構(gòu)造地質(zhì)學(xué)5-4 褶皺的成因分析ppt課件

1、褶皺的成因分析褶皺的成因分析縱彎褶皺作用縱彎褶皺作用橫彎褶皺作用橫彎褶皺作用剪切褶皺作用剪切褶皺作用柔流褶皺作用柔流褶皺作用褶皺作用的基本概念褶皺作用的基本概念 褶皺主導(dǎo)因素是應(yīng)力和熱褶皺主導(dǎo)因素是應(yīng)力和熱力，還與巖層本身的力學(xué)性質(zhì)、力，還與巖層本身的力學(xué)性質(zhì)、厚度有關(guān)，也與變形的地質(zhì)和厚度有關(guān)，也與變形的地質(zhì)和物理?xiàng)l件有關(guān)。物理?xiàng)l件有關(guān)。 地殼不同構(gòu)造層次的褶皺作地殼不同構(gòu)造層次的褶皺作用和褶皺類型顯著不同。用和褶皺類型顯著不同。 褶皺作用的基本類型褶皺作用的基本類型1.根據(jù)褶皺的作用力方式，可根據(jù)褶皺的作用力方式，可以劃分為縱彎和橫彎。以劃分為縱彎和橫彎。2.根據(jù)褶皺過(guò)程中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方根據(jù)褶

2、皺過(guò)程中物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方式，可以劃分為滑動(dòng)和流動(dòng)。式，可以劃分為滑動(dòng)和流動(dòng)?？v彎褶皺作用縱彎褶皺作用橫彎褶皺作用橫彎褶皺作用剪切褶皺作用剪切褶皺作用柔流褶皺作用柔流褶皺作用 一、一、 縱彎褶皺作用縱彎褶皺作用 平行于地質(zhì)界面的擠平行于地質(zhì)界面的擠壓作用引起的彎曲作用。壓作用引起的彎曲作用。1.縱彎褶皺的發(fā)育機(jī)制縱彎褶皺的發(fā)育機(jī)制 能干層能干層(強(qiáng)硬層強(qiáng)硬層): 粘度較大的巖層。粘度較大的巖層。非能干層非能干層(軟弱層軟弱層):粘度較小的巖層。粘度較小的巖層。 2能干層如砂巖）能干層如砂巖）非能干層如頁(yè)巖）非能干層如頁(yè)巖）1影響巖石能干性的主要因素影響巖石能干性的主要因素 物質(zhì)組成物質(zhì)組成 結(jié)構(gòu)構(gòu)造結(jié)

3、構(gòu)構(gòu)造 溫度溫度 壓力壓力 流體流體 在高溫條件下能干層可轉(zhuǎn)在高溫條件下能干層可轉(zhuǎn)變?yōu)榉悄芨蓪?，降低巖石強(qiáng)度，變?yōu)榉悄芨蓪?，降低巖石強(qiáng)度，表現(xiàn)為小應(yīng)力，大應(yīng)變。表現(xiàn)為小應(yīng)力，大應(yīng)變。褶皺層厚度變大，褶皺層厚度變大，波長(zhǎng)和波幅變小，波長(zhǎng)和波幅變小，褶皺作用減弱。褶皺作用減弱。能干性差異大，能干性差異大，形成腸狀褶皺。形成腸狀褶皺。能干性差異小，能干性差異小，形成尖圓褶皺。形成尖圓褶皺。當(dāng)當(dāng)1= 2 時(shí)，只有順層均勻縮短，時(shí)，只有順層均勻縮短，而不會(huì)發(fā)生褶皺。而不會(huì)發(fā)生褶皺。多層巖層的褶皺發(fā)育機(jī)制多層巖層的褶皺發(fā)育機(jī)制 當(dāng)強(qiáng)硬層與介質(zhì)的能干性差別很當(dāng)強(qiáng)硬層與介質(zhì)的能干性差別很大時(shí)，形成腸狀褶皺。大

