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第七章褶皱

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第 七 章褶 皱吴庄徐庄组层间褶皱褶皱:岩石中各种面状构造 ( 层理 、 层面 、 面理 ) 发生弯曲形成的变形构造褶皱的规模有大有小 , 大者可大数公里乃至数十公里 , 小者在显微镜下才能观测到第一节、 褶皱和褶皱要素一、褶皱的基本类型背形与向形(形态定义)就褶皱层的形态而言,可分为背形和向形:背形指褶皱面上凸式弯曲;向形指褶皱面下凹式弯曲。背斜与向斜(地层定义)根据褶皱的形态和组成褶皱的地层层序,将褶皱分为两种基本类型:背斜和向斜。背斜是核部由老地层、翼部由新地层组成的褶皱。向斜是核部由新地层、翼部由老地层组成的褶皱。向斜 背斜 向形背斜 背形向斜( 正常层序 ) ( 倒转层序 )二、褶皱构造要素1. 核:褶皱的中心部分。2. 翼:褶皱中心两侧平滑弧状部分。3. 枢 纽 : 单一褶皱面上曲率最大点的连线。4. 轴 面 :各相邻褶皱面的枢纽 连成的面。5. 转折端:褶皱从一翼到另一翼的弯曲部分。6. 翼间角:两翼夹角。7. 拐 点:相邻向、背形共用翼上曲率等于零的部分。8. 脊线和槽线:同一褶皱面上 沿背形最高点的连线为脊线,沿向形最低点的连线为槽线。9. 轴迹:褶皱轴面在地表的出露痕迹,即各褶皱面最大弯曲点在地表出露点的连线。三、褶皱的产状及其测量褶皱的产状一般用枢纽和轴面的产状表示。圆柱(筒)状褶皱枢纽与轴面产状的作图法测量1、 β 图法求枢纽产状2、 π 图法求枢纽的产状3、轴面产状对称褶皱利用面交线法一般褶皱则利用枢纽及轴迹确定轴面产状。轴迹:褶皱轴面在地表的出露痕迹,即各褶皱面最大弯曲点在地表出露点的连线。一 、 正交剖面形态描述及分类正交剖面:与褶皱枢纽垂直的剖面1. 折端呈圆弧状弯曲的褶皱第二节 、 褶皱的描述及分类b. 尖棱褶皱:转折端为尖顶状 , 常由平直的两翼相交而成 。c. 箱状褶皱:转折端宽阔平直,两翼产状较陡,形如箱状的褶皱。如果箱状由两个共轭的轴面组成,则称共轭褶皱。d. 挠曲 ( 膝折 ) :在平缓岩层中 , 一段岩层突然变陡而表现出褶皱面的膝状弯曲 。2. 翼间角的大小a. 平缓褶皱: 180 ° >翼间角 >120°阔)褶皱: 120 ° >翼间角 >70°合)褶皱: 70 ° >翼间角 >30°30 ° >翼间角 >5°行)褶皱: 翼间角 0~ 5°3. 轴面产状a. 直立褶皱:轴面近直立,两翼倾向相反,倾角近相等。b. 斜歪褶皱:轴面倾斜,两翼倾向相反,倾角不等。c. 倒转褶皱:轴面倾斜,两翼向同一方向倾斜,一翼地层倒转。d. 平卧褶皱:轴面近水平,一翼地层正常,另一翼地层倒转。e. 翻卷褶皱:轴面弯曲的平卧褶皱。4. 褶皱的对称性a. 对称褶皱:褶皱的轴面与褶皱包络面垂直,而且两翼的长度基本相等。两翼相对轴面呈对称形态b. 不对称褶皱:褶皱的轴面与褶皱的包络面斜交,而且两翼的长度不相等。 两翼相对轴面呈不对称形态不对称褶皱的倒向及意义褶皱的倒向:不对称褶皱轴面倾倒的方向 枢纽产状描述及分类a. 水平褶皱:枢纽的倾伏角近于水平 ( 0 ° )b. 倾伏褶皱:枢纽倾斜c. 倾竖褶皱:枢纽直立 ( 90 ° )三 、 褶皱面形态及分类圆柱 ( 圆筒 ) 状褶皱 :褶皱面可看作一条直线通过平行自身移动而构成的一个曲面 。 该直线称为褶轴 。 圆柱状褶皱的几何性质是其枢纽为直线 , 褶皱面的每一部分都包含着一条与枢纽线平行的直线 , 这条线的方位即为褶轴的方位 。非圆柱 ( 圆筒 ) 状褶皱 :不具备上述性质的褶皱 , 其枢纽或为曲线 , 或为直线但褶皱面并非该直线平行运动形成的曲面四 、 宽比近于 1: 1;构造穹窿:等轴或短轴背斜构造盆地:宽比约 3: 1,度远大于宽度的狭长褶皱褶皱的中间线:正交剖面上连接褶皱面各拐点的线。