斷彎褶皺

褶皺是一個地質(zhì)學(xué)名詞，褶皺是巖石中的各種面（如層面、面理等）受力發(fā)生的彎曲而顯示的變形。 它是巖石中原來近于平直的面變成了曲面的表現(xiàn)。形成褶皺的變形面絕大多數(shù)是層理面；變質(zhì)巖的劈理、片理或片麻理以及巖漿巖的原生流面等也可成為褶皺面；有時巖層和巖體中的節(jié)理面、斷層面或不整合面，受力后也可能變形而形成褶皺。因此，褶皺是地殼上一種常見的地質(zhì)構(gòu)造。 它在層狀巖石中表現(xiàn)得最明顯。有些褶皺的形成就像用雙手從兩邊向中央擠一張平鋪著的報紙。報紙會隆起，隆起得過高以后，頂部又會彎曲塌陷。這就說明了兩種力對褶皺形成的作用。一是水平的壓縮力，一是其自身的重力。另外，褶皺也并不都是向上隆起，褶皺面向上彎曲的稱為背斜；褶皺面向下彎曲的稱為向斜。一般褶皺很少由一種力量而形成，往往是多種力量造成的。有些褶皺并不明顯，有些褶皺很顯著。它們的大小也相差懸殊，大的綿延幾公里甚至數(shù)百公里，小的卻只有幾厘米甚至只有在顯微鏡下才能看到。很多大的褶皺頂部因為表面被風(fēng)化侵蝕掉而露出巖石的剖面，這樣就可以清晰地看到褶皺的樣子。

巖石是面狀構(gòu)造(如層理、劈理或片理等)形成的彎曲。單個的彎曲也稱褶曲。褶皺中心部位為較老地層，兩側(cè)為較新地層，稱為背斜；褶皺中心部位為新地層，兩側(cè)為老地層，稱為向斜。在地層未發(fā)生倒轉(zhuǎn)等其它特殊情況下，背斜呈背形，向斜呈向形，背斜和向斜是褶皺的兩種基本形式。褶皺的規(guī)模差別極大，小至手標(biāo)本或在顯微鏡下的顯微褶皺，大至衛(wèi)星相片上的區(qū)域性褶皺。

褶皺要素

褶皺要素是褶皺的基本組成部分，用以描述褶皺的形態(tài)和產(chǎn)狀。包括：

①核（core），系值褶皺的中心部位的巖層。背斜的核是該褶皺中最老的地層，向斜的核是該褶皺中最新的地層。

②翼（limb），泛指褶皺兩側(cè)比較平直的部位。當(dāng)背斜和向斜相連時，有一翼是兩者共用的。

③轉(zhuǎn)折端（hinge zone of fold），指褶皺面（如巖層面）從一翼過渡到另一翼的彎曲部分。轉(zhuǎn)折端的的形態(tài)有圓弧狀、尖棱狀、箱狀和膝狀等，據(jù)此分別將褶皺描述為圓弧褶皺(a)、尖棱褶皺(b)、箱狀褶皺(c)、扇狀褶皺(d)和撓曲(e)等。

④樞紐（hinge zone of fold），指單一褶皺面（如巖層面）上最大彎曲點的連線。樞紐可以是直線，也可以是曲線和折線。樞紐的空間產(chǎn)狀可以是水平的、傾斜的或直立的，它可以表示褶曲在其延長方向上產(chǎn)狀的變化。

⑤軸面（axial plane），各相鄰褶皺面（如巖層面）的樞紐連成的面稱為軸面，軸面是一個設(shè)想的標(biāo)志面，它可以是平直面，可以是曲面，軸面與地面或其他任何面的交線稱軸跡。

