第八章褶皺的幾何分析

第八章褶皺（folds）的幾何分析參考書目：《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》第八章目前一頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)概述目前二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)

褶皺(folds)是在應(yīng)力作用下巖石中原來近于平直的各種面，如層面、各種面理面等的彎曲而顯示出來的變形現(xiàn)象。它反映了巖石的塑性變形和連續(xù)變形，是地殼構(gòu)造中最常見的地質(zhì)現(xiàn)象。

目前三頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)褶皺的規(guī)模差別極大，小到巖石手標(biāo)本或顯微鏡下才能觀察到的微型褶皺,大到只有在衛(wèi)星照片上才能完整地觀察到的區(qū)域性大型褶皺。伊朗Dubinovka地區(qū)（來源于GoogleEarth）目前四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)第一節(jié)褶皺和褶皺要素目前五頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)褶皺的基本類型按照基本形態(tài)分為背形(antiform)和向形(synform)。背形指褶皺面上凸式彎曲；向形指褶皺面下凹式彎曲。按照形態(tài)和地層新老關(guān)系分為背斜(anticline)和向斜(syncline)。背斜是核部由老地層、翼部由新地層組成的褶皺；向斜是核部由新地層、翼部由老地層組成的褶皺。目前六頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)背形向形褶皺的基本類型目前七頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)背斜和向斜在平面上和剖面上的圖示目前八頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)目前九頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)天然大型褶皺景觀目前十頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)

為了正確地描述和研究褶皺,首先要了解褶皺的各個基本組成部分(也就是褶皺的要素)以及各組成要素的相互關(guān)系,褶皺的主要要素有:1.核部：指褶皺中心部位的巖層，簡稱核。

2.翼部(limb):指褶皺核部兩側(cè)的地層,簡稱翼。

核部翼翼褶皺要素目前十一頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)3.樞紐(foldaxis):在褶皺的橫剖面上,同一褶皺巖層的各最大彎曲點(diǎn)的連線叫樞紐。樞紐是一條線,它可以是直線，也可是曲線,它可以是水平的,也可是傾斜的。4.軸面(axialsurface):一個褶皺內(nèi)各相鄰褶皺面上的樞紐連成的面,它是大致平分褶皺兩翼的對稱面。軸面是一個假想的面,它可以是平面,也可是曲面;軸面屬于面狀構(gòu)造要素,可用走向、傾向、傾角來確定。核翼翼軸面巖層面樞紐軸面目前十二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)5.軸跡(axialtrace):褶皺軸面與地面或其它任何面的交線。6.轉(zhuǎn)折端(hingezone):褶皺一翼向另一翼過渡的彎曲部分。

核部翼翼軸跡軸面目前十三頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)7.脊、脊線:背斜或背形的同一褶皺面的各橫剖面上的最高點(diǎn)稱為脊;它們的連線稱為脊線。8.槽、槽線:向斜或向形的同一褶皺面的各橫剖面上的最低點(diǎn)稱為槽;它們的連線稱為槽線。9.

翼間角(interlimbangle)：正交剖面上兩翼間的夾角。10.拐點(diǎn)(inflectionpoint)：相鄰的背形和向形共用翼的褶皺面相反凸向的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。如果翼平直，則取其中點(diǎn)作為拐點(diǎn)。目前十四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)第二節(jié)褶皺形態(tài)描述目前十五頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)直立剖面水平剖面正交剖面（垂直樞紐方向）不同方向剖面的褶皺形態(tài)目前十六頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)正交剖面上褶皺的形態(tài)目前十七頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)褶皺轉(zhuǎn)折端形態(tài)尖棱褶皺箱狀褶皺撓曲圓弧褶皺圓弧褶皺：轉(zhuǎn)折端呈圓弧形彎曲的褶皺。尖棱褶皺：轉(zhuǎn)折端為尖頂狀，常由平直的兩翼相交而成。撓曲：平緩巖層中，一段巖層突然變陡而表現(xiàn)出褶皺面的膝狀彎曲。箱狀褶皺：轉(zhuǎn)折端寬闊平直，兩翼產(chǎn)狀較陡，形如箱狀。目前十八頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)目前十九頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)目前二十頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)

翼間角

平緩褶皺開闊褶皺中常褶皺緊閉褶皺等斜褶皺目前二十一頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)軸面產(chǎn)狀目前二十二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)目前二十三頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)目前二十四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)目前二十五頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)目前二十六頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)褶皺的對稱性

