褶皱的形成机制.ppt

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1、第九章第九章 褶皱的形成机制褶皱的形成机制12/17/20221构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲斜歪褶皱斜歪褶皱12/17/20222构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲（一）纵弯褶皱作用（一）纵弯褶皱作用纵弯褶皱作用纵弯褶皱作用是指岩层受到是指岩层受到顺层挤压顺层挤压力力的作用而发生褶皱。力学上亦称之屈曲的作用而发生褶皱。力学上亦称之屈曲 。一般假定岩层在褶皱前处于原始的水一般假定岩层在褶皱前处于原始的水平状态，所以，纵弯褶皱作用被认为平状态，所以，纵弯褶皱作用被认为是地是地壳水平运动壳水平运动的结果的结果 。第九章第九章 褶皱的形成机制褶皱的形成机制一、褶皱形成机制的基本类型一

2、、褶皱形成机制的基本类型12/17/20223构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲原始水平状态的岩层原始水平状态的岩层,在受到侧向的顺层挤压力的作用后在受到侧向的顺层挤压力的作用后发生褶皱弯曲叫做发生褶皱弯曲叫做纵弯褶皱作用。纵弯褶皱作用。12/17/20224构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲1.1.调节岩层弯曲有两种方式调节岩层弯曲有两种方式 在纵弯褶皱过程中，岩层间在纵弯褶皱过程中，岩层间力学性质的差异力学性质的差异，起着重要的，起着重要的作用，可导致岩层作用，可导致岩层弯曲方式的差异：弯曲方式的差异：A.A.单层单层或或彼此很紧密地粘结彼此很紧密地粘结成为整体的一套岩层，在纵

3、弯成为整体的一套岩层，在纵弯褶皱过程中通过褶皱过程中通过外侧伸长、内侧压缩外侧伸长、内侧压缩而发生弯曲，内外侧之间而发生弯曲，内外侧之间有一个既无拉伸也无压缩的有一个既无拉伸也无压缩的中和面中和面。这种褶皱作用称为。这种褶皱作用称为中和面中和面褶皱作用褶皱作用。12/17/20225构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲 B.B.彼此粘结不很紧密彼此粘结不很紧密的一套岩层，的一套岩层，在纵弯褶皱过程中通过在纵弯褶皱过程中通过层面之间层面之间的的滑滑动动而发生弯曲，这种纵弯褶皱作用称而发生弯曲，这种纵弯褶皱作用称为为弯滑褶皱作用弯滑褶皱作用。其中，不仅层面之间发生滑动，其中，不仅层面之间发生滑

4、动，而且在某些而且在某些岩层的内部还出现物质流岩层的内部还出现物质流动动现象的，则称为现象的，则称为弯流褶皱作用弯流褶皱作用。弯滑褶皱作用弯滑褶皱作用 弯流褶皱作用弯流褶皱作用12/17/20226构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲 1)1)同一褶皱层同一褶皱层各处厚度相同各处厚度相同，褶皱形态呈，褶皱形态呈I I B B型等厚型等厚褶皱褶皱 。2.2.中和面褶皱作用的一般特点中和面褶皱作用的一般特点12/17/20227构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲外侧因拉伸变薄，外侧因拉伸变薄，常产生顺层劈理常产生顺层劈理内侧因受挤压增厚，内侧因受挤压增厚，常产生正扇形劈理常产生正扇形劈理

5、 2)2)韧性变形韧性变形12/17/20228构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲外侧因拉伸常形外侧因拉伸常形成垂直层面的张成垂直层面的张裂裂 内侧因顺层挤压内侧因顺层挤压常形成平行层面常形成平行层面的张裂的张裂 3)3)脆性变形脆性变形12/17/20229构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲外侧外侧常形成常形成正断层正断层式的共轭式的共轭剪节理剪节理，进一步发展则形成进一步发展则形成地堑地堑 内侧内侧常形成常形成逆断层逆断层式式的共轭的共轭剪节理剪节理，进一，进一步发展则成步发展则成逆断层逆断层 12/17/202210构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲变形是围绕褶皱轴的弯