⑥拐點，為連續(xù)地周期性波形曲線上，上凸與下凹部分的分界點。即褶皺翼部曲率為零的點。

⑦脊線和槽線，同一背形褶皺面的最高點的連線稱為脊線；反之，同一向形褶皺面的最低點的連線稱為槽線。

褶皺分類

一般依據(jù)褶皺的位態(tài)或其在空間的產(chǎn)狀和褶皺的形態(tài)進行幾何分類。

1、位態(tài)分類或產(chǎn)狀分類根據(jù)單個褶皺的樞紐及軸面的產(chǎn)狀分為：

①直立水平褶皺，軸面近于直立(傾角80°～90°)，樞紐近于水平(0°～10°)；

②直立傾伏褶皺，軸面近于直立，樞紐傾伏角10°～70°；

③傾豎褶皺，軸面和樞紐均近于直立；

④斜歪水平褶皺，軸面傾斜(傾角20°～80°)，樞紐近水平；

⑤斜歪傾伏褶皺，軸面傾斜，樞紐傾伏；

⑥平臥褶皺，軸面和樞紐均近于水平；

⑦斜臥褶皺，軸面和樞紐的傾向和傾角基本一致，軸面傾角20°～80°。

2、形態(tài)分類

以在與褶皺軸相垂直的正交剖面上的形態(tài)進行劃分。根據(jù)組成褶皺的巖層厚度變化或各層的曲率變化，利用層的等斜線型式來表示。等斜線即同一翼的相鄰褶皺面上其切線傾角相等的切點的聯(lián)線。據(jù)此可分為3個類型：

1型，等斜線在背形中成正扇形向內(nèi)弧收斂，即內(nèi)弧的曲率比外弧的大。根據(jù)其收斂的程度和層的厚度變化可進一步分為3個亞類：IA型褶皺的等斜線強烈收斂，褶皺層的厚度在轉(zhuǎn)折端比翼部的薄，也稱頂薄褶皺；IH型是理想的平行褶皺，等斜線垂直層面，上下層面互相平行，褶皺層厚度在各處相等，也稱等厚褶皺；IC型褶皺的等斜線略微收斂，層的厚度在轉(zhuǎn)折端比翼部的略厚。

2型，等斜線互相平行，層的厚度在轉(zhuǎn)折端明顯大于翼部，但在平行軸面方向上測量的視厚度則各處相等。這類褶皺各層的曲率相同，各層形態(tài)相似，故稱相似褶皺。

3型，等斜線在背形中呈反扇形向外弧收斂，層的厚度在轉(zhuǎn)折端明顯大于翼部，也稱頂厚褶皺。

3、根據(jù)組成褶皺的各褶皺面之間的幾何關(guān)系分類

①協(xié)調(diào)褶皺，各褶皺面的彎曲形態(tài)一致或作有規(guī)律的變化，如平行褶皺和相似褶皺；

②不協(xié)調(diào)褶皺，各褶皺面的彎曲形態(tài)彼此有明顯的不同，層的厚度變化很不規(guī)則。

4:根據(jù)轉(zhuǎn)折端形狀及兩翼特點分類：

①圓弧褶曲：轉(zhuǎn)折端呈圓滑弧形

②箱形褶曲：轉(zhuǎn)折端平直而兩翼陡峭，在兩翼轉(zhuǎn)折處呈膝狀彎曲，形似箱狀。大型箱型褶曲的一翼可稱撓曲，即巖層成一面傾斜的臺階狀或膝狀褶曲。

褶皺組合形式

在同一次構(gòu)造變形中形成的有成因聯(lián)系的一系列背斜和向斜組成有規(guī)律的幾何型式。褶皺的組合型式是區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場、變形時的溫壓條件和組成褶皺巖層性質(zhì)的綜合反映。代表性的組合型式有3種：阿爾卑斯式褶皺，又稱全形褶皺。由一系列線狀褶皺組成褶皺帶，所有褶皺的走向與褶皺帶走向基本一致，背斜向斜連續(xù)波狀的同等發(fā)育，不同級別的褶皺組合成巨大的復(fù)背斜和復(fù)向斜。侏羅山式褶皺，又稱過渡型褶皺。由一系列近于平行而間隔的褶皺組成，背斜和向斜的發(fā)育程度不同。典型的侏羅山式褶皺是背斜緊閉而明顯，但兩個背斜之間的向斜平緩開闊而不顯，褶皺層厚基本不變，為等厚褶皺，這種背斜緊閉而向斜開闊的褶皺也稱隔擋式褶皺，如中國四川的華鎣山褶皺。反之，向斜緊閉而明顯但兩個向斜之間的背斜平緩開闊并常呈箱狀的褶皺，稱為隔槽式褶皺。日耳曼式褶皺，又稱斷續(xù)褶皺。發(fā)育于構(gòu)造變形十分微弱的地臺蓋層中，以圓形的穹隆或長圓形的短軸背斜為主，翼部傾角極緩。它們可以孤立地產(chǎn)出于近水平的巖層中，也可以成群地出現(xiàn)并有規(guī)律的定向排列，如雁列式短背斜。