對稱褶皺：軸面與褶皺包絡(luò)面垂直，兩翼長度基本相等。

不對稱褶皺：軸面與褶皺包絡(luò)面斜交，兩翼長度不相等。目前二十七頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)對于背斜，左翼從屬褶皺是右行倒向或順時針倒向，從屬褶皺為Z型；右翼從屬褶皺為左行倒向或逆時針倒向，從屬褶皺為S型；褶皺轉(zhuǎn)折端處的從屬褶皺是對稱的M或W型。目前二十八頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)平行褶皺樞紐方向褶皺的形態(tài)目前二十九頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)樞紐的產(chǎn)狀

當(dāng)樞紐傾伏角近于水平（0-5o），稱水平褶皺； 如果樞紐是傾斜的（5-85o），稱傾伏褶皺； 如果樞紐直立（85-90o），稱傾豎褶皺。目前三十頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)褶軸圓柱狀褶皺：轉(zhuǎn)折端渾圓的褶皺面，可以看作一條直線通過自身平行移動而構(gòu)成的一個曲面，這種褶皺被稱為圓柱狀褶皺。該線稱為褶軸。非圓柱狀褶皺：凡不具以上特征的均稱為非圓柱狀褶皺。目前三十一頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)褶軸的平面輪廓等軸褶皺：褶皺的長寬比小于3:1；短軸褶皺：褶皺的長寬比近于3:1-10:1；線狀褶皺：褶皺的長寬比大于10:1。目前三十二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)穹隆和構(gòu)造盆地目前三十三頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)褶皺的大小目前三十四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)

褶皺的波長和波幅是量度褶皺大小的要素,其定義如下:褶皺包絡(luò)面:與連續(xù)褶皺了的某一褶皺面相切的面(S0)。拐點(diǎn):

連續(xù)周期性波狀曲線上,上凸和下凹部分的分界點(diǎn)(i)。褶皺中間面:

位于兩相鄰包絡(luò)面正中連接各個褶皺的拐點(diǎn)的連線(m)。對于對稱褶皺來說:波長:兩個同相位拐點(diǎn)的距離(W)。波幅:

中間線與樞紐點(diǎn)之間的距離(A)。褶皺的大小（對稱）目前三十五頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)

不對稱波形的褶皺波長和波幅的量度與對稱褶皺的量度方法一致。

目前三十六頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)第三節(jié)褶皺的分類目前三十七頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)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（側(cè)伏角）平臥褶皺0—200—20褶皺位態(tài)分類簡表目前三十八頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)褶軸的位態(tài)分類目前三十九頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)直立水平褶皺目前四十頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)直立傾伏褶皺目前四十一頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)斜歪水平褶皺目前四十二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)平臥褶皺目前四十三頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)傾豎褶皺目前四十四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)褶皺的形態(tài)分類目前四十五頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn) 1.根據(jù)組成褶皺的各褶皺層的厚度變化和幾何關(guān)系的分類 平行褶皺 相似褶皺 頂薄褶皺 底辟構(gòu)造目前四十六頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)平行褶皺褶皺面作平行彎曲，同一褶皺層的厚度在褶皺各部分一致，又稱等厚褶皺。彎曲的各層具有一個曲率中心，又稱同心褶皺。向外弧方向曲率變小,褶皺逐漸變平緩,褶皺趨于消失；向內(nèi)弧方向曲率逐漸變大,褶皺巖層變得緊閉或成尖棱褶皺。目前四十七頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)相似褶皺褶皺中各巖層彎曲的形態(tài)相似,各巖層的曲率基本不變。褶皺沒有共同的曲率中心。同一巖層的真厚度在翼部變薄,在轉(zhuǎn)折端變厚（頂厚褶皺）；在平行褶皺軸面量度的巖層厚度在褶皺各部位大致相等。目前四十八頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)頂薄褶皺褶皺核部同一褶皺層的真厚度小于翼部巖層厚度的褶皺；組成褶皺的各褶皺面彎曲的曲率自上而下逐漸增大。目前四十九頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)