6、曲，变形是围绕褶皱轴的弯曲，所以褶皱是平面应变，枢纽所以褶皱是平面应变，枢纽平行平行2 2。垂直层面的。垂直层面的厚度保厚度保持不变持不变，形成，形成I IB B型平行褶皱型平行褶皱（等厚褶皱）。（等厚褶皱）。3.3.弯滑褶皱作用的特点弯滑褶皱作用的特点 12/17/202211构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲岩层发生顺层的剪切滑移，总是从凹侧向着凸侧运动，岩层发生顺层的剪切滑移，总是从凹侧向着凸侧运动，所以常形成次级所以常形成次级伴生构造：伴生构造：A.A.垂直褶皱枢纽的垂直褶皱枢纽的擦痕擦痕 ；B.B.牵引褶皱牵引褶皱;C.C.层间剪节理，层间剪节理，发育紧密时成为发育紧密时成为层

7、间破劈理层间破劈理。垂直褶皱枢纽的垂直褶皱枢纽的擦痕擦痕 牵引褶皱牵引褶皱和和层间剪节理层间剪节理12/17/202212构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲D.D.在层内有时发育在层内有时发育与层面以与层面以4545左左 右相交的张节理右相交的张节理。E.E.在在较脆性的岩石较脆性的岩石中，两翼上可中，两翼上可 以以形成层间破碎带形成层间破碎带。F.F.在在韧性较大的岩层韧性较大的岩层中，两翼上中，两翼上 常发育常发育反扇形劈理反扇形劈理。12/17/202213构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲褶皱中劈理与层理关系的应用实例褶皱中劈理与层理关系的应用实例n利用劈理与层理关系判利用

8、劈理与层理关系判断正常地层和倒转地层；断正常地层和倒转地层；n判断经验法则：在正常判断经验法则：在正常翼，劈理与层理倾斜一翼，劈理与层理倾斜一致，劈理倾角比层理的致，劈理倾角比层理的倾角陡，为正常层序，倾角陡，为正常层序，判断背斜在左侧；在倒判断背斜在左侧；在倒转翼，劈理倾向与层理转翼，劈理倾向与层理一致，劈理倾角比层理一致，劈理倾角比层理倾角缓，为倒转层序，倾角缓，为倒转层序，背斜在右侧。背斜在右侧。12/17/202214构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲3 3、相似褶皱、相似褶皱剪切褶皱作用模式剪切褶皱作用模式滑动方向垂直于褶皱层不均滑动方向垂直于褶皱层不均匀差异滑动形成的剪切褶皱

9、匀差异滑动形成的剪切褶皱沿着与褶皱层斜交沿着与褶皱层斜交的滑动形成理想的的滑动形成理想的相似褶皱相似褶皱滑动方向滑动方向（二）剪切褶皱作用（二）剪切褶皱作用 1 1、剪切褶皱作用又称、剪切褶皱作用又称滑褶皱滑褶皱作用作用，它是岩层沿着一系，它是岩层沿着一系列列与层面不平行的密集的与层面不平行的密集的剪切面剪切面发生发生差异运动差异运动而形而形成成“褶皱褶皱”的作用。的作用。2 2、原始层面、原始层面在这种褶皱作用在这种褶皱作用中已中已不起控制作用不起控制作用，只是，只是反映滑动结果的反映滑动结果的标志标志，故，故又称又称被动褶皱作用被动褶皱作用。12/17/202215构造地质学构造地质学郝建

10、民主讲郝建民主讲（三）横弯褶皱作用（三）横弯褶皱作用 岩层受到岩层受到与层面垂直与层面垂直的作的作用力而用力而发生弯曲发生弯曲形成褶皱，这形成褶皱，这种褶皱作用称作种褶皱作用称作横弯褶皱作用横弯褶皱作用。横弯褶皱作用可以是横弯褶皱作用可以是基底基底的的断块升降断块升降引起盖层弯曲引起盖层弯曲,也也可以是密度倒置引起重力上浮可以是密度倒置引起重力上浮的岩浆或岩盐的的岩浆或岩盐的底辟作用底辟作用引起引起的的核上构造核上构造岩层的弯曲。岩层的弯曲。12/17/202216构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲、一般特点、一般特点1)1)横弯褶皱作用使岩层横弯褶皱作用使岩层整体处于拉整体处于拉2)2