4、時(shí)，形成腸狀褶皺。強(qiáng)硬層間的距離、厚度對(duì)褶皺形態(tài)的影響強(qiáng)硬層間的距離、厚度對(duì)褶皺形態(tài)的影響各強(qiáng)硬層的間距、厚度相同各強(qiáng)硬層的間距、厚度相同各強(qiáng)硬層的間距、厚度不同各強(qiáng)硬層的間距、厚度不同多層縱彎褶皺多層縱彎褶皺2.中和面褶皺作用中和面褶皺作用 當(dāng)巖層的能干性相對(duì)當(dāng)巖層的能干性相對(duì)較大時(shí)，強(qiáng)巖層褶皺存較大時(shí)，強(qiáng)巖層褶皺存在一個(gè)不變形或沒(méi)有應(yīng)在一個(gè)不變形或沒(méi)有應(yīng)變的界面，沿該界面應(yīng)變的界面，沿該界面應(yīng)變?yōu)榱?。以此為界，分變?yōu)榱?。以此為界，分?nèi)外兩部分：外部各處內(nèi)外兩部分：外部各處發(fā)生平行于褶皺面的伸發(fā)生平行于褶皺面的伸長(zhǎng)應(yīng)變和垂直于褶皺界長(zhǎng)應(yīng)變和垂直于褶皺界面的縮短應(yīng)變；內(nèi)部各面的縮短應(yīng)變；內(nèi)部各

5、處發(fā)生垂直于褶皺面的處發(fā)生垂直于褶皺面的伸長(zhǎng)應(yīng)變和平行于褶皺伸長(zhǎng)應(yīng)變和平行于褶皺界面的縮短應(yīng)變。界面的縮短應(yīng)變。中和面褶皺作用中和面褶皺作用伸長(zhǎng)應(yīng)變區(qū)伸長(zhǎng)應(yīng)變區(qū)無(wú)應(yīng)變區(qū)無(wú)應(yīng)變區(qū)縮短應(yīng)變區(qū)縮短應(yīng)變區(qū)中和面-應(yīng)變橢球.avi特點(diǎn)特點(diǎn): :（1 1外拉，內(nèi)壓；外拉，內(nèi)壓；（2 2中和面上各點(diǎn)既不拉中和面上各點(diǎn)既不拉伸也不壓縮；伸也不壓縮；（3 3隨著褶皺彎曲的增強(qiáng)，隨著褶皺彎曲的增強(qiáng)，中和面逐漸向內(nèi)側(cè)遷移。中和面逐漸向內(nèi)側(cè)遷移。.褶皺內(nèi)應(yīng)力特征扇狀張節(jié)理（4對(duì)于韌性較強(qiáng)的巖層，中和面外側(cè)的巖層對(duì)于韌性較強(qiáng)的巖層，中和面外側(cè)的巖層可拉伸變薄，并形成順層劈理；內(nèi)側(cè)擠壓加厚，可拉伸變薄，并形成順層劈理；內(nèi)

6、側(cè)擠壓加厚，形成扇形劈理或小褶皺。形成扇形劈理或小褶皺。(5) 對(duì)于脆性巖層，中和面外側(cè)可形成張裂隙、對(duì)于脆性巖層，中和面外側(cè)可形成張裂隙、楔形脈、小型正斷層；內(nèi)側(cè)形成小型逆斷層。楔形脈、小型正斷層；內(nèi)側(cè)形成小型逆斷層。Neutral surface folding中和面上下應(yīng)力狀態(tài)不同，小構(gòu)造也不同中和面上下應(yīng)力狀態(tài)不同，小構(gòu)造也不同巖石韌性很小時(shí)，形成張裂。上、下張節(jié)理有何不同？巖石韌性中等時(shí)，形成剪裂上、下兩組剪節(jié)理有何不同？巖石韌性大時(shí)，形成劈理3、彎滑褶皺作用、彎滑褶皺作用 Flexural slip folding 褶皺過(guò)程中巖層通過(guò)相互滑動(dòng)彎曲形成褶皺的褶皺過(guò)程中巖層通過(guò)相互滑動(dòng)

7、彎曲形成褶皺的作用。作用。 縱彎滑褶皺作用縱彎滑褶皺作用 平行褶皺平行褶皺彎滑褶皺作用具有以下特點(diǎn)：彎滑褶皺作用具有以下特點(diǎn)： （1巖層的強(qiáng)度通常較大，褶皺時(shí)各巖層沿層巖層的強(qiáng)度通常較大，褶皺時(shí)各巖層沿層面發(fā)生剪切滑動(dòng)。在褶皺未發(fā)生翻轉(zhuǎn)情況下，新面發(fā)生剪切滑動(dòng)。在褶皺未發(fā)生翻轉(zhuǎn)情況下，新巖層向背斜轉(zhuǎn)折端運(yùn)動(dòng)，老巖層向向斜轉(zhuǎn)折端運(yùn)巖層向背斜轉(zhuǎn)折端運(yùn)動(dòng)，老巖層向向斜轉(zhuǎn)折端運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。 （2褶皺的各巖層有自己的中和面，整個(gè)褶皺褶皺的各巖層有自己的中和面，整個(gè)褶皺無(wú)中和面。無(wú)中和面。 （3褶皺各巖層的彎曲程度基本相同，巖層的褶皺各巖層的彎曲程度基本相同，巖層的真厚度各處一致，成為等厚褶皺。真厚度各處一致