褶皺形成機制

褶皺的形成機制與其受力方式、變形環(huán)境及巖層的變形行為密切相關(guān)。不同的形成機制在不同的條件下起作用，常見的有：

1?？v彎褶皺作用巖層受到順層擠壓作用而形成褶皺。一般認(rèn)為巖層在褶皺前處于初始的水平狀態(tài)，所以縱彎褶皺作用是地殼受水平擠壓的結(jié)果。巖層間的力學(xué)性質(zhì)差異在褶皺形成中起著主導(dǎo)作用。如巖系中各層力學(xué)性質(zhì)很不一致，則在順層擠壓下，強硬層就會失穩(wěn)而發(fā)生正弦曲線狀彎曲，形成等厚褶皺；相對軟的層作為介質(zhì)，在均勻壓扁的同時被動地調(diào)整和適應(yīng)由強硬層引起的彎曲形態(tài)。進一步擠壓下，強硬層的褶皺變得越緊閉，可使翼部被壓扁而成IC型褶皺。如巖系中各層力學(xué)性質(zhì)差異較小且平均韌性較大，則強和弱的巖層在褶皺的同時共同受到總體的壓扁，可形成IC型到3型的褶皺?？v彎褶皺的軸面垂直擠壓方向，褶軸與中間應(yīng)變軸一致。

2。橫彎褶皺作用巖層受到與層面近于垂直的力而發(fā)生彎曲的作用。由于沉積巖層初始狀態(tài)是水平的，因此，橫彎褶皺作用的外力是垂向的。它可以是由于基底的斷塊升降引起蓋層的彎曲，也可以由于巖層或其他高塑性層的重力上浮的底辟作用(見底辟構(gòu)造)引起上覆地層的彎曲，也可由巖漿上涌所引起。其特點是受褶皺的巖層整體處于拉伸狀態(tài)，常成IA型頂薄褶皺，或在頂部形成地塹。當(dāng)基底的差異性升降與表層的沉積作用同時進行時，則為同沉積褶皺，背斜表現(xiàn)為水下隆起，向斜表現(xiàn)為水下凹陷，從而可引起沉積層的巖相和厚度的變化。

3。剪切褶皺作用又稱滑褶皺作用，是巖層沿著一系列與層面交切的密集面發(fā)生不均勻的剪切而形成褶皺。它一般發(fā)生于韌性較大的巖系(如含鹽層)或較深層次的層狀巖系的韌性剪切帶中。這時，各巖性層間的韌性差極小而趨于均一化，而整套巖系的平均韌性較大。在變形中，巖性差異和層面只作為標(biāo)志而不再具有力學(xué)意義上的不均一性，由于受差異性剪切而被動地彎曲。其軸面平行于剪切面，因此沿軸面測量的層的視厚度相等，是典型的相似褶皺。

褶皺流褶皺

巖石在較高的溫度和壓力下可以成為具高韌性和低黏度的固態(tài)物質(zhì)，呈類似于黏性流體的黏滯性流動而變形，形成形態(tài)非常復(fù)雜的褶皺。深變質(zhì)巖和混合巖化巖石中?？梢娦⌒偷牧黢薨?。在比較簡單的層流條件下形成的流褶皺，實際上仍是一種剪切褶皺，仍有規(guī)律可循。在紊流條件下形成的復(fù)雜褶皺，已很難再造其運動學(xué)圖像，對分析其所受的應(yīng)力場已無實際意義，但說明了其生成時的條件。

由地表非構(gòu)造運動的力的作用也可形成褶皺。這類褶皺僅限于地殼表層，屬表生構(gòu)造。如山坡上重力造成的蠕動構(gòu)造，可使巖層發(fā)生膝狀彎曲，甚至翻轉(zhuǎn)成平臥式卷曲。地面及水下滑坡，沉積巖成巖過程中的差異壓實作用等，都能使沉積巖層產(chǎn)生不同形態(tài)的褶皺。這類褶皺一般規(guī)模不大，往往局限于某一層或少數(shù)巖層中。

