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

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(rèn)識(shí)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(yǔ)）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(yùn)動(dòng)學(xué)分析（地質(zhì)歷史、形成和演化過(guò)程）動(dòng)力學(xué)分析（形成機(jī)制、力學(xué)性質(zhì)和過(guò)程）實(shí)際應(yīng)用地質(zhì)查研究礦產(chǎn)資源勘探與開(kāi)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（zhězhòu）－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(guò)連續(xù)變形。1.2褶皺的基本類類型據(jù)褶皺面彎曲曲形態(tài)劃分背形：褶皺面上凸凸式彎曲向形：褶皺面下凹凹式彎曲據(jù)褶皺面的彎彎曲形態(tài)和地地層新老關(guān)系系劃分背斜：核部老、翼翼部新地層向斜：核部新、翼翼部老地層背斜和向斜在在平面上和剖剖面上的示意意圖1.3褶皺要素特征點(diǎn)頂（脊）、拐拐點(diǎn)、槽特征線樞紐、軸跡（（褶軸）特征面褶皺面、軸面面、背面槽面特征值波長(zhǎng)、波幅、、翼間角核部：褶皺中心部部位的巖層，，簡(jiǎn)稱核。翼部：褶皺核部?jī)蓛蓚?cè)的地層,簡(jiǎn)稱翼。核部翼翼軸跡軸面樞紐：褶皺的橫剖剖面上，同一一褶皺巖層的的各最大彎曲曲點(diǎn)的連線叫叫樞紐。樞紐紐是一條線，，它可以是直直線，也可是是曲線，它可可以是水平的的，也可是傾傾斜的。軸面：一個(gè)褶皺內(nèi)內(nèi)各相鄰褶皺皺面上的樞紐紐連成的面，，它是大致平平分褶皺兩翼翼的對(duì)稱面。。軸面是一個(gè)個(gè)假想的面，，它可以是平平面，也可是是曲面；軸面面屬于面狀構(gòu)構(gòu)造要素，可可用走向、傾傾向、傾角來(lái)來(lái)確定。核翼翼軸面巖層面樞紐軸面軸跡：褶皺軸面與與地面的交線線。轉(zhuǎn)折端：褶皺一翼向向另一翼過(guò)渡渡的部分。核部翼翼軸跡軸面轉(zhuǎn)折端脊：背斜或背形的的同一褶皺面面的各橫剖面面上的最高點(diǎn)點(diǎn)稱為脊。脊線：脊的連線稱為為脊線。脊面：相鄰褶皺面上上地脊線聯(lián)成成的面稱為脊脊面。脊跡：脊面與地面的的交線。槽：向斜或向形的的同一褶皺面面的各橫剖面面上的最低點(diǎn)點(diǎn)稱為槽。槽線：槽的連線稱為為槽線。槽面：相鄰褶皺面上上地槽線聯(lián)成成的面稱為槽槽面。槽跡：槽面與地面的的交線。拐點(diǎn)：褶皺面相反凸凸向的轉(zhuǎn)折點(diǎn)點(diǎn)，如果翼平平直，取中點(diǎn)點(diǎn)作為拐點(diǎn)。。WA波長(zhǎng)W波幅A褶皺的翼間角角褶皺的形態(tài)描描述第二節(jié)觀測(cè)褶皺的幾幾種剖面褶皺的分類描描述褶皺轉(zhuǎn)折端的的形態(tài)（正交交剖面）分類類翼間角大小分分類軸面和兩翼產(chǎn)產(chǎn)狀分類褶皺的位態(tài)分分類1、褶皺轉(zhuǎn)折端端的形態(tài)（正正交剖面）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、翼間角大小小平緩褶皺開(kāi)啟褶皺中常褶皺緊閉褶皺等斜褶皺3、軸面和兩翼翼產(chǎn)狀分類褶皺包絡(luò)面:某一褶皺面的的同級(jí)褶皺樞樞紐的切線面面(S0)，包絡(luò)面能表表示褶皺的總總形態(tài)和總方方位。如復(fù)式式褶皺中,次級(jí)褶皺的包包絡(luò)面反映了了其高一級(jí)褶褶皺的形態(tài)。。對(duì)于對(duì)稱褶皺皺來(lái)說(shuō):波長(zhǎng):兩個(gè)同相位拐拐點(diǎn)的距離(W)。波幅:相鄰兩個(gè)包絡(luò)面之間垂直距離離的一半(A)。4.褶皺的對(duì)稱與與大小中間線:在正交剖面上上，連接各褶褶皺面拐點(diǎn)的的連線。對(duì)稱褶皺：褶褶皺的軸面與與褶皺包絡(luò)面面垂直，兩翼翼的長(zhǎng)度基本本相等。