褶皱波长( W):一个周期波的长度,即等于两个相间拐点之间的距离。波幅 (A):中间线与枢纽点之间的距离。五、褶皱的大小褶皱的大小以褶皱的波长 (W)和波幅 (A)来确定。六 、褶皱的位态分类根据褶皱轴面和枢纽产状的分类(前为轴面产状,后为枢纽产状)1. 直立水平褶皱( Ⅰ 区): 轴面近于直立,倾角为 90° ~ 80° ,枢纽近水平,倾伏角 0~ 10° 。Ⅱ 区): 轴面近于直立,倾角为 90° ~ 80° ,枢纽倾伏角为 10° ~ 70° 。Ⅲ 区): 轴面近于直立,倾角为 90 ~80,枢纽倾伏角为 70~90。Ⅳ 区): 轴面倾角为 80~20 , 枢纽近水平,倾伏角为 0~10 。Ⅴ 区): 枢纽倾伏角和轴面倾角均为 0~20 。Ⅵ 区): 枢纽和轴面两者倾向及倾角 基本一致, 轴面,倾角为20~80 ,枢纽在轴面上的侧伏角为 20~70 。Ⅶ 区):轴面倾角为 20~80,枢纽倾伏角为 10~70 。°褶皱的描述及分类一、正交剖面:与褶皱枢纽垂直的剖面1. 转折端的形态( 4)2. 翼间角的大小( 5)3. 轴面产状( 5)4. 褶皱的对称性( 2)二、枢纽产状分类( 3)三、褶皱面形态及分类( 2)四、褶皱的平面形态分类五、褶皱的大小六 、褶皱的位态分类( 7)七、协调性分类相邻的褶皱层,如其褶皱的大小和形态协调一致,为协调褶皱如其大小与形态存在明显差别,则为不协调褶皱八、等倾(斜)线分类等倾(斜)线:正交剖面上褶皱层上、下界面相同倾斜点的连线倾线向内弧收敛 , 内弧曲率大于外弧曲率 ,与轴面平行方向上 , 外弧倾斜度小于内弧倾斜度 。 根据等倾线的收敛程度 , 再细分为三个亚型:倾线向内弧强烈收敛,各线长短差别极大,内弧曲率远大于外弧曲率。为典型的 顶薄褶皱 。倾线也向内弧收敛,并与褶皱面垂直,各线长短大致相等,褶皱层真厚度不变,内弧曲率仍大于外弧曲率,为典型的 平行褶皱 。倾线向内弧轻微收敛,转折端等倾线比两翼附近的要略长一些,反映两翼厚度有变薄的趋势,内弧曲率略大于外弧曲率。这是平行褶皱向相似褶皱的过渡型式。等厚型(平行褶皱)顶薄型过渡型相似褶皱 顶厚褶皱Ⅱ 类:等倾线互相平行且等长,褶皱层的内弧和外弧的曲率相等,即相邻褶皱面倾斜度基本一致,为典型的相似褶皱。Ⅲ 类:等斜线向外弧收敛向内弧撒开,呈倒扇状,即外弧曲率大于内弧曲率,为典型的顶厚褶皱。2/112 )/(  利用等倾线求岩层的缩短量2/112221220201221212122)/(c ()/(]c 1(/[2220221202/112/110c o s/)c o c o sc o s)(c o s/)(c o s/1'eL e''= e '+ e '' =  1'e +   11' 2o=L/(1短量 E= 褶皱的组合类型一、阿尔卑斯式褶皱:又称全形褶皱。其基本特点是:①一系列线状褶皱呈带状展布,所有褶皱的走向基本上与构造带的延伸方向一致;②整个带内的背斜和向斜呈连续波状,基本同等发育,布满全区;③不同级别的褶皱往往组合成巨大的复背斜和复向斜并伴有叠瓦状断层。二、 复式褶皱:两翼由次级褶皱组成的复杂的大型褶皱。大型褶皱的形态决定了复背斜或复向斜三、雁列褶皱:一系列呈雁行状排列的褶皱四、侏罗山式褶皱:一般呈隔档式或隔槽式褶皱隔档式褶皱:由一系列平行排列的紧闭背斜及其间平缓开阔的向斜组成的褶皱组合。以欧洲侏罗山最为典型。隔槽式褶皱:由一系列平行排列的紧闭向斜及其间平缓开阔的背斜组成的褶皱组合。共轭膝折带共轭膝折带隔档褶皱隔槽褶皱箱状褶皱五、日尔曼式褶皱:又称断续褶皱,由等轴或短轴褶皱(背斜为主)组成的构造组合,主要发育于构造变形十分轻微的地台盖层中。