面狀構造(如層理﹑劈理或片理等)形成的彎曲。單個的彎曲也稱褶曲。褶皺的面向上彎曲﹐兩側相背傾斜﹐稱為背斜﹔褶皺面向下彎曲﹐兩側相向傾斜﹐稱為向斜。如組成褶皺的各巖層間的時代順序清楚﹐則較老巖層位于核心的褶皺稱為背斜﹔較新巖層位于核心的褶皺稱為向斜。正常情況下﹐背斜呈背形﹐向斜呈向形﹐是褶皺的兩種基本形式 。單個褶皺大者可延伸數(shù)十公里﹐小者可見于手標本或在顯微鏡下才能見到。褶皺要素
褶皺的基本組成部分﹐用以描述褶皺的形態(tài)和產狀。包括﹕
①核﹐褶皺的中心部位﹔
②翼﹐泛指核部兩側比較平直的部分﹔
③軸跡﹐褶皺面從一翼過渡到另一翼時出露的軸部﹔
④樞紐﹐同一褶皺面上最大彎曲點的連線﹔
⑤軸面﹐各相鄰褶皺面的樞紐聯(lián)成的面﹐可以是平面﹐也可以是不規(guī)則的曲面﹐軸面與地面或其他面的交線稱為該面上的軸跡﹔
⑥軸﹐理想的圓柱狀褶皺可以由一條平行其自身移動而描繪出該褶皺面彎曲形態(tài)的直線﹐這一直線又稱為褶軸。
褶軸只是具有表明幾何方位意義的線段﹐圓柱狀褶皺的樞紐方向代表了褶軸的方向。非圓柱狀褶皺可有樞紐線而沒有統(tǒng)一的褶軸﹐只有把它分解成許多近似圓柱狀褶皺的區(qū)段﹐才可分別確定其褶軸﹔脊線和槽線﹐在橫剖面上褶皺面的最高點稱為脊﹐同一褶皺面上脊的連線稱為脊線﹔反之﹐褶皺面在剖面上的最低點稱槽﹐同一褶皺面上槽的連線稱為槽線。分類
一般依據褶皺的位態(tài)或其在空間的產狀和褶皺的形態(tài)進行幾何分類。
1、位態(tài)分類或產狀分類根據單個褶皺的樞紐及軸面的產狀分為﹕①直立水平褶皺﹐軸面近于直立(傾角80°～90°)﹐樞紐近于水平(0°～10°)﹔②直立傾伏褶皺﹐軸面近于直立﹐樞紐傾伏角10°～70°﹔③傾豎褶皺﹐軸面和樞紐均近于直立﹔④斜歪水平褶皺﹐軸面傾斜(傾角20°～80°)﹐樞紐近水平﹔⑤斜歪傾伏褶皺﹐軸面傾斜﹐樞紐傾伏﹔⑥平臥褶皺﹐軸面和樞紐均近于水平﹔⑦斜臥褶皺﹐軸面和樞紐的傾向和傾角基本一致﹐軸面傾角20°～80°。
2、形態(tài)分類
以在與褶皺軸相垂直的正交剖面上的形態(tài)進行劃分。根據組成褶皺的巖層厚度變化或各層的曲率變化﹐利用層的等斜線型式來表示。等斜線即同一翼的相鄰褶皺面上其切線傾角相等的切點的聯(lián)線。據此可分為3個類型﹕1型﹐等斜線在背形中成正扇形向內弧收斂﹐即內弧的曲率比外弧的大。根據其收斂的程度和層的厚度變化可進一步分為3個亞類﹕ia型褶皺的等斜線強烈收斂﹐褶皺層的厚度在轉折端比翼部的薄﹐也稱頂薄褶皺﹔ih型是理想的平行褶皺﹐等斜線垂直層面﹐上下層面互相平行﹐褶皺層厚度在各處相等﹐也稱等厚褶皺﹔ic型褶皺的等斜線略微收斂﹐層的厚度在轉折端比翼部的略厚。2型﹐等斜線互相平行﹐層的厚度在轉折端明顯大於翼部﹐但在平行軸面方向上測量的視厚度則各處相等。這類褶皺各層的曲率相同﹐各層形態(tài)相似﹐故稱相似褶皺。3型﹐等斜線在背形中呈反扇形向外弧收斂﹐層的厚度在轉折端明顯大於翼部﹐也稱頂厚褶皺。
3、根據組成褶皺的各褶皺面之間的幾何關系分類
①協(xié)調褶皺﹐各褶皺面的彎曲形態(tài)一致或作有規(guī)律的變化﹐如平行褶皺和相似褶皺﹔②不協(xié)調褶皺﹐各褶皺面的彎曲形態(tài)彼此有明顯的不同﹐層的厚度變化很不規(guī)則。組合形式