8、，成為等厚褶皺。 （4層間和層面的伴生構(gòu)造發(fā)育。由于巖層間層間和層面的伴生構(gòu)造發(fā)育。由于巖層間的相互滑動(dòng)，層面上可形成擦痕，層間可形成小的相互滑動(dòng)，層面上可形成擦痕，層間可形成小褶皺、剪節(jié)理。褶皺、剪節(jié)理。 （5） 轉(zhuǎn)折端處可形成虛脫、扇形張節(jié)理等。轉(zhuǎn)折端處可形成虛脫、扇形張節(jié)理等。平行褶皺平行褶皺多層縱彎褶皺作用的伴生小構(gòu)造多層縱彎褶皺作用的伴生小構(gòu)造虛脫現(xiàn)象，在轉(zhuǎn)折端處，此處有利于成礦，形成鞍狀礦體。層間不對(duì)稱的小褶皺層間不對(duì)稱的小褶皺 壓扁作用壓扁作用 當(dāng)巖層的能干性相對(duì)較小，當(dāng)巖層的能干性相對(duì)較小，且能干性差不大時(shí)，軟弱的巖層且能干性差不大時(shí)，軟弱的巖層在平行層面的擠壓作用下發(fā)生彎在平

9、行層面的擠壓作用下發(fā)生彎曲變形前，整體發(fā)生平行于巖層曲變形前，整體發(fā)生平行于巖層界面或主壓應(yīng)力方向的縮短應(yīng)變，界面或主壓應(yīng)力方向的縮短應(yīng)變，然后再發(fā)生彎曲變形，這樣的應(yīng)然后再發(fā)生彎曲變形，這樣的應(yīng)變行為稱為褶皺的壓扁作用。變行為稱為褶皺的壓扁作用。壓扁作用壓扁作用縮短應(yīng)變縮短應(yīng)變彎曲變形彎曲變形4、彎流褶皺作用、彎流褶皺作用 在側(cè)向擠壓力及熱動(dòng)力作用下在側(cè)向擠壓力及熱動(dòng)力作用下，巖層的彎曲主要通過(guò)物質(zhì)的，巖層的彎曲主要通過(guò)物質(zhì)的塑性流動(dòng)而表現(xiàn)出來(lái)，這種褶塑性流動(dòng)而表現(xiàn)出來(lái)，這種褶皺作用稱為彎流褶皺作用。皺作用稱為彎流褶皺作用。彎流褶皺常具有以下特點(diǎn)：彎流褶皺常具有以下特點(diǎn)： （1 1彎流褶皺作

10、用主要發(fā)生彎流褶皺作用主要發(fā)生在高溫塑性變形巖層和軟硬相間在高溫塑性變形巖層和軟硬相間的塑性巖層中。的塑性巖層中。 （2 2褶皺巖層塑性層的褶皺巖層塑性層的真厚度各處不等，轉(zhuǎn)折端厚，兩真厚度各處不等，轉(zhuǎn)折端厚，兩翼薄。翼薄。 （3 3由于塑性流動(dòng)，層內(nèi)可由于塑性流動(dòng)，層內(nèi)可形成層間劈理、小褶皺等。形成層間劈理、小褶皺等。沒(méi)有中和面沒(méi)有中和面頂厚褶皺及劈理頂厚褶皺及劈理流變褶皺流變褶皺流變褶皺流變褶皺縱彎褶皺中發(fā)育的劈理型式 正扇形劈理、反扇形劈理、軸面劈理、劈理折射正扇形劈理、反扇形劈理、軸面劈理、劈理折射 二、橫彎褶皺作用二、橫彎褶皺作用 垂直于地質(zhì)界面的擠壓垂直于地質(zhì)界面的擠壓作用引起的彎

11、曲作用。作用引起的彎曲作用。 橫彎褶皺作用的基本特點(diǎn)為：橫彎褶皺作用的基本特點(diǎn)為：（1 1橫彎褶皺中巖層整體處于拉伸狀態(tài)橫彎褶皺中巖層整體處于拉伸狀態(tài)，各巖層均無(wú)中和面。，各巖層均無(wú)中和面。（2 2由于頂部受拉伸，當(dāng)巖層具一定韌由于頂部受拉伸，當(dāng)巖層具一定韌性時(shí)，多形成頂薄褶皺，當(dāng)脆性較高時(shí)性時(shí)，多形成頂薄褶皺，當(dāng)脆性較高時(shí)則發(fā)生斷裂，頂部可能造成放射狀、環(huán)則發(fā)生斷裂，頂部可能造成放射狀、環(huán)狀斷裂。狀斷裂。（3 3塑性物質(zhì)由頂向兩翼流動(dòng)，在翼部塑性物質(zhì)由頂向兩翼流動(dòng)，在翼部產(chǎn)生軸面向外傾倒的層間小褶皺，銳夾產(chǎn)生軸面向外傾倒的層間小褶皺，銳夾角指示上層傾向滑動(dòng)方向。角指示上層傾向滑動(dòng)方向。如何確