11、)伸状态伸状态，没有中和面没有中和面。2)2)岩层受到拉薄，岩层受到拉薄，褶皱形态呈褶皱形态呈“I IA A型型”3)3)顶薄褶皱顶薄褶皱。4)4)3 3）背斜顶部背斜顶部甚至拉伸甚至拉伸断裂断裂而形成而形成地地5)5)堑堑；如果是如果是穹状隆起穹状隆起，则可形成，则可形成6)6)放射状或环状正断层放射状或环状正断层。12/17/202217构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲4 4）如果基底的差异性如果基底的差异性升降升降与盖层的与盖层的沉积沉积作用作用同时进行同时进行，这样形成的褶皱称为这样形成的褶皱称为同沉积褶皱同沉积褶皱。同沉积褶皱的同一沉积层的同沉积褶皱的同一沉积层的岩相及厚度岩

12、相及厚度是变化的。是变化的。同沉积褶皱特点：同沉积褶皱特点：A A背斜顶薄且颗粒粗，背斜顶薄且颗粒粗，向斜槽厚且颗粒细；向斜槽厚且颗粒细；B B新时代越新产状越缓。新时代越新产状越缓。12/17/202218构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲（四）柔流褶皱作用（四）柔流褶皱作用 定义：高韧性和低粘度的岩石受到力的作用，发生类似定义：高韧性和低粘度的岩石受到力的作用，发生类似粘性流体粘性流体的粘滞性的粘滞性流动变形流动变形，从而形成，从而形成复杂多变的褶皱复杂多变的褶皱。柔流褶皱作用是一种柔流褶皱作用是一种固态流变固态流变条件下的褶皱作用。如条件下的褶皱作用。如盐盐丘构造丘构造中中底辟核的

13、褶皱底辟核的褶皱就是一种典型的柔流褶皱。就是一种典型的柔流褶皱。12/17/202219构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲冰川中冰川中冰层褶皱冰层褶皱则是一种则是一种地表地表条件下的条件下的柔流褶皱柔流褶皱 12/17/202220构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲 在紊流条件下所形成的复杂褶皱，在紊流条件下所形成的复杂褶皱，已很难再造其运动已很难再造其运动学图象。学图象。因此，对区域应变场和应力场的分析已无实际意因此，对区域应变场和应力场的分析已无实际意义，但仍可用以说明其生成时所处的条件（高温高压）。义，但仍可用以说明其生成时所处的条件（高温高压）。变质岩或混合岩化变质岩或混合

14、岩化岩体岩体中有些长英质脉岩中有些长英质脉岩流变成不规则的流变成不规则的柔流褶柔流褶皱皱。由于物质持续的粘由于物质持续的粘性流动，不仅有性流动，不仅有层流层流亦亦有有紊流紊流，因而造成十分，因而造成十分复杂的褶皱形态。复杂的褶皱形态。12/17/202221构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲 岩层在顺层挤压作用下，平行主压应力岩层在顺层挤压作用下，平行主压应力的方向的方向缩短缩短，垂直主压应力的方向，垂直主压应力的方向伸长伸长，即，即压扁作用压扁作用。压扁作用越强烈，应变椭球体越。压扁作用越强烈，应变椭球体越扁，褶皱就越紧闭。扁，褶皱就越紧闭。在纵弯褶皱形成中，因压扁作用产生如下在纵弯褶

