构造地质学(李德威)5-4 褶皱的成因分析.ppt
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1、褶皱的成因分析,纵弯褶皱作用 横弯褶皱作用 剪切褶皱作用 柔流褶皱作用,褶皱作用的基本概念,褶皱主导因素是应力和热力,还与岩层本身的力学性质、厚度有关,也与变形的地质和物理条件有关。 地壳不同构造层次的褶皱作用和褶皱类型显著不同。,褶皱作用的基本类型 1.根据褶皱的作用力方式,可以划分为纵弯和横弯。 2.根据褶皱过程中物质运动方式,可以划分为滑动和流动。,纵弯褶皱作用 横弯褶皱作用 剪切褶皱作用 柔流褶皱作用,一、 纵弯褶皱作用 平行于地质界面的挤压作用引起的弯曲作用。,1.纵弯褶皱的发育机制,能干层(强硬层): 粘度较大的岩层。 非能干层(软弱层):粘度较小的岩层。,2,能干层(如砂岩),非
2、能干层(如页岩),1,影响岩石能干性的主要因素 物质组成 结构构造 温度 压力 流体 在高温条件下能干层可转变为非能干层,降低岩石强度,表现为小应力,大应变。,褶皱层厚度变大,波长和波幅变小,褶皱作用减弱。,能干性差异大, 形成肠状褶皱。,能干性差异小, 形成尖圆褶皱。,当1= 2 时,只有顺层均匀缩短,而不会发生褶皱。,多层岩层的褶皱发育机制,当强硬层与介质的能干性差别很大时,形成肠状褶皱。,强硬层间的距离、厚度对褶皱形态的影响,各强硬层的间距、厚度相同,各强硬层的间距、厚度不同,多层纵弯褶皱,2.中和面褶皱作用 当岩层的能干性相对较大时,强岩层褶皱存在一个不变形或没有应变的界面,沿该界面应
3、变为零。以此为界,分内外两部分:外部各处发生平行于褶皱面的伸长应变和垂直于褶皱界面的缩短应变;内部各处发生垂直于褶皱面的伸长应变和平行于褶皱界面的缩短应变。,中和面褶皱作用,伸长应变区,无应变区,缩短应变区,特点: (1)外拉,内压; (2)中和面上各点既不拉伸也不压缩; (3)随着褶皱弯曲的增强,中和面逐渐向内侧迁移。,(4)对于韧性较强的岩层,中和面外侧的岩层可拉伸变薄,并形成顺层劈理;内侧挤压加厚,形成扇形劈理或小褶皱。 (5) 对于脆性岩层,中和面外侧可形成张裂隙、楔形脉、小型正断层;内侧形成小型逆断层。,Neutral surface folding,中和面上下应力状态不同,小构造也
4、不同,岩石韧性很小时,形成张裂。 上、下张节理有何不同?,岩石韧性中等时,形成剪裂 上、下两组剪节理有何不同?,岩石韧性大时,形成劈理,3、弯滑褶皱作用 Flexural slip folding 褶皱过程中岩层通过相互滑动弯曲形成褶皱的作用。,纵弯滑褶皱作用 平行褶皱,弯滑褶皱作用具有以下特点:,(1)岩层的强度通常较大,褶皱时各岩层沿层面发生剪切滑动。在褶皱未发生翻转情况下,新岩层向背斜转折端运动,老岩层向向斜转折端运动。 (2)褶皱的各岩层有自己的中和面,整个褶皱无中和面。 (3)褶皱各岩层的弯曲程度基本相同,岩层的真厚度各处一致,成为等厚褶皱。 (4)层间和层面的伴生构造发育。由于岩层
5、间的相互滑动,层面上可形成擦痕,层间可形成小褶皱、剪节理。 (5) 转折端处可形成虚脱、扇形张节理等。,平行褶皱,多层纵弯褶皱作用的伴生小构造,虚脱现象,在转折端处,此处有利于成矿,形成鞍状矿体。,层间不对称的小褶皱,压扁作用 当岩层的能干性相对较小,且能干性差不大时,软弱的岩层在平行层面的挤压作用下发生弯曲变形前,整体发生平行于岩层界面或主压应力方向的缩短应变,然后再发生弯曲变形,这样的应变行为称为褶皱的压扁作用。,压扁作用,缩短应变,弯曲变形,4、弯流褶皱作用 在侧向挤压力及热动力作用下,岩层的弯曲主要通过物质的塑性流动而表现出来,这种褶皱作用称为弯流褶皱作用。,弯流褶皱常具有以下特点:
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