如何判断地壳褶皱多少次

① 地理中的背斜、向斜、断层、地垒、褶皱到底怎么区分丫

褶皱是由于地壳运动压力而形成的连续波状弯曲的岩层。褶皱的面向上弯曲，两侧相背倾斜，称为背斜；褶皱面向下弯曲，两侧相向倾斜，称为向斜。地壳岩层因受力达到一定强度而发生破裂，并沿破裂面有明显相对移动的构造称断层。地壳中被两侧倾向相反的正断层所界限而中间断盘上升的槽形断块构造称地垒。从地形的原始形态看，向斜成为谷地。但是，由于向斜槽部受到挤压，物质坚实不易被侵蚀，经长期侵蚀后反而可能成为山岭，相应的背斜却会因岩石拉张易被侵蚀而形成谷地。向斜是良好的储水构造。石油、天然气、地下水三者比较，天然气的密度最小，石油次之，水的密度最大，且向斜的岩层向下弯曲，即储水。
相反，背斜是良好的储油构造。

② 地壳运动的证据

（一）测量证据

对于地壳运动在地貌上留下的痕迹，还不可能在短期或是瞬间就能观察得到，必须借助一些精密的仪器进行长期的观察和监测才能得到。前面引用美国西部圣安得烈斯断层两盘卫星监测的位移结果和喜马拉雅山脉大地测量的上升结果就是很好的测量证据。

1972～1974年，法、英两国科学家曾组织三只潜水器对大西洋亚速尔群岛西南方的大洋中脊进行考察，发现其中脊裂谷深2800m、宽3000m，并且有许多平行裂谷延伸的正断层，断距达几百米。谷底溢出大量的基性熔岩，经过年龄测定不到1万年，研究证明是海底扩张形成的新生海底。通过磁异常条带的宽度计算，探出裂谷东侧扩张速度为13.4mm/a，裂谷西侧扩张速度为7.0mm/a。使用同样方法，测到太平洋中脊在赤道附近的扩张速度平均为10mm/a。

（二）地貌标志

虽然各类地貌的形态特征是内、外力地质作用的产物，但不同类型的地貌分布多受地壳运动的控制。一般来说，巨型地貌的形成主要受地壳运动的控制，小型地貌则以外动力地质作用为主塑造而成。如在地壳长期上升的地区，以剥蚀地貌为主，常见高山、尖峰、深谷、河流阶地和多层溶洞等地貌；而在地壳长期下降的地区，则以堆积地貌为主，常见广阔的冲积平原、低山、缓丘、宽谷和埋藏阶地等地貌。

1.河流阶地

河谷谷坡上形成的洪水不能淹没的顶面较平坦的阶梯状地形，称为河流阶地。河流阶地的形成大体可分为两个阶段：早期，地壳相对稳定，以侧蚀作用为主的河流造成较宽的河谷，并在谷底堆积了冲积物；晚期，由于地壳上升，河流底蚀作用增强，切穿谷底，老的谷底及其沉积物已不被洪水淹没，即形成阶地（图7-2）。若某区域地壳运动表现为上升-稳定-上升的过程，则沿河谷出现几级阶地。其中位置愈高的，形成时间愈早。为便于研究，需要对阶地进行编号，通常是从河漫滩以上最低一级阶地算起，由下而上，由新到老，依次称为一级、二级、三级阶地……如长江在四川盆地有五级阶地；在南京附近有三级阶地，着名的雨花台砾石层，就位于第三级阶地之上。由此可见，阶地级数的多少代表地壳活动期次的多少，级数越多，活动期次越多。