15、皱形成中，因压扁作用产生如下现象：现象：1.1.脆性岩层与韧性岩层相间组成，岩脆性岩层与韧性岩层相间组成，岩层层尚未发生整体褶皱时尚未发生整体褶皱时的顺层挤压，使的顺层挤压，使强强硬岩层硬岩层先形成一系列先形成一系列小褶皱小褶皱。2.2.使岩层厚度发生变化：使岩层厚度发生变化：翼部变薄，翼部变薄，转折端变厚转折端变厚。二、纵弯褶皱形成中的压扁作用二、纵弯褶皱形成中的压扁作用12/17/202222构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲 3.3.层内已不存在层内已不存在中和面中和面，各点的应变椭球体的压扁面与，各点的应变椭球体的压扁面与轴面接近平行。岩层中的轴面接近平行。岩层中的鲕粒、砾石、化

16、石鲕粒、砾石、化石等在平行轴面方等在平行轴面方向被压扁。向被压扁。4.4.脆性岩层与韧性岩层相间组合时，褶皱翼部脆性岩层与韧性岩层相间组合时，褶皱翼部脆性岩层脆性岩层往往拉伸成往往拉伸成石香肠、构造透镜体石香肠、构造透镜体。韧性岩层发生强烈的。韧性岩层发生强烈的塑性塑性流动流动产生产生顺层流劈理顺层流劈理,乃至平行轴面的乃至平行轴面的挤压片理挤压片理，而强硬岩，而强硬岩层的褶皱翼部层的褶皱翼部被拉断被拉断形成形成无根钩状褶皱无根钩状褶皱。12/17/202223构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲12/17/202224构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲三、影响褶皱形成中的主要因素三

17、、影响褶皱形成中的主要因素1.1.层理因素层理因素 层理或成层构造使岩石具有不均一性，可以通过层间滑动层理或成层构造使岩石具有不均一性，可以通过层间滑动或层内的物质塑性流动而弯曲形成褶皱。或层内的物质塑性流动而弯曲形成褶皱。因此，层理或成层构造是岩石发生褶皱的必要条件。因此，层理或成层构造是岩石发生褶皱的必要条件。2.2.岩层厚度和力学性质因素岩层厚度和力学性质因素 在同等应力条件下，在同等应力条件下，厚岩层或强岩层厚岩层或强岩层易形成易形成平缓开阔平缓开阔的褶的褶皱，皱，薄岩层或弱岩层薄岩层或弱岩层易形成易形成紧闭紧闭的褶皱。的褶皱。强、弱不同的岩层相间组合一起形成褶皱时，强、弱不同的岩层相

18、间组合一起形成褶皱时，强岩层强岩层形成形成等厚褶皱等厚褶皱（平行褶皱平行褶皱），转折端产生），转折端产生正扇形张节理正扇形张节理；弱岩层弱岩层形形成成顶厚褶皱（相似褶皱）顶厚褶皱（相似褶皱），转折端产生，转折端产生反扇形流辟理反扇形流辟理。12/17/202225构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲3.3.岩层埋藏深度和应变速率因素岩层埋藏深度和应变速率因素 1 1）埋藏深度）埋藏深度 在地表附近地表附近的常温常压下，岩石普遍表现为脆性，以断裂变形为主，难以形成褶皱难以形成褶皱。在地下较浅处地下较浅处，温度、围压增大，岩石的韧性增高，岩层易于弯曲，以弯滑褶皱作用弯滑褶皱作用为主。在深部深部

19、，岩石的韧性约高，逐渐变为弯流褶皱作用弯流褶皱作用和剪切剪切褶皱作用褶皱作用，以至柔流褶皱作用柔流褶皱作用为主。2 2）应变速率）应变速率 如果作用力大，应变速率很大应变速率很大，即使在地下一定深处，岩层也会呈弹性弯曲或断裂弹性弯曲或断裂；反之反之，即使在地表条件下，也会发生蠕变而形成褶皱蠕变而形成褶皱。12/17/202226构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲4.4.基底构造因素基底构造因素 基底构造特别是基底断裂构造，对盖层的褶皱形态褶皱形态和组合组合型式型式具有较大的影响，如一些雁行褶皱、穹隆构造、不对称褶皱等常是受基底构造控制（详见徐开礼版P93图）。12/17/202227构造

