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》第八章目前一頁\總數(shù)六十二頁\編于七點概述目前二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點

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\編于七點褶皺的規(guī)模差別極大，小到巖石手標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\編于七點目前九頁\總數(shù)六十二頁\編于七點天然大型褶皺景觀目前十頁\總數(shù)六十二頁\編于七點

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(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。如果翼平直，則取其中點作為拐點。目前十四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點第二節(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\編于七點目前十九頁\總數(shù)六十二頁\編于七點目前二十頁\總數(shù)六十二頁\編于七點

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\編于七點軸面產(chǎn)狀目前二十二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點目前二十三頁\總數(shù)六十二頁\編于七點目前二十四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點目前二十五頁\總數(shù)六十二頁\編于七點目前二十六頁\總數(shù)六十二頁\編于七點褶皺的對稱性

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\編于七點樞紐的產(chǎn)狀

當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\編于七點褶皺的大小目前三十四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點

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:

連續(xù)周期性波狀曲線上,上凸和下凹部分的分界點(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的連線(m)。對于對稱褶皺來說:波長:兩個同相位拐點的距離(W)。波幅:

中間線與樞紐點之間的距離(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

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\編于七點直立水平褶皺目前四十頁\總數(shù)六十二頁\編于七點直立傾伏褶皺目前四十一頁\總數(shù)六十二頁\編于七點斜歪水平褶皺目前四十二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點平臥褶皺目前四十三頁\總數(shù)六十二頁\編于七點傾豎褶皺目前四十四頁\總數(shù)六十二頁\編于七點褶皺的形態(tài)分類目前四十五頁\總數(shù)六十二頁\編于七點 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

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)，并準確畫出軸跡或?qū)嵉厮骄€;ⅱ以標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連接，即為等斜線。目前五十二頁\總數(shù)六十二頁\編于七點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)弧強烈收斂，各線長短差別極大，內(nèi)弧曲率遠大于外弧曲率，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\編于七點阿爾卑斯式褶皺

又稱全形褶皺，其基本特點是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背斜和復向斜，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，