构造地质学54褶皱的成因分析.ppt

1、褶皱的成因分析,纵弯褶皱作用 横弯褶皱作用 剪切褶皱作用 柔流褶皱作用,褶皱作用的基本概念,褶皱主导因素是应力和热力，还与岩层本身的力学性质、厚度有关，也与变形的地质和物理条件有关。 地壳不同构造层次的褶皱作用和褶皱类型显著不同。,褶皱作用的基本类型1.根据褶皱的作用力方式，可以划分为纵弯和横弯。2.根据褶皱过程中物质运动方式，可以划分为滑动和流动。,纵弯褶皱作用 横弯褶皱作用 剪切褶皱作用 柔流褶皱作用,一、 纵弯褶皱作用 平行于地质界面的挤压作用引起的弯曲作用。,1.纵弯褶皱的发育机制,能干层(强硬层): 粘度较大的岩层。 非能干层(软弱层):粘度较小的岩层。,2,能干层（如砂岩）,非能干

2、层（如页岩）,1,影响岩石能干性的主要因素 物质组成 结构构造 温度 压力 流体 在高温条件下能干层可转变为非能干层，降低岩石强度，表现为小应力，大应变。,褶皱层厚度变大，波长和波幅变小，褶皱作用减弱。,能干性差异大， 形成肠状褶皱。,能干性差异小， 形成尖圆褶皱。,当1= 2 时，只有顺层均匀缩短，而不会发生褶皱。,多层岩层的褶皱发育机制,当强硬层与介质的能干性差别很大时，形成肠状褶皱。,强硬层间的距离、厚度对褶皱形态的影响,各强硬层的间距、厚度相同,各强硬层的间距、厚度不同,多层纵弯褶皱,2.中和面褶皱作用 当岩层的能干性相对较大时，强岩层褶皱存在一个不变形或没有应变的界面，沿该界面应变为

3、零。以此为界，分内外两部分：外部各处发生平行于褶皱面的伸长应变和垂直于褶皱界面的缩短应变；内部各处发生垂直于褶皱面的伸长应变和平行于褶皱界面的缩短应变。,中和面褶皱作用,伸长应变区,无应变区,缩短应变区,特点: （1）外拉，内压； （2）中和面上各点既不拉伸也不压缩； （3）随着褶皱弯曲的增强，中和面逐渐向内侧迁移。,（4）对于韧性较强的岩层，中和面外侧的岩层可拉伸变薄，并形成顺层劈理；内侧挤压加厚，形成扇形劈理或小褶皱。 (5) 对于脆性岩层，中和面外侧可形成张裂隙、楔形脉、小型正断层；内侧形成小型逆断层。,Neutral surface folding,中和面上下应力状态不同，小构造也不同

4、,岩石韧性很小时，形成张裂。 上、下张节理有何不同？,岩石韧性中等时，形成剪裂 上、下两组剪节理有何不同？,岩石韧性大时，形成劈理,3、弯滑褶皱作用 Flexural slip folding 褶皱过程中岩层通过相互滑动弯曲形成褶皱的作用。,纵弯滑褶皱作用 平行褶皱,弯滑褶皱作用具有以下特点：,（1）岩层的强度通常较大，褶皱时各岩层沿层面发生剪切滑动。在褶皱未发生翻转情况下，新岩层向背斜转折端运动，老岩层向向斜转折端运动。 （2）褶皱的各岩层有自己的中和面，整个褶皱无中和面。 （3）褶皱各岩层的弯曲程度基本相同，岩层的真厚度各处一致，成为等厚褶皱。 （4）层间和层面的伴生构造发育。由于岩层间的

5、相互滑动，层面上可形成擦痕，层间可形成小褶皱、剪节理。 （5） 转折端处可形成虚脱、扇形张节理等。,平行褶皱,多层纵弯褶皱作用的伴生小构造,虚脱现象，在转折端处，此处有利于成矿，形成鞍状矿体。,层间不对称的小褶皱,压扁作用 当岩层的能干性相对较小，且能干性差不大时，软弱的岩层在平行层面的挤压作用下发生弯曲变形前，整体发生平行于岩层界面或主压应力方向的缩短应变，然后再发生弯曲变形，这样的应变行为称为褶皱的压扁作用。,压扁作用,缩短应变,弯曲变形,4、弯流褶皱作用 在侧向挤压力及热动力作用下，岩层的弯曲主要通过物质的塑性流动而表现出来，这种褶皱作用称为弯流褶皱作用。,弯流褶皱常具有以下特点： （1