图7-2 阶地形成示意图

（据李叔达等，1983）

a-地壳上升，河流进行底蚀作用，河谷加深；b-地壳稳定，以侧蚀作用为主，河谷拓宽；c-地壳上升，河流再度下切，形成一级河流阶地

根据阶地组成和结构的不同，阶地可以分为不同类型（图7-3）。

图7-3 河流阶地类型

A-侵蚀阶地；B-基座阶地；C-内叠阶地；D-上叠阶地；1-不同时期的冲积物；2-现代河漫滩堆积物；3-基岩；4-河床及水位

① 侵蚀阶地：由基岩构成。阶地面上没有或很少有冲积物，多形成在山区河谷。

② 基座阶地：由冲积物和基岩构成。在阶地陡坎上可看到基岩底座。这是由于河流下切的深度大于原先冲积层的厚度所致，显示了后期地壳上升幅度较大的特点。

③ 堆积阶地：全部由冲积物组成，阶地陡坎上看不到基岩出露。表明了早期谷底发育较宽，并堆积了较厚的冲积物，后期河流下切的深度都不超过原先冲积物的厚度。该类阶地按堆积物之间的相互关系可进一步分为内叠阶地与上叠阶地。

由阶地高度和冲积层厚度，可以推断地壳运动的幅度；由阶地的级数可以判断地壳运动的次数。因此，常把河流阶地看作是现代地壳运动的标志之一。

2.岩溶地貌

在岩溶发育地区，地壳以上升趋势为主时，则垂直岩溶地貌形态较发育；若地壳长期相对稳定时，则有利于水平岩溶地貌形态的发育。故常根据一个地区溶洞层、峰林、岩溶谷地的分布情况，判断该地区地壳运动的发展。例如，北京西山的上方山地区，在海拔1000～700m、700～500m、500～300m高度上，分布几级不同的溶洞层和岩溶谷地，反映自新近纪以来地壳的多次强烈抬升。

地貌标志还有很多，如海蚀阶地、夷平面、断层三角面等。又如现代珊瑚虫根据现代珊瑚生活在高潮线到水深50m的清洁温暖水域的习性，如果珊瑚礁在水深50m以下，则为地壳下降或海平面上升；反之，珊瑚礁暴露出海平面，则说明地壳上升或海平面下降。在我国的西沙群岛一带分布有高出海平面约15m、距今有4000年左右的珊瑚礁灰岩，说明该区域自全新世中期以来一直持续缓慢上升。在我国台湾省高雄市附近下更新统的珊瑚礁灰岩已被抬升到海平面200～350m的高处。这些都是现代地壳运动上升的标志。

一般来说，现代地壳运动在短时间内引起的地貌变化是非常小的，人们难以察觉，必须借助精密仪器的测量和监测才能发现其变化。

（三）地质标志

1.沉积厚度的变化

利用沉积物和沉积岩的厚度变化资料可以反映出地壳升降运动的速度和幅度情况。通常我们认为浅海的深度是在200m范围内，当浅海沉积物或沉积岩的厚度超过200m以后，则说明地壳是在不断的下降，浅海不断接受沉积的条件下产生的（保持浅海状态）。当地壳下降幅度恰好为沉积物所填补，则沉积的厚度等于地壳下降的幅度。在我国燕山地区蓟县一带，新元古代的浅海沉积岩厚达1万多米，说明该区在新元古代时期，地壳一直处于不断下降不断接受沉积的浅海环境。

2.沉积相的变化

所谓沉积相是指能够反映沉积岩或沉积物的沉积特征、生物特征等生成环境的综合特征。由于地壳运动的上升或下降，其地理环境随之发生变化，沉积相也相应发生变化。如地壳下降，将引起海进，在同一个沉积位置，细粒度的沉积物会覆盖在粗粒度的沉积物之上（图7-4-A）；反之，地壳上升，引起海退，在同一个沉积位置，粗粒度的沉积物会覆盖在细粒度的沉积物上之（图7-4-B）。从图中的aa′、bb′线上看沉积剖面，由下至上，沉积物的粒度粗细和岩性的显着变化，实质上是反映了沉积环境的变化，而间接地反映了地壳运动的状况。

