第八章褶皺的幾何分析

1、第八章 褶皺的幾何分析褶皺 :是巖石中各種面狀構(gòu)造 （沉積巖的層理面、變質(zhì)巖的劈理、片理或片麻理 以及巖 漿巖的原生流動(dòng)面等 的彎曲變形 , 它是巖層塑性變形的結(jié)果 , 是地殼上廣泛 發(fā)育的地質(zhì)構(gòu) 造之一。褶皺的形態(tài)多種多樣 ,但基本類型只有兩種 :背斜和向斜。向斜 :巖層向下彎曲 ,核心部位的巖層較新 ,外層巖層較老。兩翼傾向相對(duì)如果發(fā)生褶皺的巖層新老順序不明 , 或者發(fā)生褶皺的不是巖層而是其它構(gòu) 造面 （如片理面等 ,則將向上拱彎的褶皺稱背形 ,向下坳彎的褶皺稱向形。一、褶皺要素褶皺的各個(gè)組成部分和確定其形態(tài)的幾何要素。 褶皺要素主要包括 :核、 翼、 頂和槽、轉(zhuǎn)折端、軸面、軸跡 （軸線

2、、樞紐等。的緊閉程度。樞紐 :褶皺中同一層面上最大彎曲點(diǎn)的連線 ,可以是直線 ,也可以是曲線 ;可以是 水平 線 ,也可以是傾斜線。褶皺中各相鄰褶皺面上樞紐連成的面。 軸面是一個(gè)設(shè)想的標(biāo)志面 , 它可以是平 直 面 , 也可以是曲面。軸面與地面或其它任何面的交線稱軸跡。軸面的產(chǎn)狀用走向、傾向和傾角來 確定。的最低點(diǎn)稱槽 ,同一層面上槽的連線稱槽線。二、褶皺樞紐與軸面產(chǎn)狀的測定利用極射赤平投影在褶皺的正交切面 (即與樞紐垂直的切面上, 分別測定褶皺巖層在不同部位處 的產(chǎn)狀, 把這些產(chǎn)狀用法線投影到極射赤平投影網(wǎng)上 , 得到眾多極點(diǎn) , 這些極點(diǎn)所在 的大圓弧就是該褶皺軸面的大圓弧，稱之為n圓，圓

3、的極點(diǎn)就是該褶皺的樞紐。三、褶皺的形態(tài)1. 橫剖面(正交剖面上褶皺形態(tài)的分類(1轉(zhuǎn)折端的形態(tài)尖棱褶皺:兩翼平直相交 , 轉(zhuǎn)折呈尖棱狀 , 且兩翼等長。如兩翼長度不等則可稱 之為膝折褶皺”。(2翼間角的大小180?，大于 120?。120? 9 180開闊褶皺：小于120?，大于70?。70? 9 120 ,把書上的開啟.褶皺”改為 “開闊 . 褶皺” 7?0 ,大于 30? 。 30? 97?0 , 把書上的“中常. 褶皺”改為“閉合. 褶皺” 3?0 ,大于 5? 。 5? 93?00? ,兩翼近平行。9?5(3軸面產(chǎn)狀直立褶皺：軸面近直立 ,兩翼傾向相反 ,傾角近相等。平臥褶皺：軸面近水平

4、 ,一翼地層政黨 ,另一翼地層倒轉(zhuǎn)。翻卷褶皺：軸面彎曲的平臥褶皺。(4根據(jù)褶皺的對(duì)稱性不對(duì)稱褶皺 :褶皺的軸面與褶皺的包絡(luò)面斜交 ,而且兩翼的長度不相等。2. 平行褶皺樞紐方向褶皺的形態(tài)描述(1樞紐的產(chǎn)狀水平褶皺 :樞紐傾伏角近于水平 ,這種狀態(tài)下水平面上褶皺兩翼的跡線相互平 行。 傾伏褶皺 :樞紐傾斜的褶皺。傾豎褶皺 :樞紐近直立。(2圓柱狀褶皺與非圓柱狀褶皺皺,該直線稱之為該褶皺的褶軸。特點(diǎn) :樞紐與褶軸平行并呈直線 ,在赤平投影圖 上存在 n圓。褶皺的形態(tài)不可以用一條直線平行移動(dòng)而刻劃出來的褶皺稱之為非圓柱 狀褶 皺。一種特殊的情況是圓錐狀褶皺。3. 褶皺的平面輪廓10 : 1。短軸褶皺

5、:長度與寬度之比介于3： 1到10 : 1之間，樞紐向兩端傾伏的褶皺。3: 1 的背斜構(gòu)造 (近于 1: 1 ,褶皺面自脊點(diǎn)向四周呈放射狀 傾斜。3: 1的向斜構(gòu)造(近于 1: 1 ,褶皺面從四周向中心傾斜。 四、褶皺的分類可以有多種分類方案。1. 褶皺的位態(tài)分類 :取決于軸面和樞紐的產(chǎn)狀 , 以橫坐標(biāo)表示軸面的傾角 ,縱坐標(biāo) 表 示樞紐傾伏角 ,可將褶皺分成七種類型。直立水平褶皺 :軸面近于直立 ,傾角為 90? 80? ,樞近水平 ,傾伏角為 0? 10? .直立傾伏褶皺 :軸面近直立 ,傾角為 90? 80? ,樞紐傾伏角為 10? 70? .傾豎褶皺:軸面近于直立 ,傾角為 90? 8

