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第九章褶皱的成因分析

本章重点内容影响褶皱形成的基本因素；褶皱成因分类；纵弯、横弯、弯滑、湾流、剪切、柔流褶皱概念，应变特征与变形特点。

引言1)褶皱形成是一个比较复杂的过程，一般认为外力作用方式，岩石力学性质，以及岩层的厚度大小和岩层组合形式，是影响褶皱形成的四大基本因素。2)长期以来对褶皱的分类，一直采用成因分类方案，其基本类别包括受水平挤压力形成的纵弯褶皱，受垂直压力形成的横弯褶皱，受剪切应力作用形成的剪切，以及受重力作用形成的柔流褶皱。

褶皱的形成方式与其受力状态、变形环境及岩层的变形行为密切相关。从褶皱过程中岩层的变形行为来看，可把褶皱分为主动褶皱和被动褶皱两类。

主动褶皱－中浅构造层次(＜１０km)当各岩层的力学性质和层理积极地控制着褶皱的发育时，这种褶皱称为主动褶皱。

被动褶皱－下构造层次(＞１０km)当各层岩石间的韧性差很小，层理在褶皱变形中不再具有力学上的不均一性，而只是被动地作为变形的标志，这种褶皱称为被动褶皱。

被动褶皱－褶皱假象并没有真正发生过一般意义的弯曲．－剪切褶皱

褶皱过程中物质的运动方式：流动－物质的连续滑移(只是一种晶粒尺度或晶格尺度的微小滑动)滑动－物质沿不连续面的滑移

褶皱作用的基本类型长期以来对褶皱的分类，一直采用成因分类方案，其基本类别包括受水平挤压力形成的纵弯褶皱，受垂直压力形成的横弯褶皱，受剪切应力作用形成的剪切，以及受重力作用形成的柔流褶皱。纵弯褶皱作用——横弯褶皱作用——剪切褶皱作用——柔流褶皱作用——

第一节纵弯褶皱作用定义：纵弯褶皱作用是指岩层受到顺层挤压力的作用而形成的褶皱。

一、褶皱主波长的概念（一）单层纵弯褶皱作用岩石的变形行为粘度—能干层—内部阻抗—外部阻抗

不能干层能干层砂岩页岩

主波长理论Wi：在粘性介质中粘性较大的粘性板的褶皱的初始主波长d—强岩层的厚度；μ、μ—强岩层、弱岩层（介质）的粘度12μ1＞μ2

得到以下认识：(1)褶皱的主波长与所受作用力的大小没有直接关系，而与强岩层的厚度及层与介质的粘度比有关。(2)褶皱主波长与褶皱层的原始厚度d成正比。(3)褶皱的主波长Wi与强硬层和介质的粘度比（u/u）的立方根成正比。12也就是说：（1）褶皱波长与岩层的厚度：层厚——波长；层薄——波短；（2）褶皱波长与岩层的粘度比：粘度比大——波长；粘度比小——波短；

当?=?时，只有顺层均匀缩短，1而不会发生褶皱。2

强硬层与介质的能干性差大

当?1/?2?50时，形成肠状褶皱

强硬层与介质的能干性差小

（二）多层纵弯褶皱作用一套强硬层、软弱层相间组成的褶皱，其形态不仅与各层的能干性有关，而且也取决于相邻强硬层的互相影响程度。后者又取决于强硬层间的距离及褶皱层的接触应变带的宽度。

1．接触应变的概念软岩层夹硬岩层，受二者界面间结合力的影响，在硬岩层附近的软岩层随同发生褶皱，离硬岩层较远的软岩层不出现褶皱（顺层缩短）的现象。(如图9-1A)*标志：硬岩层褶皱凹部的软岩层——形成顶厚褶皱；位居硬岩层褶皱凸部的软岩层——形成顶薄褶皱；

2.硬岩层间距大小对褶皱形态的影响1)间距大——形成不协调褶皱(如图9-1B)2)间距小——协调褶皱(如图9-1C)3)硬岩层初始厚度或粘度不同——复协调褶皱图(如图9-1D)*复协调褶皱：硬厚层与软岩层褶皱持总体协调，具体不协调的褶皱组合关系。

二、中和面褶皱作用和顺层剪切作用纵弯褶皱的应变分布型式可以归纳为两种模式：中和面褶皱作用和顺层剪切作用（弯流褶皱作用和弯滑褶皱作用）

（一）中和面褶皱作用1.概念(1)褶皱层中部有一个无应变的中和面。图9-12A(2)各层厚度保持不变（平行褶皱）2.应变特征外弧拉张伸长，内弧挤压缩短，中和面无应变，（由图9-12，A中应变椭圆特征可知）3.变形特点(1)劈理:发育在外弧时—与岩层层面平行；发育在内弧时—与岩层层面垂直。图9-12B(2)张裂:发育在外弧时—与岩层层面垂直；发育在内弧时—与岩层层面平行。图9-12C(3)剪裂:发育在内弧、外弧时均与岩层层面斜交，并且本身以共轭形式出现。图9-12D

形成的小构造特点岩石韧性很小时形成张裂。岩石韧性大时，形成劈理岩石韧性中等时，形成剪裂

（二）顺层剪切作用（弯滑与弯流褶皱作用）1．弯滑褶皱作用层间发生滑动，岩层厚度不变，脆性薄层组合，层面结合不牢（形成平行褶皱）2．弯流褶皱作用层内物质发生流动，岩层厚度产生变化（核部变厚翼部变薄），柔性层（形成相似褶皱）

三、压扁作用对纵弯褶皱的影响

图9-5强烈压扁作用对褶皱的影响A.压扁前；B.被压扁；C.经强烈压扁后；S1.片理或流劈理；f.无根钩状褶皱

四、纵弯褶皱中发育的劈理型式（1）高韧性差