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文檔簡介

上一講思考、討論題簡述褶皺的基本要素。褶皺的描述可以從哪幾方面進行?Richard分類方案依據是什么?劃分為哪幾種類型?有什么意義。簡述Ramsay提出的基于等傾角線的褶皺分類方案及其意義?三、同沉積褶皺同沉積褶皺:在盆地中,與沉積作用相伴生的褶皺構造伸展盆地三、同沉積褶皺擠壓盆地第四節疊加褶皺疊加褶皺:也稱為重褶皺,是指已經褶皺的巖層再次彎曲而形成的褶皺。原來褶皺面或軸面葉理作為褶皺面。疊加褶皺是確定巖石變形發生、發展先后順序的重要依據,是查明巖石變形歷史的關鍵。疊加褶皺的基本型式:第一型—橫跨疊加:第二期滑褶皺“橫跨”疊加于第一期水平直立褶皺上,其差異滑動方向與第一期的褶皺面平行。兩期褶皺軸近于直交。兩期背形相疊加形成穹隆,兩期向形疊加處形成構造盆地。穹盆構造疊加褶皺的基本型式:第二型:新月形、蘑菇形:第一期為平臥褶皺,第二期滑褶皺軸向與第一期褶皺軸垂直。第四節疊加褶皺疊加褶皺的基本型式:第三型:共軸疊加;第二期滑褶皺“共軸”疊加于第一期斜臥褶皺之上,第一期褶皺軸未發生波狀彎曲,只是兩翼被再次褶皺成波狀彎曲。所以在平行褶皺軸剖面上難以見到疊加現象。但是在橫剖面上,則出現明顯兩次轉折圖形。第四節疊加褶皺疊加褶皺的識別:重褶現象:第四節疊加褶皺疊加褶皺的識別:傾豎褶皺群的發育:第四節疊加褶皺疊加褶皺的識別:早期構造(線狀、面狀和褶皺)產狀有規律地變化第四節疊加褶皺第五節褶皺作用影響褶皺作用的主要因素縱彎褶皺作用剪切褶皺作用橫彎褶皺作用柔流褶皺作用壓扁作用膝折底辟作用褶皺構造的觀察與研究一、影響褶皺作用的主要因素1、力學性質2、厚度3、巖石結構(層理、葉理)及其均勻性層理發育程度與褶皺波長巖性變化與褶皺的協調性4、溫度、壓力和應變速率5、力的作用方式1、巖層力學性質的影響

當厚度相同巖性不同的地層受到相同的平行層的擠壓力時:能干層形成曲率小、波長大的平緩、開闊褶皺,非能干層形成曲率大、波長小的緊閉褶皺。能干層形成彎滑褶皺,非能干層形成彎流褶皺。能干層形成平行、等厚褶皺,非能干層形成相似、頂厚褶皺。在褶皺的轉折端,能干層形成楔形扇狀節理,非能干層形成反扇型劈理。2、厚度的影響

當巖性相同厚度不同的地層受到相同的平行層的擠壓力時:厚巖層形成曲率小、波長大的平緩、開闊褶皺薄巖層形成曲率大、波長小的緊閉褶皺3、巖石結構巖石結構和構造對褶皺作用的影響對巖石力學性質的影響對褶皺形成方式的直接影響4、溫度、壓力和應變速率的影響溫度、壓力和應變速率的影響主要體現在對巖層力學性質的影響參見第三章相關內容5、外力作用方式平行層的擠壓:縱彎褶皺作用垂直層的擠壓:橫彎褶皺作用垂直或與層有較大角度的有規律的剪切:剪切褶皺作用二、縱彎褶皺作用