6、0? ,樞紐傾鈦角為 70? 90? .斜歪傾伏褶皺 :軸面傾角為 80? 20? ,樞紐傾伏角為 10? 70? .平臥褶皺:樞紐傾伏角和軸面傾角均為 0? 20? .斜臥褶皺:樞紐和軸面兩者傾向及傾角基本一致,軸面傾角為 20? 80? ,樞紐在軸面上的側(cè)伏角為 20? 70? .2. 根據(jù)褶皺層中各層彎曲形態(tài)的相互關(guān)系分類。協(xié)調(diào)褶皺:褶皺層中各層彎曲形態(tài)保持一致或作有規(guī)律的漸變過渡關(guān)系, 如平行褶皺或相似褶皺。不協(xié)調(diào)褶皺 :褶皺各層變形形態(tài)明顯不同 ,呈現(xiàn)褶皺大小、形態(tài)各異 ,致使各層的 褶皺型式出現(xiàn)突變或不具幾何規(guī)律。3. 根據(jù)褶皺層的厚度變化及各層之間的幾何關(guān)系,分為平行褶皺和相似褶

7、皺。平行褶皺 :又稱同心褶皺 , 褶皺的各個(gè)巖層呈平行彎曲 , 同一巖層垂直其層面的厚度 在褶皺的各個(gè)部位是基本一致的 , 而平行軸面的“厚度”在褶皺的不同部位則變化 很大有一個(gè)共同的曲率中心。中心,故褶皺形態(tài)在一定濃度內(nèi)保持不變。同一巖層的真厚度在翼部變薄,在轉(zhuǎn)折變厚,而平行軸面的厚度在褶皺各個(gè)部位大致相等。五、幾種特殊的褶皺一一同沉積褶皺和底辟構(gòu)造1. 同沉積褶皺特點(diǎn):褶皺兩翼傾角一般是上部平緩 ,往下變陡 ,褶皺總的形態(tài)多為開闊褶皺 ; 在背斜頂部巖層厚度變薄 （有的層位缺失 ,而兩翼巖層厚度都有逐漸增大的趨勢。如為向斜則中心部位巖層厚度往往最大 ;巖層的結(jié)構(gòu)構(gòu)造也明顯受到構(gòu)造控制 ,

8、即背斜頂部常沉積淺水的粗粒物質(zhì) , 而 向斜中心部位則沉積細(xì)粒物質(zhì) ;在地震剖面上常表現(xiàn)為上覆地層中特殊的生長三角 , 這是識(shí)別隱伏生長褶皺 的 主要標(biāo)志。同沉積褶皺在中國西部山前沖斷帶以及阿爾卑斯、科迪勒拉山前沖斷帶中十分 發(fā)育 ,可以用于確定褶 皺發(fā)育時(shí)代及褶皺的生長速率。同沉積背斜往往是形成油氣藏的有利構(gòu)造。2底辟構(gòu)造 :地下高韌性巖體 （如鹽巖、石膏、粘土和煤層等在構(gòu)造力的作用下 ,或 由 于巖石物質(zhì)間密度的差異所引起的浮力作用下 , 向上流動(dòng)并擠入上覆巖層之中而 形成的一種 構(gòu)造。 當(dāng)巖漿上升 ,侵入圍巖 ,使上覆巖層發(fā)生拱曲時(shí) ,則可形成巖漿底 辟。 鹽丘:是由于鹽巖和石膏向上流動(dòng)

9、并擠入圍巖 , 使上覆巖層發(fā)生拱曲隆起而形 成的一種 構(gòu)造 ,它是一種具有重要經(jīng)濟(jì)意義的底辟構(gòu)造。六、褶皺的組合型式1.隔檔式褶皺和隔槽式褶皺 侏羅山式褶皺由一系列平行的背斜和向斜相間組成 , 其中背斜是窄而 緊閉的,形態(tài)完整清楚 , 呈線狀延伸 ;而兩個(gè)背斜之間的向斜則開闊平緩。 四川盆地東部的一 系列北北東向 褶皺就是這類褶皺的典型實(shí)例。也是由一系列平行的背斜、 向斜相部排列的褶皺組成 , 但是其中背斜和向 斜形 態(tài)與隔檔式褶皺相反 , 其向斜緊閉而且形態(tài)完整 , 呈線狀排列 , 而兩向斜之間的背斜 則 平緩開闊呈箱狀。黔北 - 湘西一帶的褶皺就表現(xiàn)為這種組合型式。瑞士侏羅山中生界和第三系巖層在固結(jié)的上古生界基底上順著三疊系鹽巖、石 膏和頁巖層滑動(dòng)而形成 隔檔式褶皺 ,故這兩類褶皺又籠統(tǒng)地稱為侏羅山式褶皺。2. 雁行褶皺雁行褶皺 :又稱斜列式褶皺 , 為一系列呈平行斜列的短軸背斜或向斜 , 它可以由 不同規(guī) 模和級(jí)次的背斜或向斜所組成 ,是褶皺構(gòu)造常見的一種組合型式。 我國華北 上古生界或中生界 向斜盆地大都呈雁行式分布。 呂梁山區(qū)第四紀(jì)火山巖盆