不對(duì)稱的褶皺皺：褶皺的軸軸面與褶皺包包絡(luò)面斜交，，兩翼的長(zhǎng)度度不相等。5.平行褶皺樞紐紐方向褶皺的的形態(tài)圓柱狀褶皺的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80—900—10直立傾伏褶皺80—9010—70傾豎褶皺80—9070—90斜歪水平褶皺20—800—10斜歪傾伏褶皺20—8010—70斜臥褶皺20—8020—80平臥褶皺0—100—10一、位態(tài)分類類表3.1褶皺的位態(tài)分分類直立水平褶皺皺直立傾伏褶皺皺傾豎褶皺斜歪傾伏褶皺皺斜歪水平褶皺皺斜臥褶皺平臥褶皺直立水平褶皺皺直立傾伏褶皺皺斜歪水平褶皺皺斜臥褶皺平臥褶皺傾豎褶皺斜歪傾伏褶皺皺（一）按褶皺皺各巖層的厚厚度及幾何關(guān)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)分分類平行（等厚））褶皺平行褶皺又稱稱同心褶皺。幾何特征：1）各巖層平行行彎曲；2）具有一個(gè)共共同曲率中心心；3）上下形態(tài)有有變化。產(chǎn)出背景：地殼淺部、巖巖石力學(xué)性質(zhì)質(zhì)一致的堅(jiān)硬硬巖層中。平行褶皺相似（頂厚））褶皺幾何特征：1）相似彎曲；；2）沒(méi)有共同曲曲率中心；3）同一褶皺層層的厚度兩翼翼變薄，轉(zhuǎn)折端端加厚。產(chǎn)出背景：在地殼深部軟軟弱巖層中（二）蘭姆賽賽（Ramsay）褶皺形態(tài)分分類原理蘭姆賽根據(jù)褶褶皺層相對(duì)曲曲率（等斜線線法），提出出一套形態(tài)分分類，目前已已被廣泛采用用。基本方法：1）畫(huà)出軸跡或或?qū)嵉厮骄€線；2）畫(huà)出按一定定角度間隔（（10o或5o）的兩褶皺面面的切線；3）連接上下層層面等傾角的的切點(diǎn)，即為等斜斜線。（二）按褶皺皺各巖層的等等傾斜線特征征分類（J.G.Ramsay,1967）Ⅰ類：等傾斜線線向內(nèi)弧收斂斂頂薄褶皺；平平行褶皺（等等厚褶皺）；；過(guò)渡型Ⅱ類：等傾斜線相互互平行等長(zhǎng)，，褶皺層內(nèi)弧弧與外弧曲率率相等相似褶皺Ⅲ類：等傾斜線向外外弧收斂，內(nèi)內(nèi)弧散開(kāi)，褶褶皺層內(nèi)弧曲曲率小于外弧弧.頂厚褶皺褶皺的組合型型式第四節(jié)褶皺的組合形形式褶皺的組合形形式：是指在同一構(gòu)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)期期和同一構(gòu)造造應(yīng)力場(chǎng)作用用下，在成因因上有聯(lián)系的的一系列背斜斜和向斜組成成的具有一定定幾何規(guī)律的的褶皺總體樣樣式。褶皺組合形式式的類型：1）阿爾卑斯式式褶皺（Alpinotypefolds）；2）侏羅山式褶褶皺（Jura-typefolds）；3）日爾曼式褶褶皺（Germanotypefolds）。褶皺的組合型型式1．阿爾卑斯式褶褶皺：一系列線狀狀褶皺分布，，背斜和向斜斜同等發(fā)育，相間排列列。2．侏羅山式褶皺皺：背斜和向斜斜發(fā)育程度不不一致。又分分為隔檔式和隔槽式。3．日爾曼式褶皺皺：背斜一般比比向斜發(fā)育，，常常是一系系列短軸背斜雁行式排列列。疊加褶皺（Refoldedfolds）疊加褶皺的涵涵義：是指已經(jīng)褶皺皺的巖層再一一次彎曲而形形成褶皺，又又稱重褶皺。。疊加褶皺特征征：1）褶皺面可以以是層理面（（S0），或其它面面理（S1,S2,……）；2）幾何形態(tài)變變化復(fù)雜；3）可以是兩個(gè)個(gè)或兩個(gè)以上上構(gòu)造旋迴的的褶皺疊加，，也可以是同同一構(gòu)造旋迴迴不同構(gòu)造階階段（幕）的的褶皺疊加而而成。五、褶皺的疊疊加型式疊加褶皺：已已經(jīng)褶皺的巖巖層再次發(fā)生生彎曲變形形形成的褶皺。。1．橫跨疊加褶褶皺（穹窿—盆地型）：兩兩期褶皺的樞樞紐大角度甚甚至直角相交交。2．斜跨疊加褶褶皺：兩期褶褶皺樞紐斜交交形成，平面面上呈穹窿、、新月或蘑菇菇狀。3．共軸疊加褶褶皺：兩期褶褶皺樞紐平行行，出項(xiàng)雙重重轉(zhuǎn)折和鉤狀狀閉合。底劈構(gòu)造平行褶皺和相相似褶皺中各各褶皺面彎曲曲形態(tài)大體一一致或作有規(guī)規(guī)律變化，統(tǒng)統(tǒng)稱為協(xié)調(diào)褶皺；不協(xié)調(diào)褶皺：：各褶皺面彎彎曲形態(tài)變化化多端，無(wú)幾幾何規(guī)律可循循的褶皺，稱稱為