褶皱构造(岩石受力发生的弯曲)
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更新时间:2023-05-20
基本信息
中文名 | 褶皱构造 |
外文名 | Pleated structure |
定义 | 岩石受力发生的弯曲就称为褶皱 |
特点 | 在层状岩层中表现的最为明显 |
基本类型 | 背斜:向上弯曲;向斜:向下弯曲 |
简介
岩层的弯曲现象称为褶皱。岩层在构造运动作用下或者说在地应力作用下,会改变岩层的原始产状,不仅会使岩层发生倾斜而且大多数会形成各式各样的弯曲。褶皱是岩层塑性变形的结果,是地壳中广泛发育的地质构造的基本形态之一。褶皱的规模可以长达几十到几百千米,也可以小到在手标本上出现。褶皱构造通常指一系列弯曲的岩层,其中一个弯曲称为褶曲。褶皱主要由构造运动形成,大多数是在切向运动下受到挤压而形成的且缩短了岩层的水平距离,当然升降运动也可使岩层向上拱起和向下拗曲。褶曲形态多种多样但基本形式只有背斜和向斜两种,背斜是岩层向上突出的弯曲(两翼岩层从中心向外倾斜),向斜是岩层向下突出的弯曲(两翼岩层白两侧向中心倾斜)。褶曲核部是老岩层、两翼是新岩层就是背斜,褶曲核部是新岩层、两翼是老岩层就是向斜。
人们提供褶曲要素对褶曲进行分类和描述,褶曲要素是指褶曲的各个组成部分和确定其几何形态的要素,包括核、翼、轴面、枢纽、轴、转折端。“核”是褶曲的中心部分,通常指褶曲两侧同一岩层之间的部分。但也往往只把褶曲出露地表最中心部分的岩层叫核。“翼”指褶曲核部两侧的岩层,一个褶曲具有两个翼,两翼岩层与水平面的夹角叫翼角。“轴面”是指平分褶曲两翼的假想的对称面,可为简单平面,也可是复杂曲面。其产状可直立、倾斜或水平。轴面形态和产状可反映褶曲横剖面的形态。褶曲岩层的同一层面与轴面相交的线叫枢纽,枢纽可以是水平的、倾斜的或波状起伏的。它表示褶曲在其延长方向上产状的变化。“轴”是指轴面与水平面的交线,轴永远是水平的。可以是水平的直线或水平的曲线。轴向代表褶曲延伸方向,轴长反映褶曲模。“转折端”是褶曲两翼会合的部分,即从褶曲的一翼转到另一翼的过渡部分。可以是一点,也可以是一段曲线。
特征
褶皱构造在层状岩层中表现的最为明显;是地壳上最常见的一种地质构造形式;规模差别很大,手标本-几百公里。
褶皱构造
意义
类型
褶曲是褶皱构造中的一个弯曲。它是褶皱构造的组成单位。褶曲的基本类型有背斜和向斜两种。
(1)背斜
背斜是岩层向上隆起的褶曲。中心部分为较老岩层,向两侧依次变新。
(2)向斜
向斜是岩层向下凹的褶曲。中心部分为较新岩层,向两侧依次变老。若岩石未经剥蚀,则背斜成山,向斜成谷,地表仅见到时代最新的地层;若褶皱遭受风化剥蚀,则背斜山被削平,整个地形变得比较平坦,甚至背斜遭受强烈剥蚀形成谷地,向斜反而成为山脊(图1)。因此,不能够完全以地形的起伏情况作为识别褶皱类型的主要标志。
背斜和向斜遭受风化剥蚀后,地表可见不同时代的地层出露。在平面上认识背斜和向斜,是根据岩层的新老关系及其分布规律来确定的。若中间为老地层.两侧依次对称出现老地层,则称为向斜。
要素
褶皱要素
(1)核
核指褶皱的中心部分。如果褶皱岩层受风化剥蚀后,出露在地面上的中心部分称之为核。背斜核部为志留系(S),向斜核部为二叠系(P)。核部出露的地层与岩层的剥蚀作用的强弱有关,背斜剥蚀越深,核部地层出露越老。对于同一个褶皱,由于不同地段的剥蚀深度上有差异,可以出露不同时代的地层,因此,褶皱的核与翼是相对概念。
(2)翼
翼指核部两侧对称出露的岩层。当背斜与向斜相连时,翼部是共有的。
(3)枢纽
(4)轴面
轴面即褶曲轴面,以褶曲顶平分两翼的面,或者连接褶皱各层的枢纽构成的面。轴面是为了标定褶曲方位及产状而划定的一个假想面。它可以是一个简单的平面,也可以是一个复杂的曲面。轴面可以是直立的、倾斜的或平卧的。