6、）弯流褶皱作用主要发生在高温塑性变形岩层和软硬相间的塑性岩层中。 （2）褶皱岩层（塑性层）的真厚度各处不等，转折端厚，两翼薄。 （3）由于塑性流动，层内可形成层间劈理、小褶皱等。,没有中和面,顶厚褶皱及劈理,流变褶皱,流变褶皱,纵弯褶皱中发育的劈理型式,正扇形劈理、反扇形劈理、轴面劈理、劈理折射,二、横弯褶皱作用 垂直于地质界面的挤压作用引起的弯曲作用。,横弯褶皱作用的基本特点为： （1）横弯褶皱中岩层整体处于拉伸状态，各岩层均无中和面。 （2）由于顶部受拉伸，当岩层具一定韧性时，多形成顶薄褶皱，当脆性较高时则发生断裂，顶部可能造成放射状、环状断裂。 （3）塑性物质由顶向两翼流动，在翼部产生轴

7、面向外倾倒的层间小褶皱，锐夹角指示上层倾向滑动方向。,如何确定应力状态？,同沉积褶皱,粗沉积,沉积物变细,沉积厚度增大,底辟构造 主要是地下高塑性岩体，如盐、石膏、煤层等岩石的密度倒置所引起的浮力作用，向上流动，并向上推挤或挤入上覆岩层而形成的构造。 当岩浆上升，侵入围岩，使上覆岩层发生拱曲时，则形成岩浆底辟；如果底辟是岩盐物质组成时，则称盐丘构造 。 由三部分构成： 底辟核，是形态复杂的褶皱，与塑性物质向上流动有关。 核上构造，为开阔的短轴背斜或穹隆构造。顶部发育放射状或环状正断层。 核下构造，较简单。,三、剪切褶皱作用,剪切褶皱作用过程中因受到与褶皱岩层界面相平行或斜交的剪切力偶作用导致岩

8、层失稳而发生弯曲形成褶皱。 在褶皱过程中，岩层界面处于被动状态。 最好称为被动褶皱作用.弯滑褶皱作用为主动褶皱作用. 剪切褶皱作用与挤压褶皱作用对应,以褶皱整体受力状态为依据。,剪切褶皱作用 (滑褶皱作用、被动褶皱作用) 剪切褶皱作用表现为沿着与层面交切的密集面发生不均匀的剪切,形成相似褶皱.,特点： 1褶皱是简单剪切变形造成的。 2剪切面平行于褶皱轴面，发育轴面劈理。 3褶皱中没有中和面。剪切面上各点应变相等。 4 平行轴面的岩石厚度基本相等，为典型的相似褶皱。,四、柔流褶皱作用 岩石体在高韧性和低粘度条件下发生类似粘性流体的流动形成的褶皱作用行为，称为柔流褶皱作用。,五、膝折作用 具有弯滑

9、和剪切作用两种特征；在岩性均一的脆性薄层岩层中发育；为尖棱褶皱。,膝折和膝折带,膝折_弯滑褶皱作用+剪切褶皱作用,膝折,膝折构造,膝折构造,膝折构造,膝折构造,67,六 褶皱观察与研究小结,（1）首先观察地层是否对称或重复，确定褶皱是否存在。 （2）将易于识别或出露条件好的岩层或地层作为标志层。 （3）追索或穿越各地层界线、勾绘地层界线、测量岩层产状及褶皱要素的产状，从而确定褶皱的类型与规模。 （4）描述褶皱，进行褶皱位态和形态分类。 （5）观察褶皱的伴生构造。 （6）绘制褶皱的构造剖面或素描、照相。 （7）褶皱的运动学分析。 （8）确定褶皱的形成时代。 （9）分析褶皱的成因。,直立水平 80

10、90 010,直立倾伏 8090 1070,倾 竖 8090 7090,斜歪水平 2080 010,平 卧 020 010,斜 卧 2080 1080,斜歪倾伏 2080 1070,Ramsay分类-三类五型,等倾斜线 （ Dip Isogones）,I,II,III,73,根据不对称从属褶皱轴面与其上、下相邻的褶皱面或包络面所夹的锐角，可以指示相邻层的相对滑动方向， 进而确定岩层层序是正常或倒转，以及背斜和向斜的相对位置。A、直立岩层；B、层序正常；C、岩层倒转,从属褶皱与主褶皱有成因联系，并有一定几何关系的小褶皱。,剪切流变褶皱,77,褶皱形成时代的确定,1.角度不整合分析法：褶皱形成于不整合面下最新褶皱岩层之后，早于上覆最老未褶皱岩层之前。,褶皱的形成往往是地壳运动的结果，