文档介绍：褶皱构造与褶皱运动
褶皱构造是我们常见的岩石或地层的弯曲现象,它作为一种基本构造型式在地壳岩石中普遍存在,表现为岩石中的各种面(如地层层面、变质岩中的叶理面、岩浆岩中的流面、断层面、不整合面等)的弯曲。
自然界的褶皱千姿百态、复杂多样。褶皱规模也变化极大,小至手标本或显微镜下的微观褶皱,大至卫星相片上的区域性或地壳规模褶皱。褶皱的研究对于揭示一个地质构造及其形成发展具有重要意义,另一方面,许多矿产,包括金属、非金属、煤、石油、地下水等都受褶皱构造的影响和控制。因此,褶皱构造的研究具有重要理论和实际意义。
一、褶皱与褶皱要素
岩石中发生弯曲形成褶皱的面为褶皱面,它可以是层理、劈理或不整合面等。从单一褶皱面的弯曲形态看,褶皱面上凸弯曲的褶皱为背形,下凹弯曲的褶皱为向形,褶皱面既不上凸也不下凹,而是凸向两侧的褶皱为中性褶皱(图2-3-1)。
对于沉积岩层而言,把最老地层位于核部的褶皱称为背斜,最新地层位于核部的褶皱称为向斜。尽管在大多数情况下背形常常就是背斜,向形就是向斜,但在已倒转岩层中发育的褶皱常表现为向形式背斜和背形式向斜,这种褶皱在叠加褶皱地区普遍发育。
为了分析研究自然界千姿百态的褶皱构造,首先需要对组成褶皱的某些特定部位及其几何上的点、线、面等要素进行定义,通称其为褶皱要素(图2-3-2)。
枢纽同一褶皱面上最大弯曲点的连线,可以是直线,也可以是曲线;可以是水平线,也可以是倾斜线。枢纽的方位角通常称为褶皱的轴向。枢纽的产状通常用倾伏向和倾伏角定义,倾伏向即枢纽的倾伏方向,指在包含枢纽线的直立面上测量的与枢纽倾伏方向一致的直立面的走向,倾伏角为枢纽与包含枢纽的直立面走向线之间的锐夹角。
图2-3-1褶皱面弯曲的基本几何形态类型
Fig. 2-3-1 Basic geometric patterns of folded surfaces
a-背形b-向形c, d-中性褶皱
核或核部褶皱中心部位的岩层或岩石。
翼或翼部泛指褶皱两侧比较平直的部分,准确地说,指褶皱中两个相邻枢纽之间的褶皱面区
图2-3-2褶皱几何要素示意图
Fig. 2-3-2 Geometrical elements of a fold
拐点、拐线在垂直褶皱枢纽的横截面上,相邻的背形和向形共用翼常呈S型弯曲,褶皱面不同凸向的两部分之间的转折点为拐点。如果翼平直,则取其中点为拐点。同一褶皱面上各拐点的连线为拐线。
轴面同一褶皱中各相邻褶皱枢纽连成的面为轴面。轴面是一设想的标志面,可以是平面,也可以是曲面。轴迹轴面与任一平面的交线称为轴迹。轴面与地表的交线是十分重要的轴迹。
翼间角指两翼之间的内夹角,圆弧形褶皱的翼间角是指正交剖面上通过两翼拐点的切线之间的夹角。
脊线和槽线同一褶皱面上沿背形最高点的连线为脊线,沿向形最低点的连线称为槽线。
波长和波幅波长和波幅是量度褶皱规模大小的要素。其度量方法如图2-3-3所示。在褶皱的横切面(正交剖面)中, Soˊ为褶皱的包络线(面),m为连接褶皱拐点的中间线(面),对称褶皱的波长(W)为一个周期性波长的长度,即两个相间拐点之间的距离,波幅(A)为包络线和中间线之间的距离;不对称褶皱的波长有两种定义,波长(Wm)和波幅(Am)与以上定义相同,而波幅(Aa)为包络线和中间线之间轴迹的长度,波长(Wa)为通过两个相间拐点并平行轴迹的两条线间的距离。
图2-3-3褶皱的波长(W)和波幅(A)(据Ramsay,1967)
Fig. 2-3-3 The wave lengths and amplitudes of folds (from Ramsay, 1967)
a-对称褶皱波长(W)和波幅(A);b-不对称褶皱波长(Wm,Wa)和波幅(Am,Aa)
So`-包络面;mm-中间面(拐面);θ-轴面与中间面的锐角;i-拐点
二、褶皱的几何形态描述
褶皱最显著的特征是其几何类型(通常称褶皱样式)的复杂多变。然而,褶皱三维空间上的几何形态又很难直观地观察到(小型褶皱除外),因此,在对褶皱的研究过程中,地质学家们常常从不同的断面和不同的角度观察和描述它们的形象特征,从而出现了大量的褶皱名称和术语,下面从几个方面分述一些最常见的褶皱形态类型和术语。
(一) 横截面上褶皱形态的描述
横截面或正交剖面,是指与褶皱枢纽垂直的剖面,图2-3-4为褶皱的水平面、横剖面(直立剖面)和横截面(正交剖面)之间的关系,很显然,正交剖面可以真实反映褶皱的弯曲形态。
图2-3-4褶皱的水平面、横截面和横剖面的关系
Fig. 2-3-4 The horizontal, vertical and normal sections