在同一次構造變形中形成的有成因聯(lián)系的一系列背斜和向斜組成有規(guī)律的幾何型式。褶皺的組合型式是區(qū)域構造應力場﹑變形時的溫壓條件和組成褶皺巖層性質的綜合反映。代表性的組合型式有3種﹕阿爾卑斯式褶皺﹐又稱全形褶皺。由一系列線狀褶皺組成褶皺帶﹐所有褶皺的走向與褶皺帶走向基本一致﹐背斜向斜連續(xù)波狀的同等發(fā)育﹐不同級別的褶皺組合成巨大的復背斜和復向斜。侏羅山式褶皺﹐又稱過渡型褶皺。由一系列近於平行而間隔的褶皺組成﹐背斜和向斜的發(fā)育程度不同。典型的侏羅山式褶皺是背斜緊閉而明顯﹐但兩個背斜之間的向斜平緩開闊而不顯﹐褶皺層厚基本不變﹐為等厚褶皺﹐這種背斜緊閉而向斜開闊的褶皺也稱隔擋式褶皺﹐如中國四川的華瑩山褶皺。反之﹐向斜緊閉而明顯但兩個向斜之間的背斜平緩開闊并常呈箱狀的褶皺﹐稱為隔槽式褶皺。日耳曼式褶皺﹐又稱斷續(xù)褶皺。發(fā)育於構造變形十分微弱的地臺蓋層中﹐以圓形的穹隆或長圓形的短軸背斜為主﹐翼部傾角極緩。它們可以孤立地產出於近水平的巖層中﹐也可以成群地出現(xiàn)并有規(guī)律的定向排列﹐如雁列式短背斜。形成機制
褶皺的形成機制與其受力方式﹑變形環(huán)境及巖層的變形行為密切相關。不同的形成機制在不同的條件下起作用﹐常見的有﹕
1、縱彎褶皺作用巖層受到順層擠壓作用而形成褶皺。一般認為巖層在褶皺前處於初始的水平狀態(tài)﹐所以縱彎褶皺作用是地殼受水平擠壓的結果。巖層間的力學性質差異在褶皺形成中起著主導作用。如巖系中各層力學性質很不一致﹐則在順層擠壓下﹐強硬層就會失穩(wěn)而發(fā)生正弦曲線狀彎曲﹐形成等厚褶皺﹔相對軟的層作為介質﹐在均勻壓扁的同時被動地調整和適應由強硬層引起的彎曲形態(tài)。進一步擠壓下﹐強硬層的褶皺變得越緊閉﹐可使翼部被壓扁而成ic型褶皺。如巖系中各層力學性質差異較小且平均韌性較大﹐則強和弱的巖層在褶皺的同時共同受到總體的壓扁﹐可形成 ic型到3型的褶皺?？v彎褶皺的軸面垂直擠壓方向﹐褶軸與中間應變軸一致?！?br>
2、橫彎褶皺作用巖層受到與層面近於垂直的力而發(fā)生彎曲的作用。由於沉積巖層初始狀態(tài)是水平的﹐因此﹐橫彎褶皺作用的外力是垂向的。它可以是由於基底的斷塊升降引起蓋層的彎曲﹐也可以由於鹽層或其他高塑性層的重力上浮的底辟作用(見底辟構造)引起上覆地層的彎曲﹐也可由巖漿上涌所引起。其特點是受褶皺的巖層整體處於拉伸狀態(tài)﹐常成ia型頂薄褶皺﹐或在頂部形成地塹。當基底的差異性升降與表層的沉積作用同時進行時﹐則為同沉積褶皺﹐背斜表現(xiàn)為水下隆起﹐向斜表現(xiàn)為水下凹陷﹐從而可引起沉積層的巖相和厚度的變化。
3、剪切褶皺作用又稱滑褶皺作用﹐是巖層沿著一系列與層面交切的密集面發(fā)生不均勻的剪切而形成褶皺。它一般發(fā)生於韌性較大的巖系(如含鹽層)或較深層次的層狀巖系的韌性剪切帶中。這時﹐各巖性層間的韌性差極小而趨於均一化﹐而整套巖系的平均韌性較大。在變形中﹐巖性差異和層面只作為標志而不再具有力學意義上的不均一性﹐由於受差異性剪切而被動地彎曲。其軸面平行於剪切面﹐因此沿軸面測量的層的視厚度相等﹐是典型的相似褶皺。流褶皺
巖石在較高的溫度和壓力下可以成為具高韌性和低黏度的固態(tài)物質﹐呈類似於黏性流體的黏滯性流動而變形﹐形成形態(tài)非常復雜的褶皺。深變質巖和混合巖化巖石中?？梢娦⌒偷牧黢薨?。在比較簡單的層流條件下形成的流褶皺﹐實際上仍是一種剪切褶皺﹐仍有規(guī)律可循。在紊流條件下形成的復雜褶皺﹐已很難再造其運動學圖像﹐對分析其所受的應力場已無實際意義﹐但說明了其生成時的條件。
由地表非構造運動的力的作用也可形成褶皺。這類褶皺僅限於地殼表層﹐屬表生構造。如山坡上重力造成的蠕動構造﹐可使巖層發(fā)生膝狀彎曲﹐甚至翻轉成平臥式卷曲。地面及水下滑坡﹐沉積巖成巖過程中的差異壓實作用等﹐都能使沉積巖層產生不同形態(tài)的褶皺。這類褶皺一般規(guī)模不大﹐往往局限於某一層或少數(shù)巖層中。