褶皱

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褶皱:向斜(宁夏石嘴山)
褶皱:褶皱的基本组成和三种形态
褶皱:自左至右轴面倾斜逐渐减小的几种褶皱示意图
褶皱:震旦系薄层泥灰岩中的平卧褶皱转折端(辽宁大连金石滩)
褶皱:中三叠统砂岩板中的平行褶皱(四川木里一碗水)

  褶皱汉语拼音:Zhezhou;英语:Fold),层状岩石受力后形成的波状弯曲。又称褶曲。绝大多数的层状岩石是由堆积在盆地或海岸的平坦的水平成层的沉积物形成的,如果隆升而出露地面,则形成水平岩层。但在很多地方,岩层受水平挤压而弯曲,形成千姿百态波状弯曲的褶皱。褶皱层的凸面向上,两侧岩层相背倾斜,较老的岩层位于核部的褶皱称为背斜;褶皱层的凹面向上,两侧岩层相向倾斜,较新岩层位于核部的褶皱称为向斜。大褶皱的波长可达数十千米,绵延于山脉之中;小者仅几厘米或更小,在手标本中或在显微镜下能见到。

褶皱要素[编辑 | 编辑源代码]

  褶皱的基本组成部分,用以描述褶皱的形态和产状。包括:

  1. 核,褶皱的中心部位。
  2. 翼,泛指核部两侧比较平直的部分。
  3. 枢纽,同一褶皱面上最大弯曲点的连线。
  4. 轴面,各相邻褶皱面的枢纽连成的面,可以是平面,也可以是不规则的曲面,轴面与地面或其他面的交线称为该面上的轴迹。
  5. 轴,理想的圆柱状褶皱可以由一条平行其自身移动而描绘出该褶皱面弯曲形态的直线,这一直线又称为褶轴,褶轴只表明几何方位意义。非圆柱状褶皱只有枢纽线而没有统一的褶轴。
  6. 脊线和槽线,在横剖面上褶皱面的最高点称为脊,同一褶皱面上脊的连线称为脊线;反之,褶皱面在剖面上的最低点称槽,同一褶皱面上槽的连线称为槽线。

分类[编辑 | 编辑源代码]

  褶皱通常按照轴面的产状及与褶皱走向垂直的剖面的外形进行分类。

  轴面直立的褶皱称为直立褶皱;其轴面倾斜的称为歪斜褶皱;如果歪斜侧的岩层倒转,老的岩层位于新岩层之上,则称为倒转褶皱;其轴面近于水平的称为平卧褶皱。

  枢纽水平的褶皱称为水平褶皱,其两翼平行延伸,在地面上呈长条状,是受到强烈压缩的造山带中的褶皱的主要类型,平行造山带延长可达数十千米;枢纽倾斜的褶皱称为倾伏褶皱,在平面图上可以看到岩层的转折;如果枢纽向两端都倾伏,在平面图上褶皱的岩层围成长圆形,称为短轴褶皱。有些褶皱在平面图上成近圆形,称为等轴褶皱。凸面向上的等轴褶皱称为穹隆,其岩层自中心区向外倾斜;构造盆地则是岩层由外向内、凹面向下的这种褶皱。短轴褶皱和等轴褶皱一般发育于构造变形比较微弱的地区,是许多油田的主要构造类型。

  根据组成褶皱的岩层厚度变化或根据组成褶皱的各褶皱面之间的几何关系可分为:

  1.协调褶皱,各褶皱面的弯曲形态一致或作有规律的变化。如果各个层互相平行,垂直层面测量的厚度在褶皱的各部位不变,称为平行褶皱或同心褶皱;如果各个层具有相似的弯曲,即其曲率一致,层的厚度在转折端强烈加厚,但平行轴面测量的厚度在褶皱各部位不变,这种褶皱称为相似褶皱。平行褶皱通常是变形不太强烈地区的构造,在油田中常见;相似褶皱是地壳深处韧性剪切带中的主要褶皱类型,反映岩石受到了强烈的变形。一般变形比较强烈的地区,常发育两者的中间类型,又称为压扁的平行褶皱。