12、定應(yīng)力狀態(tài)？如何確定應(yīng)力狀態(tài)？ 同沉積褶皺粗沉積粗沉積沉積物變細(xì)沉積物變細(xì)沉積厚度增大沉積厚度增大底辟構(gòu)造底辟構(gòu)造 主要是地下高塑性巖體，主要是地下高塑性巖體，如鹽、石膏、煤層等巖石的如鹽、石膏、煤層等巖石的密度倒置所引起的浮力作用密度倒置所引起的浮力作用，向上流動(dòng)，并向上推擠或，向上流動(dòng)，并向上推擠或擠入上覆巖層而形成的構(gòu)造擠入上覆巖層而形成的構(gòu)造。 當(dāng)巖漿上升，侵入圍巖，當(dāng)巖漿上升，侵入圍巖，使上覆巖層發(fā)生拱曲時(shí)，則使上覆巖層發(fā)生拱曲時(shí)，則形成巖漿底辟；如果底辟是形成巖漿底辟；如果底辟是巖鹽物質(zhì)組成時(shí)，則稱鹽丘巖鹽物質(zhì)組成時(shí)，則稱鹽丘構(gòu)造構(gòu)造 。 由三部分構(gòu)成：由三部分構(gòu)成： 底辟核，是形

13、態(tài)復(fù)雜的褶底辟核，是形態(tài)復(fù)雜的褶皺，與塑性物質(zhì)向上流動(dòng)有皺，與塑性物質(zhì)向上流動(dòng)有關(guān)。關(guān)。 核上構(gòu)造，為開(kāi)闊的短軸背核上構(gòu)造，為開(kāi)闊的短軸背斜或穹隆構(gòu)造。頂部發(fā)育放斜或穹隆構(gòu)造。頂部發(fā)育放射狀或環(huán)狀正斷層。射狀或環(huán)狀正斷層。 核下構(gòu)造，較簡(jiǎn)單。核下構(gòu)造，較簡(jiǎn)單。三、剪切褶皺作用三、剪切褶皺作用 剪切褶皺作用過(guò)程中因受到與褶皺剪切褶皺作用過(guò)程中因受到與褶皺巖層界面相平行或斜交的剪切力偶作用巖層界面相平行或斜交的剪切力偶作用導(dǎo)致巖層失穩(wěn)而發(fā)生彎曲形成褶皺。導(dǎo)致巖層失穩(wěn)而發(fā)生彎曲形成褶皺。 在褶皺過(guò)程中，巖層界面處于被動(dòng)在褶皺過(guò)程中，巖層界面處于被動(dòng)狀態(tài)。狀態(tài)。 最好稱為被動(dòng)褶皺作用最好稱為被動(dòng)褶皺作

14、用.彎滑褶皺作彎滑褶皺作用為主動(dòng)褶皺作用用為主動(dòng)褶皺作用. 剪切褶皺作用與擠壓褶皺作用對(duì)應(yīng)剪切褶皺作用與擠壓褶皺作用對(duì)應(yīng),以以褶皺整體受力狀態(tài)為依據(jù)。褶皺整體受力狀態(tài)為依據(jù)。剪切褶皺作用剪切褶皺作用(滑褶皺作用、被動(dòng)褶皺作用滑褶皺作用、被動(dòng)褶皺作用) 剪切褶皺作用表現(xiàn)為沿著與層面交切的密集剪切褶皺作用表現(xiàn)為沿著與層面交切的密集面發(fā)生不均勻的剪切面發(fā)生不均勻的剪切,形成相似褶皺形成相似褶皺.特點(diǎn)：特點(diǎn)：1 1褶皺是簡(jiǎn)單剪切變形造成的。褶皺是簡(jiǎn)單剪切變形造成的。2 2剪切面平行于褶皺軸面，發(fā)育軸剪切面平行于褶皺軸面，發(fā)育軸面劈理。面劈理。3 3褶皺中沒(méi)有中和面。剪切面上各褶皺中沒(méi)有中和面。剪切面上