(一)單層縱彎褶皺作用1.縱彎褶皺作用:巖層受到順層擠壓力而形成褶皺的作用稱為縱彎褶皺作用。2.單層縱彎褶皺作用—主波長理論:畢奧特(M.A.Biot,1957)和蘭伯特(H.Ramberg,1960)分別從理論上和實驗上論述了縱彎褶皺用的形成機制,提出主波長理論。J.G.Ramsay(1987)對褶皺發育的主波長與褶皺層的厚度和粘度比的關系進行了理論分析。單層縱彎褶皺作用—主波長理論巖層受力后,將發生彎曲;有兩個力來阻止它發生彎曲:剛性層自身的內聚力;圍限介質的阻力。單層縱彎褶皺作用—主波長理論兩個阻力限定褶皺波長向不同方向發展二、縱彎褶皺作用

(一)單層縱彎褶皺作用單層縱彎褶皺作用—主波長理論主波長:巖層將按照最小功原理,達到1)做功最小;2)抵消二者的阻抗,而發生彎曲。此時所形成的褶皺的波長稱為主波長(Wi)。巖層最易形成這種褶皺。二、縱彎褶皺作用

(一)單層縱彎褶皺作用單層縱彎褶皺作用—主波長理論主波長公式:縱彎褶皺的主波長與所受作用力的大小沒有直接關系,而與強硬巖層的厚度和強弱巖層粘度比有關系。d二、縱彎褶皺作用

(一)單層縱彎褶皺作用d單層縱彎褶皺作用—主波長理論單層主波長與厚度的關系厚度二、縱彎褶皺作用

(一)單層縱彎褶皺作用d單層縱彎褶皺作用—主波長理論單層主波長與粘度比的關系粘度比值>50d二、縱彎褶皺作用

(一)單層縱彎褶皺作用d單層縱彎褶皺作用—主波長理論單層主波長與粘度比的關系粘度比值<10粘度比減小二、縱彎褶皺作用

(一)單層縱彎褶皺作用d二、縱彎褶皺作用

(二)多層縱彎褶皺作用接觸應變帶:在夾于軟弱巖層的強硬巖層發生褶皺時,其周圍弱巖層發生不同的效應,接近硬巖層受到硬巖層影響而一起彎曲,遠離硬巖層時則彎曲變弱而消失的范圍稱為接觸應變帶。

(三)縱彎褶皺作用應變分析單層巖石的縱彎褶皺作用平面應變中和面線理產狀伴生構造縱彎褶皺作用應變分析多層巖石的縱彎褶皺作用彎滑和彎流褶皺作用是多層巖石在縱彎褶皺作用下,在不同力學性質的巖層中的兩種反應,但它們都是順層剪切應變下變形的結果。平面應變彎滑褶皺作用各單層雖有中和面,但整個褶皺沒有統一的中和面;各巖層的厚度在垂直層面方向上保持不變,呈平行關系;由于層間滑動,往往在轉折端形成空隙——虛脫現象;在層面上形成垂直于褶皺樞紐的擦痕,在褶皺翼部產生旋轉剪節理和同心狀剪節理、層間劈理和破碎帶。縱彎褶皺作用應變分析彎流褶皺作用剪切方向或物質流動方向是外弧部分相對于內弧部分向褶皺的轉折端流動;巖層的厚度在褶皺各部位不變;在脆性巖層之間的塑性層內,形成層間小褶皺和反扇形劈理;在褶皺正交剖面上,最大應變軸方向從兩翼向轉折端收斂呈反扇形排列。應變強度與翼間角大小有關,拐點處應變最強。縱彎褶皺作用應變分析多層巖石的縱彎褶皺作用伴生構造縱彎褶皺作用應變分析三、橫彎褶皺作用橫彎褶皺作用:巖層受到與巖層面垂直的作用力影響形成的褶皺。作用力方向一般是垂向的。鹽巖底辟地塊差異升降橫彎褶皺作用的特點:被褶皺的巖層整體處于拉伸狀態,各層都沒有中和面。三、橫彎褶皺作用三、橫彎褶皺作用橫彎褶皺作用的特點:橫彎褶皺作用往往形成頂薄褶皺。當物質韌性較強時,因垂向擠壓與側向拉伸導致物質由轉折端向兩翼流動。橫彎褶皺作用的特點:在橫彎褶皺作用中,如果巖層呈低韌性狀態,在背斜頂部形成地塹。如果是穹形隆起,則可形成放射狀或環狀正斷層。如果基底大規模發生隆起,蓋層形成大規模撓曲。三、橫彎褶皺作用橫彎褶皺作用的特點:在橫彎褶皺作用過程中的流動作用及伴生構造。三、橫彎褶皺作用四、剪切褶皺作用剪切褶皺作用(滑褶皺作用)作為褶皺面的各種面狀構造僅作為反映滑動結果的被動標志,因此,又稱之為被動褶皺作用。切層剪切褶皺作用的主要變形特征包括:不論剪切作用面與褶皺面斜交或垂直,形成的一組透入性的面狀構造(劈理、片理、片麻理等)都構成褶皺的軸面葉理。從理論模式看,切層剪切作用為簡單剪切變形,剪切面平行于褶皺中每一點應變橢球的圓切面,每一點的應變都是平面剪切應變。四、剪切褶皺作用切層剪切褶皺作用的主要變形特征包括:厚度變化—相似褶皺(Ⅱ類褶皺)。無中和面。任一剪切面上所有各點的應變都是相等的。剪切面上剪切作用方向與巖層的關系:在褶皺樞紐線兩側的剪切方向相反。四、剪切褶皺作用褶皺的形成條件是:密集簡單剪切面;不均勻簡單剪切作用。