根據(jù)各褶皺面彎曲的形態(tài)是否協(xié)調(diào)一致，是否有突變現(xiàn)象，可分為：協(xié)調(diào)褶皺：各褶皺面彎曲形態(tài)協(xié)調(diào)一致，其間沒有明顯的突變現(xiàn)象的褶皺。如平行褶皺和相似褶皺。不協(xié)調(diào)褶皺：各褶皺面彎曲的形態(tài)彼此明顯不同，無幾何規(guī)律，各層的褶皺型式常出現(xiàn)突變的褶皺。鹽丘構(gòu)造目前五十頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)蘭姆塞的褶皺形態(tài)分類目前五十一頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)蘭姆賽（Ramsay）的褶皺形態(tài)分類

根據(jù)褶皺層的等斜線型式和厚度變化參數(shù)所反映的相鄰褶皺曲率關(guān)系，可分為三類五型。

等斜線是褶皺正交剖面上，層的上、下界面的相同傾斜點(diǎn)的連線。其做法是:ⅰ在正交剖面上，畫出各褶皺層的形態(tài)，并準(zhǔn)確畫出軸跡或?qū)嵉厮骄€;ⅱ以標(biāo)出的水平線或軸跡的垂直線為基線，按一定角度間隔畫出兩相鄰褶皺面的切線;ⅲ用直線將上，下層面等傾角的切點(diǎn)連接，即為等斜線。目前五十二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)I類：等斜線向內(nèi)弧收斂，內(nèi)弧曲率總是大于外弧曲率，外弧傾斜度總小于內(nèi)弧傾斜度。根據(jù)等斜線收斂程度，又可分為：IA型：等斜線向內(nèi)弧強(qiáng)烈收斂，各線長短差別極大，內(nèi)弧曲率遠(yuǎn)大于外弧曲率，是典型的頂薄褶皺。IB型：等斜線向內(nèi)弧收斂，并與褶皺面垂直，各線長短大致相等，褶皺層真厚度不變，內(nèi)弧曲率大于外弧曲率，是典型的平行褶軸。IC型：等斜線向內(nèi)弧輕微收斂，轉(zhuǎn)折端等斜線比兩翼附近略長，反映兩翼厚度有變薄的趨勢，內(nèi)弧曲率略大于外弧曲率，是平行褶皺向相似褶皺過渡的類型。IA型IB型IC型目前五十三頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)II類：等斜線互相平行且等長，褶皺層的內(nèi)弧和外弧的曲率相等，是典型的相似褶皺。III類：等斜線向外弧收斂向內(nèi)弧撒開，呈倒扇狀，外弧曲率大于內(nèi)弧曲率，是典型的頂厚褶皺。II類III類目前五十四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)第四節(jié)褶皺的組合型式

在成因上有聯(lián)系的一系列背斜和向斜組成的具有一定幾何規(guī)律的褶皺的總體樣式,稱為褶皺的組合型式。目前五十五頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)阿爾卑斯式褶皺

又稱全形褶皺，其基本特點(diǎn)是①一系列線狀褶皺呈帶狀分布，所有褶皺的走向基本上與構(gòu)造帶的延伸方向一致；②整個帶內(nèi)的背斜和向斜連續(xù)分布，基本同等發(fā)育；③不同級別的褶皺往往組合成巨大的復(fù)背斜和復(fù)向斜，構(gòu)成扇形或倒扇形。目前五十六頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)侏羅山式褶皺又稱過渡型褶皺，代表性構(gòu)造是隔檔式和隔槽式褶皺。隔檔式褶皺：由一系列平行褶皺組成，特點(diǎn)是背斜緊閉，發(fā)育完整，背斜之間的向斜平緩開闊。隔槽式褶皺：向斜緊閉發(fā)育完整，向斜之間的背斜平緩開闊，呈箱狀。目前五十七頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)日爾曼式褶皺

又稱斷續(xù)褶皺，一般發(fā)育于構(gòu)造變形十分輕微的地臺蓋層中，以卵圓形穹隆，拉長的短軸背斜為主，褶皺翼部傾角很小，近于水平。目前五十八頁\總數(shù)六十二頁\編于七點(diǎn)第五節(jié)疊加褶皺疊加褶皺又稱重褶皺，指已經(jīng)褶皺的巖層再次彎曲而形成的褶皺，它的形成可以是兩個或兩個以上構(gòu)造旋回中的褶皺變形疊加形成，也可以是同一構(gòu)造旋回不同構(gòu)造幕的褶皺變形的疊加結(jié)果，