第四节、 叠加褶皱第五节、 褶皱的成因机制一、纵弯褶皱作用22 )/(12/  (一)行层理的挤压应力超过一临界值使单层岩层失稳发生弯曲单层:能干层-基质。为强硬岩层,但层间结合力差时,岩石通过层 间滑动形成褶皱。多为平行褶皱。强硬层和软弱层互层组成的岩层褶皱时,软弱层往往顺层剪切流动。软弱层形成相似或顶厚褶皱。(二)纵弯褶皱的形态单层褶皱的波长 :3 21 6/2  能干层的观念肠状褶皱窗棂构造尖-圆褶皱μ1>μ2>……> μ53 21 6/2  多层褶皱的波长n= 褶皱窗棂构造n 指 被弱层隔开的能干层数相似褶皱波长不固定可出现在任何干扰处顺层缩短强烈劈理发育能干层平行褶皱非能干层相似或顶厚褶皱变形强烈时翼部出现布丁构造尖棱褶皱共轭膝折尖棱褶皱μ1/μ2与褶皱前顺层缩短量关系密切(三)纵弯褶皱的应变1. 纵弯屈曲褶皱中和面:发生纵弯屈曲褶皱的岩层中无应变的面。因为只发生在此类褶皱中,故此褶皱作用又称中和面褶皱作用。1)应变椭球中间轴无应变且平行于褶皱枢纽。2)平行褶皱(等厚褶皱)3)应变椭球的分布(右上图)及其变形特征(右下图)2. 弯滑和弯流褶皱1)应变椭球中间轴无应变且平行于褶皱枢纽。2)平行褶皱(等厚褶皱)和相似褶皱3)无中和面4)应变椭球的分布(下图):应变椭球呈反扇形向核部收敛,转折端无应变,拐点应变最强。(四)和面消失,全部变为压扁))膝折作用薄层岩石在应力作用下,在最大有效力矩方向上发生旋转弯曲形成的构造。压应力平行于层,形成共轭膝折。共轭膝折的钝夹角指向主压应力方向正好与共轭破裂相反。最大有效力矩准则夹角为 109° 28´。压应力与层斜交时形成不对称膝折,类似于不对称褶皱,但其倒向并不能象不对称褶皱那样反应运动方向。二、横弯褶皱作用岩层在垂直层面不均匀力的作用下发生的弯曲,一般由沉积岩基底的垂向运动、岩浆和其他韧性物质底劈作用形成1. 褶皱层整体拉伸(基底上升和底劈)或挤压(基底下降),无中和面。2. 基底上升和底劈时,形成顶薄褶皱,脆性条件下形成放射状或环状正断层。基底下降时形成顶厚褶皱。3. 翼部形成指示下滑的小褶皱底劈构造岩浆或低密度低粘性岩石在浮力作用下向上运动,穿刺或部分穿刺上覆岩层,并使上覆岩层发生拱起和破裂形成的构造。盐丘构造是一种典型的底劈构造核下构造三、般椭球反扇状四、柔流褶皱作用高温、低粘度岩石在变形过程中发生粘性流动形成的褶皱一般形成于高级变质岩或韧性剪切带中,是高温变形产物。特征:流动状态,不规则、厚度变化大褶皱A、 圆筒状褶皱皱影响因素除前面讲的厚度和粘度比外还有温度(深度的影响)-构造层次实习八 判读褶皱地区地质图、测制褶皱地区剖面图一、判读确定褶皱区分背斜和向斜两翼产状(倒转翼判断)轴面产状枢纽和轴迹形态描述:名称位置和构造部位规模和展布情况组成地层两翼产状和转折端形态枢纽、轴面产状等1. 单个褶皱2. 褶皱组合3. 褶皱时代二、 测制褶皱地区剖面图1. 分析研究区地形和褶皱特征。2. 选定剖面位置。3. 绘制地形剖面。1. 铅直剖面图4. 将产状点和地层界限点投到地形剖面上。5. 根据产状作地层界限剖面图6. 对褶皱转折端进行处理,最合理的弯曲形态。7. 标出时代符号和岩性花纹。断层-不整合-地层2. 正交剖面(横截面)1. 在地质图上作垂直和平行于褶皱枢纽的等间距网格。2. 作截面图网格。3. 投点连图。实习九、构造等高线图的编制根据用等高线表现地面起伏的地形图绘制原理,用等高线来反映一定岩层的顶面或底面的起伏形态的一种构造图称为构造等高线图,也称构造等值线图。编制步骤:1. 换算目的层层面标高目的层层面标高=钻孔地表标高-钻孔深度2. 将换算结果标在图上相应的位置3. 分析目的层层面高程的变化规律4. 联三角网;5. 用插入法求等高点 (等高差线网)6. 绘制等高线7. 分析构造等高线图
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