對于中淺變質巖區普遍發育的具有軸面劈理的褶皺而言,滑褶皺作用的貢獻是很有限的。

四、剪切褶皺作用五、柔流褶皺作用高塑性巖層(高塑性體)受力的作用時,呈類似粘稠的流體而發生變形,形成形態復雜、褶皺要素產狀變化大、不協調性普遍的流動褶皺。

六、壓扁作用巖層在順層擠壓作用下,在壓應力方向上巖層均勻縮短及垂直應力方向上巖層均勻加厚的效應稱壓扁作用。壓扁作用貫穿于整個褶皺作用過程中,按褶皺發育的不同階段可分為前褶皺壓扁作用、同褶皺壓扁作用和后階段壓扁作用。前褶皺壓扁作用巖層間的韌性差較小而平均韌性較大時,前褶皺壓扁作用顯著,反之不顯著。六、壓扁作用同褶皺壓扁作用

褶皺巖層內部各點的應變橢圓長軸方位逐漸旋轉到與軸面平行的方向上。隨著壓扁作用的的增強,形成新的軸面葉理、使整個褶皺從等厚向頂厚褶皺發展。六、壓扁作用后褶皺壓扁作用巖層不再發生進一步的彎曲,出現平行軸面的新的面狀構造(軸面葉理)和低韌性巖層(較剛性巖層)被拉斷形成石香腸構造(或構造透鏡體)和無根鉤狀褶皺。六、壓扁作用七、膝折與膝折作用膝折:褶皺兩翼平直,且轉折端呈尖棱狀的褶皺。不對稱膝折對稱膝折共軛膝折膝折形成的條件:多發育在彈性或粘彈性材料中;

巖性均一、巖石的成層性發育;巖層間的粘性較差,單層內部粘性較強;層面上具有初始不規則。

膝折的形成膝折是通過圍繞兩翼交線(樞紐)的旋轉和層間滑動形成的。八、底辟作用底辟:地下深處的高塑性物質(巖鹽、石膏或巖漿等)在重力差異作用下,呈圓柱狀向上流動刺穿上覆巖層或使上覆巖層拱起,形成底辟構造。九、褶皺的觀察與研究1.查明地層層序2.觀測褶皺的幾何學特征3.研究褶皺內部小構造4.確定褶皺的形成時代本講要點影響褶皺作用的主要因素疊加褶皺褶皺成因縱彎褶皺作用單層縱彎褶皺作用多層巖石的縱彎褶皺作用橫彎褶皺作用、滑褶皺作用、柔流褶皺作用、膝折作用、壓扁作用、底辟作用思考、討論題簡述疊加褶皺的類型及其特征。褶皺巖層的厚度與巖層粘度——褶皺波長關系。縱彎褶皺作用的

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