褶皺辨別褶皺構(gòu)造

褶皺構(gòu)造是地質(zhì)構(gòu)造的重要組成部分，幾乎在所有的沉積巖及部分變質(zhì)巖構(gòu)成的山地都會存在不同規(guī)模的褶皺構(gòu)造。小型的褶皺構(gòu)造可以在一個地質(zhì)剖面上窺其一個側(cè)面的完整形態(tài)；而大型構(gòu)造往往長寬超過數(shù)千米到數(shù)萬米。在野外研究褶皺構(gòu)造的方法有：

（一）地質(zhì)方法

1. 巖層觀察與測量

必須對一個地區(qū)的巖層順序、巖性、厚度、各露頭產(chǎn)狀等進行測量或基本搞清楚 ，才能正確地分析和判斷褶曲是否存在。然后根據(jù)新老巖層對稱重復(fù)出現(xiàn)的特點判斷是背斜還是向斜；再根據(jù)軸面產(chǎn)狀、兩翼產(chǎn)狀以及樞紐產(chǎn)狀等判斷褶曲的形態(tài)（包括橫剖面、縱剖面和水平面）。

2. 野外路線考察

一是采取穿越法，即垂直巖層走向進行觀察，以便穿越所有巖層并了解巖層的順序、產(chǎn)狀、出露寬度及新老巖層的分布特征。二是在穿越法的基礎(chǔ)上，采取追索法，即沿著某一標(biāo)志層的延伸方向進行觀察，以便了解兩翼是平行延伸還是逐漸匯合等情況。這兩種方法可以交叉使用，或以穿越法為主，追索法為輔，以便獲知褶曲構(gòu)造在三維空間的形態(tài)輪廓。

（二）地貌方法

各種 軟硬薄厚不同，構(gòu)造不同，在地貌上常有明顯的反映。例如，堅硬巖層常形成高山、陡崖或山脊，柔軟地層常形成緩坡或低谷，等等。與褶皺構(gòu)造有關(guān)的地貌形態(tài)有：

1.水平巖層

有些水平巖層不是原始產(chǎn)狀，而是大型褶皺構(gòu)造的一部分，例如轉(zhuǎn)折端部分，扇形褶皺的頂部或槽部，構(gòu)造盆地的底部，撓曲的轉(zhuǎn)折部分等，這樣的巖層常表現(xiàn)為四周為斷崖峭壁的平緩臺地、方山以及構(gòu)造盆地的平緩盆底。

2. 單斜巖層

大型褶曲構(gòu)造的一個翼或構(gòu)造盆地的邊緣部分，常表現(xiàn)為一系列單斜巖層。這樣的巖層，在傾向方向存在順巖層層面進行的面狀侵蝕，故地形面常與巖層坡度大體一致；而在反傾向方向進行的侵蝕，常沿著垂直裂隙呈塊體剝落，形成陡坡和峭壁。因此，如果單斜巖層傾角較?。ㄈ?0°~30°），則形成一邊陡坡一邊緩坡的山，叫做單面山；如果單斜巖層傾角較大（如50°~60°），則形成兩邊皆陡峻的山，叫豬背山或豬背脊。

3. 穹窿構(gòu)造、短背斜和構(gòu)造盆地

前二者常形成一組或多組同心圓或橢圓式分布的山脊，如果巖層產(chǎn)狀平緩，里坡陡而外坡緩。有時在這樣的地區(qū)發(fā)育成放射狀或環(huán)狀水系。在構(gòu)造盆地地區(qū)，四周常為由老巖層構(gòu)成的高山，至盆地底部巖層轉(zhuǎn)為平緩，并且多出現(xiàn)較新的巖層。如四川盆地，北部大巴山主要由古生界和前古生界巖層組成，在盆地中心則主要由中生界及新生界巖層組成。

4. 水平褶皺及傾伏褶皺

在水平褶皺地區(qū)，常沿兩翼走向形成互相平行而對稱排列的山脊和山谷。在傾伏褶皺地區(qū)，常形成弧形或“之”字形展布的山脊和山谷。

5. 背斜和向斜

地形優(yōu)勢與地質(zhì)構(gòu)造基本一致，即形成背斜山和向斜谷。但在更多的情況下，是在背斜部位侵蝕成谷，而在向斜部位發(fā)育成山，即形成背斜谷和向斜山。這種地形與構(gòu)造不相吻合的現(xiàn)象稱地形倒置。2100433B