20、地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲同一岩层受到不同方向褶皱作用改同一岩层受到不同方向褶皱作用改造的现象。造的现象。四、叠加褶皱四、叠加褶皱12/17/202228构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲叠加褶皱叠加褶皱三种基本三种基本干扰形式干扰形式和特殊的和特殊的干扰形式干扰形式12/17/202229构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲叠加褶皱叠加褶皱:也称为重褶皱，是指已经褶皱的岩层也称为重褶皱，是指已经褶皱的岩层再次弯曲而形成的褶皱。原来褶皱面或轴面叶再次弯曲而形成的褶皱。原来褶皱面或轴面叶理作为褶皱面。叠加褶皱是确定岩石变形发生、理作为褶皱面。叠加褶皱是确定岩石变形发生、发展先

21、后顺序的重要依据，是查明岩石变形历发展先后顺序的重要依据，是查明岩石变形历史的关键。史的关键。叠加褶皱的基本型式：叠加褶皱的基本型式：第一型第一型横跨叠加横跨叠加：第二期滑褶皱：第二期滑褶皱“横跨横跨”叠加于第一期水平直立褶皱上，其差异滑动叠加于第一期水平直立褶皱上，其差异滑动方向与第一期的褶皱面平行。两期褶皱轴近方向与第一期的褶皱面平行。两期褶皱轴近于直交。两期背形相叠加形成穹隆，两期向于直交。两期背形相叠加形成穹隆，两期向形叠加处形成构造盆地。形叠加处形成构造盆地。穹盆构造穹盆构造12/17/202230构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲叠加褶皱叠加褶皱叠加褶皱可分为三种类型：叠加褶

22、皱可分为三种类型：1.1.正交（横跨）型：两期正交（横跨）型：两期褶皱皆为直立褶皱，轴向褶皱皆为直立褶皱，轴向大角度相交或垂直。背大角度相交或垂直。背-背叠加形成穹隆构造；向背叠加形成穹隆构造；向-向叠加形成构造盆地；向叠加形成构造盆地；向向-背叠加形成鞍状构造。背叠加形成鞍状构造。12/17/202231构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲第一型第一型横跨叠加横跨叠加12/17/202232构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲2.2.斜交（斜跨）型斜交（斜跨）型早期等斜或平卧，早期等斜或平卧，晚期为直立，枢纽大晚期为直立，枢纽大角度相交。形成复杂角度相交。形成复杂的新月状和蘑菇状。的

23、新月状和蘑菇状。12/17/202233构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲第二型：新月形、蘑菇形第二型：新月形、蘑菇形12/17/202234构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲3.3.共轴型共轴型 两期褶皱枢纽近平行。两期褶皱枢纽近平行。早期褶皱轴面和两翼再次发早期褶皱轴面和两翼再次发生褶皱，形成双重转折，钩生褶皱，形成双重转折，钩状闭合等。状闭合等。12/17/202235构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲叠加褶皱的识别：叠加褶皱的识别：重褶现象：重褶现象：12/17/202236构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲叠加褶皱的识别：叠加褶皱的识别：倾竖褶皱群的发育：倾竖

24、褶皱群的发育：12/17/202237构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲叠加褶皱的识别：叠加褶皱的识别：早期构造（线状、面状和褶皱）产状有规律早期构造（线状、面状和褶皱）产状有规律地变化地变化12/17/202238构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲练习题练习题1 1、简述褶皱形成的原因（形成机制）？、简述褶皱形成的原因（形成机制）？答题要点：答题要点：见教材见教材P108P1081291292 2、什么是纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用？、什么是纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用？3 3、中和面褶皱作用形成的褶皱、中和面褶皱作用形成的褶皱,有哪些主要特点？有哪些主要特点？4 4、弯滑褶皱作用形成的褶皱、弯滑褶皱作用形成的褶皱,有哪些主要特点？有哪些主要特点？5 5、横弯褶皱作用形成的褶皱、横弯褶皱作用形成的褶皱,有哪些主要特点？有哪些主要特点？12/17/202239构造地质学构造地质学郝建民主讲郝建民主讲