  2.不协调褶皱,各褶皱面的弯曲形态彼此有明显的不同,层的厚度变化很不规则。当地层中存在比较厚的软弱层(如泥质岩或膏盐层)作为构造的滑脱层时,其上、下岩层的褶皱形态常明显不协调。

形成机制[编辑 | 编辑源代码]

  褶皱的形成与其受力方式、变形环境及岩层的变形行为密切相关,不同的形成机制在不同的条件下起作用。常见的形成机制有:

  1.纵弯褶皱作用,岩层受到顺层挤压而形成褶皱的作用。一般认为岩层在褶皱前处于初始的水平状态,所以纵弯褶皱作用是地壳受水平挤压的结果。岩层间的力学性质差异在褶皱形成中起着主导作用。如岩系中各层力学性质很不一致,则在顺层挤压下,强硬层就会失稳而发生正弦曲线状弯曲,形成等厚褶皱;相对软弱的层作为介质,在均匀压扁的同时被动地调整以适应由强硬层引起的弯曲形态。进一步挤压下,强硬层的褶皱变得越紧闭,可使翼部被压扁而成压扁的平行褶皱。如岩系中各层力学性质差异较小且平均韧性较大,则相对强和弱的岩层在褶皱的同时共同受到总体的压扁,可形成相似褶皱或顶厚褶皱。纵弯褶皱的轴面垂直挤压方向,褶轴与中间应变轴一致。

  2.横弯褶皱作用,岩层受到与层面近于垂直的力而发生弯曲的作用。由于沉积岩层初始状态是水平的,因此,横弯褶皱作用的外力是垂向的。它可以是由于基底的断块升降引起盖层的弯曲;也可以是由于盐层或其他高塑性层的重力上浮的底辟作用引起上覆地层的弯曲;也可由岩浆上涌所引起。其特点是受褶皱的岩层整体处于拉伸状态,常成顶薄褶皱,或在顶部形成地堑。当基底的差异性升降与表层的沉积作用同时进行时,则为同沉积褶皱,背斜表现为水下隆起,向斜表现为水下凹陷,从而可引起沉积层的岩相和厚度的变化。

  3.剪切褶皱作用,又称滑褶皱作用,是岩层沿着一系列与层面斜交的密集面发生不均匀的剪切而形成褶皱。它一般发生于韧性较大的岩系(如含盐层)或较深层次的层状岩系的韧性剪切带中。这时,各岩性层间的韧性差极小而趋于均一化,而整套岩系的平均韧性较大,在变形中,岩性差异和层面只作为标志而不再具有力学意义上的不均一性,由于受差异性剪切而被动地弯曲,因而又称被动褶皱。其轴面平行于剪切面,因此沿轴面测量的层的视厚度相等,是典型的相似褶皱。

  4.流褶皱,岩石在较高的温度和压力下可以成为具高韧性和低黏度的固态物质,呈类似于黏性流体的黏滞性流动而变形,形成形态非常复杂的褶皱。深变质岩和混合岩化岩石中常可见小型的流褶皱。在比较简单的层流条件下形成的流褶皱,实际上仍是一种剪切褶皱,仍有规律可循。在紊流条件下形成的复杂褶皱,已很难再造其运动学图像,对分析其所受的应力场已无实际意义,但说明了其生成时的条件。

  由地表非构造运动力的作用也可形成褶皱。这类褶皱仅限于地壳表层,属表生构造。如山坡上重力造成的蠕动构造,可使岩层发生膝状弯曲,甚至翻转成平卧式卷曲。地面及水下滑坡,沉积岩成岩过程中的差异压实作用等,都能使沉积岩层产生不同形态的褶皱。这类褶皱一般规模不大,往往局限于某一层或少数岩层中。