巖層的彎曲現(xiàn)象稱為褶皺。巖層在構(gòu)造運動作用下或者說在地應(yīng)力作用下，會改變巖層的原始產(chǎn)狀，不僅會使巖層發(fā)生傾斜而且大多數(shù)會形成各式各樣的彎曲。褶皺是巖層塑性變形的結(jié)果，是地殼中廣泛發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造的基本形態(tài)之一。褶皺的規(guī)模可以長達幾十到幾百千米，也可以小到在手標(biāo)本上出現(xiàn)。褶皺構(gòu)造通常指一系列彎曲的巖層，其中一個彎曲稱為褶曲。褶皺主要由構(gòu)造運動形成，大多數(shù)是在切向運動下受到擠壓而形成的且縮短了巖層的水平距離，當(dāng)然升降運動也可使巖層向上拱起和向下拗曲。褶曲形態(tài)多種多樣但基本形式只有背斜和向斜兩種，背斜是巖層向上突出的彎曲(兩翼巖層從中心向外傾斜)，向斜是巖層向下突出的彎曲(兩翼巖層白兩側(cè)向中心傾斜)。褶曲核部是老巖層、兩翼是新巖層就是背斜，褶曲核部是新巖層、兩翼是老巖層就是向斜。

人們提供褶曲要素對褶曲進行分類和描述，褶曲要素是指褶曲的各個組成部分和確定其幾何形態(tài)的要素，包括核、翼、軸面、樞紐、軸、轉(zhuǎn)折端。“核”是褶曲的中心部分，通常指褶曲兩側(cè)同一巖層之間的部分。但也往往只把褶曲出露地表最中心部分的巖層叫核?！耙怼敝格耷瞬績蓚?cè)的巖層，一個褶曲具有兩個翼，兩翼巖層與水平面的夾角叫翼角?！拜S面”是指平分褶曲兩翼的假想的對稱面，可為簡單平面，也可是復(fù)雜曲面。其產(chǎn)狀可直立、傾斜或水平。軸面形態(tài)和產(chǎn)狀可反映褶曲橫剖面的形態(tài)。褶曲巖層的同一層面與軸面相交的線叫樞紐，樞紐可以是水平的、傾斜的或波狀起伏的。它表示褶曲在其延長方向上產(chǎn)狀的變化?！拜S”是指軸面與水平面的交線，軸永遠是水平的?？梢允撬降闹本€或水平的曲線。軸向代表褶曲延伸方向，軸長反映褶曲模。“轉(zhuǎn)折端”是褶曲兩翼會合的部分，即從褶曲的一翼轉(zhuǎn)到另一翼的過渡部分?？梢允且稽c，也可以是一段曲線。

是褶皺的基本組成部分，用以描述褶皺的形態(tài)和產(chǎn)狀。包括：

①核（core），系值褶皺的中心部位的巖層。背斜的核是該褶皺中最老的地層，向斜的核是該褶皺中最新的地層。

②翼（limb），泛指褶皺兩側(cè)比較平直的部位。當(dāng)背斜和向斜相連時，有一翼是兩者共用的。

③轉(zhuǎn)折端（hingezoneoffold），指褶皺面（如巖層面）從一翼過渡

到另一翼的彎曲部分。轉(zhuǎn)折端的的形態(tài)有圓弧狀、尖棱狀、箱狀和膝狀等，據(jù)此分別將褶皺描述為圓弧褶皺(a)、尖棱褶皺(b)、箱狀褶皺(c)、扇狀褶皺(d)和撓曲(e)等。

④樞紐（hingezoneoffold），指單一褶皺面（如巖層面）上最大彎曲點的連線。樞紐可以是直線，也可以是曲線和折線。樞紐的空間產(chǎn)狀可以是水平的、傾斜的或直立的。

⑤軸面（axialplane），各相鄰褶皺面（如巖層面）的樞紐連成的面稱為軸面，軸面是一個設(shè)想的標(biāo)志面，它可以是平直面，可以是曲面，軸面與地面或其他任何面的交線稱軸跡。[1]

⑥拐點，為連續(xù)地周期性波形曲線上，上凸與下凹部分的分界點。即褶皺翼部曲率為零的點。

脊線和槽線，同一背形褶皺面的最高點的連線稱為脊線；反之，同一向形褶皺面的最低點的連線稱為槽線。2100433B