上式可以看出：當(dāng)小七“2時，Wi%3.46時，這樣的褶皺是非常微弱的，

因此，當(dāng)r=八時，只有均勻縮短，而不會有褶皺。

1/

當(dāng)硬巖層為多層巖層（1M）時，Wi=2nd（nu1/6u2）\主波長（Wi）除受

層數(shù)（n）控制外，其它情況同單層。

（三）巖層埋深及應(yīng)變速率對褶皺形成的影響

埋深：1）淺部：P.T較低，巖石呈彈性性狀，層理顯示不均一，褶皺以彎滑

為主。

2）深部：P.T較高，巖石呈韌性性狀（粘彈性），巖層層理不均一性

減小以至消失，褶皺作用由彎流一剪切一柔流褶皺，如太古界、元古界等變質(zhì)巖

區(qū)發(fā)育的相似褶皺，腸狀褶皺等，就是這個緣故。

應(yīng)變速率：￡大，深部的巖石也會呈彈性彎曲或脆性。

斷裂：￡小，巖石呈粘性材料（10"-1。22泊），t大而。很小，則￡很大，

巖石發(fā)生強烈褶皺。

在地表（或淺部）低T低P下，即使。很小，只要t呈足夠長，巖層由蠕變

而發(fā)生強烈褶皺，甚至達到破壞強度。

（四）基底構(gòu)造對蓋層褶皺的影響

§5褶皺構(gòu)造的觀察與研究

基本任務(wù)是：野外觀察和填圖，結(jié)合各種地質(zhì)勘探（物化探、山地工程）等

手段，航、衛(wèi)片解釋等研究，查明褶皺的形態(tài)；產(chǎn)狀；組合分布特點；形成機制

和形成時代；為研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征，褶皺與礦產(chǎn)及水文、工程地質(zhì)、環(huán)境地

質(zhì)等提供基礎(chǔ)資料和依據(jù)。

一、褶皺形態(tài)的研究

（-）了解區(qū)域構(gòu)造總輪廓，小比例尺地質(zhì)圖，航衛(wèi)、片解釋分析，或在露

頭良好的地區(qū)橫穿兒條路條觀察。

（-）查明地層層序和追索標(biāo)志層

（三）根據(jù)褶皺各部位地層產(chǎn)狀確定褶皺幾何形態(tài)

①軸面和樞紐產(chǎn)狀的確定

②根據(jù)同一層位在不同高度的巖層傾角變化規(guī)律，結(jié)合巖層厚度的變化，分

析兒何形態(tài)，是否為平行褶皺還是相似褶皺、頂厚褶皺等。

③轉(zhuǎn)折端處巖層產(chǎn)狀的研究，此處層序始終是正常的。

（四）觀察褶皺出露形態(tài)及其平面圖像

示圖，重點解釋，平面圖上褶皺巖層露頭線，最大彎曲點的聯(lián)線是否是褶皺

的軸跡，其方向反映樞紐的傾伏向。

①地面起伏不大，較平坦，軸面近直立