15、各點(diǎn)應(yīng)變相等。點(diǎn)應(yīng)變相等。4 4 平行軸面的巖石厚度基本相等，平行軸面的巖石厚度基本相等，為典型的相似褶皺。為典型的相似褶皺。 四、柔流褶皺作用四、柔流褶皺作用 巖石體在高韌性和低粘度條件下巖石體在高韌性和低粘度條件下發(fā)生類似粘性流體的流動(dòng)形成的褶皺發(fā)生類似粘性流體的流動(dòng)形成的褶皺作用行為，稱為柔流褶皺作用。作用行為，稱為柔流褶皺作用。五、膝折作用五、膝折作用 具有彎滑和剪切作用兩種特征；在巖具有彎滑和剪切作用兩種特征；在巖性均一的脆性薄層巖層中發(fā)育；為尖性均一的脆性薄層巖層中發(fā)育；為尖棱褶皺。棱褶皺。膝折和膝折帶膝折和膝折帶膝折膝折_彎滑褶皺作用彎滑褶皺作用+剪切褶皺作用剪切褶皺作用膝折膝折

16、膝折構(gòu)造膝折構(gòu)造膝折構(gòu)造膝折構(gòu)造膝折構(gòu)造膝折構(gòu)造膝折構(gòu)造膝折構(gòu)造67六六 褶皺觀察與研究小結(jié)褶皺觀察與研究小結(jié)（1首先觀察地層是否對(duì)稱或重復(fù)，確定褶皺是首先觀察地層是否對(duì)稱或重復(fù)，確定褶皺是否存在。否存在。（2將易于識(shí)別或出露條件好的巖層或地層作為將易于識(shí)別或出露條件好的巖層或地層作為標(biāo)志層。標(biāo)志層。（3追索或穿越各地層界線、勾繪地層界線、測(cè)追索或穿越各地層界線、勾繪地層界線、測(cè)量巖層產(chǎn)狀及褶皺要素的產(chǎn)狀，從而確定褶皺量巖層產(chǎn)狀及褶皺要素的產(chǎn)狀，從而確定褶皺的類型與規(guī)模。的類型與規(guī)模。（4描述褶皺，進(jìn)行褶皺位態(tài)和形態(tài)分類。描述褶皺，進(jìn)行褶皺位態(tài)和形態(tài)分類。（5觀察褶皺的伴生構(gòu)造。觀察褶皺的伴生

17、構(gòu)造。（6繪制褶皺的構(gòu)造剖面或素描、照相。繪制褶皺的構(gòu)造剖面或素描、照相。（7褶皺的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。褶皺的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。（8確定褶皺的形成時(shí)代。確定褶皺的形成時(shí)代。（9分析褶皺的成因。分析褶皺的成因。直立水平直立水平8090010直立傾伏直立傾伏80901070傾傾 豎豎80907090斜歪水平斜歪水平2080010平平 臥臥020010斜斜 臥臥20801080斜歪傾伏斜歪傾伏20801070IIIII73根據(jù)不對(duì)稱從屬褶皺軸面與其上、下相鄰的褶皺面或根據(jù)不對(duì)稱從屬褶皺軸面與其上、下相鄰的褶皺面或包絡(luò)面所夾的銳角，可以指示相鄰層的相對(duì)滑動(dòng)方向，包絡(luò)面所夾的銳角，可以指示相鄰層的相對(duì)滑動(dòng)方向， 進(jìn)而

18、確定巖層層序是正?；虻罐D(zhuǎn)，以及背斜和向斜的進(jìn)而確定巖層層序是正?；虻罐D(zhuǎn)，以及背斜和向斜的相對(duì)位置。相對(duì)位置。A、直立巖層；、直立巖層；B、層序正常；、層序正常；C、巖層倒、巖層倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)從屬褶皺從屬褶皺與主褶皺有成因聯(lián)系，并有一定幾何關(guān)系與主褶皺有成因聯(lián)系，并有一定幾何關(guān)系的小褶皺。的小褶皺。77褶皺形成時(shí)代的確定褶皺形成時(shí)代的確定1.1.角度不整合分析角度不整合分析法：褶皺形成法：褶皺形成于不整合面下于不整合面下最新褶皺巖層最新褶皺巖層之后，早于上之后，早于上覆最老未褶皺覆最老未褶皺巖層之前。巖層之前。 褶皺的形成往往是地殼運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，因此查明褶皺的形成往往是地殼運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，因此查明褶皺的形成時(shí)代是恢復(fù)地殼運(yùn)動(dòng)歷史的重要方法