(5)轴
轴指褶曲轴面与水平面的交线。轴的方位即为褶曲的方位。轴的长度表示褶曲延伸的规模。
(6)转折端
转折端指从褶曲一翼转到另一翼的过渡弯曲部分,即两翼的汇合部分。它的形态常为圆滑的弧形,也可以是尖棱或一段直线。
分类
背斜和向斜
(1)按照褶曲的轴面和两翼的产状分类
按照褶曲的轴面和两翼的产状分类可将褶皱分为以下五类。
①直立褶曲
②倾斜褶曲
③倒转褶曲
轴面倾斜,两翼岩层倾向相同,一翼岩层层位正常,另一翼老岩层覆盖于新岩层之上,即岩层层位发生了倒转。
④平卧褶曲
图4:根据轴面和两翼产状对褶曲进行分类
⑤翻卷褶皱
轴面弯曲的平卧褶皱,通常由平卧褶曲转折端部分翻卷而成。平卧褶曲转折端部位翻转向下,则为地层层序不明的背斜构造;如翻卷向上,则为地层层序不明的向斜构造。
(2)按照褶曲纵剖面上枢纽的产状分类
①水平褶曲
褶曲枢纽近于水平延伸,两翼岩层走向大致平行并对称分布(图5-a,a')。
②倾伏褶皱
褶皱构造
(3)按照褶曲岩层的弯曲形态分类
①圆弧褶皱
褶曲两侧岩层呈圆弧状弯曲,一般褶曲转折端较宽缓。
②尖棱褶皱
褶曲两翼岩层平直相交,转折端呈尖角状,褶皱挤压紧密,也称紧密褶皱。
③箱形褶皱
褶曲两翼岩层近直立,转折端平直,整体形态似箱形,常有一对共轭轴面。
④扇形褶皱
褶曲两翼岩层大致对称呈弧形弯曲,局部层位倒转,转折端平缓,整体呈扇形。
⑤挠曲
按岩层变曲形态划分褶皱类型
水平或缓倾岩层中的一段突然变为较陡的倾斜,形成台阶状。
a.圆弧褶皱(b)尖棱褶皱(c)箱形褶皱(d)扇形褶皱(e)挠曲
(4)按照褶曲在平面上的形态分类
①线形褶皱
褶曲沿一定方向延伸很远,延伸的长度大而分布宽度小,褶皱长宽比大于10:1称为线性褶皱。
②短轴褶皱
褶曲两端延伸不远即倾伏,长宽比介于(10:1)一(3:1)之间.呈长椭圆形。若为背斜称为短背斜,若为向斜称为短向斜。
③穹隆与构造盆地
褶皱构造
(5)按照褶曲在横剖面上的组合类型分类
①复背斜
复背斜是一个巨大的背斜,两翼为与轴面延伸近一致的次一级褶皱所复杂化。
②复向斜
复向斜是一个巨大的向斜,两翼亦为与轴面延伸近一致的次一级褶皱所复杂化。
褶皱野外识别
在野外识别褶皱时,首先判断褶皱的基本形态是背斜还是向斜,然后确定其他形态特征。一般情况下,可认为背斜成山、向斜为谷,但实际情况要复杂得多。因为背斜遭受长期袖部裂隙发育,岩层较破碎且地形突出,剥蚀作用进行得较快,背斜山被夷为平地,甚至成为谷地,成为背斜谷;与此相反,向斜轴部岩层较为完整,并有剥蚀产物在此堆积,故其剥蚀速度较慢,最终导致向斜地形较相邻背斜高,形成向斜山。因此,不能完全以地形的起伏情况作为识别褶皱构造的主要标志。
褶皱的规模有大有小,小的褶皱可以在小范围内通过几个出露在地面的露头进行观察;大的褶皱,由于分布范围广,又常受到地形的影响,不可能通过几个露头窥其全貌。所以,在野外识别褶皱时,常采用下面方法进行判别。
(1)穿越法
穿越法即沿垂直于岩层走向的方向进行观察。
②观察轴面产状和两翼情况,图7中左侧向斜褶曲中轴面直立,两翼岩层倾向相反、倾角近似相等,应为直立向斜;而右侧背斜轴面倾斜,两翼岩层倾向均向北倾斜,一翼层序正常,另一翼发生倒转,故为倒转背斜。
(2)追索法
追索法即沿平行于岩层的走向(沿褶曲轴延伸方向)进行平面分析,了解褶曲轴的起伏及其平面形态的变化。若褶曲轴呈水平、直线状,或者在地质图上两翼岩层对称重复,但彼此不平行,且逐渐转折汇合,呈S形,则为倾伏褶曲。
在野外识别褶皱时,往往以穿越法为主,以追索法为辅,根据不同情况穿插进行两种方法。穿越法和追索法不仅是野外观察、识别褶曲的主要方法,也是野外观察和研究其他地质构造的基本方法。