图7-4 海进层序（A）和海退层序（B）

（据李叔达等，1983）

1、2、3-海面变化位置；aa′，bb′-同一地点的垂直剖面位置

3.岩层的构造变形

构造运动常引起岩层产状发生改变，产生褶皱、断层等构造变形，反过来它们又是地壳运动的证据。通过对褶皱、断层形态等特征的分析，可以推测其受力的方向、性质、强度及应力场的分布等情况。如孤立的穹窿和高角度的正断层的存在，可以判定该地区在褶皱和断层形成时期曾受到地壳上升运动的作用；连续的紧密褶皱、逆掩断层，特别是大型的推覆构造，说明该地区曾受到强烈的水平挤压应力的作用（地壳水平运动）；大规模的引张断陷，如裂谷、地堑等是水平引张作用产生的结果，大洋中脊裂谷是岩石圈板块在软流圈上反向漂移产生的结果。

总之，引起地壳运动的证据还非常多，如岩浆作用、变质作用、地层接触关系（后述）等，在此不一一赘述。在整个地质历史时期，地壳运动在地球上无处不在，并且留下了许多痕迹，对这些痕迹的研究也是地质工作的一项重要内容。

③ 褶皱、断层的野外识别方法是什么

从两者的不同点进行识别，具体如下：

一、两者的形成不同：

1、褶皱的形成：褶皱的形成机制与其受力方式、变形环境及岩层的变形行为密切相关。不同的形成机制在不同的条件下起作用。

2、断层的形成：断层是岩层或岩体顺破裂面发生明显位移的构造，断层在地壳中广泛发育，是地壳的最重要构造之一。在地貌上，大的断层常常形成裂谷和陡崖，如着名的东非大裂谷、中国华山北坡大断崖。

二、两者的概述不同：

1、褶皱的概述：岩层在形成时，一般是水平的。岩层在构造运动作用下，因受力而发生弯曲，一个弯曲称褶曲，如果发生的是一系列波状的弯曲变形，就叫褶皱。

2、断层的概述：断层地壳受力发生断裂，沿破裂面两侧岩块发生显着相对位移的构造。断层的规模大小不等，大者沿走向延长可达上千千米，向下可切穿地壳，通常由许多断层组成的，称为断裂带；小者长以厘米计，可见于岩石标本中。

三、两者的特点不同：

1、褶皱的特点：褶皱虽然改变了岩石的原始产状，但岩石并未丧失其连续性和完整性。

2、断层的特点：大小不一、规模不等，小的不足一米，大到数百、上至千米。但都破坏了岩层的连续性和完整性。在断层带上往往岩石破碎，易被风化侵蚀。沿断层线常常发育为沟谷，有时出现泉或湖泊。

④ 地壳活动的踪迹—断层与褶皱分别理解

地球在漫长的发展历史中，大陆板块的漂移与分裂、碰撞对接、强烈的地震，甚至长年累月的雨水和风暴冲刷、剥蚀，这些都会在大地表面和深处留下明显的痕迹—断层与褶皱。

自然界里岩层的断层是地壳构造断裂变动产生的结果，会造成岩层发生破裂并沿断裂面两侧发生明显的位移，即同一岩层沿破裂面拉开发生上下或左右移动，造成同一岩层面被拉开而移动一段距离。地壳中断层广泛分布，种类繁多，规模不一。常用下面几个基本断层术语对断层形态、空间上的分布特征进行描述和分类。

在地质图上，断层线表示断层面与地面的交线，它表明断层延伸方向。断层面两侧的两个岩层块体叫做断层的两个盘，相对于倾斜着的断层面而言，断层面上边的叫上盘，下边的叫下盘。人们依据断层两盘的位移情况，习惯上把相对上升的一盘叫上升盘，反之相对下降的一盘叫下降盘。这与上盘与下盘的概念在内涵上是有区别的。

断距是指示断层大小的重要数据，它一般表示两盘相对位移的距离，可分为垂直断距和水平断距等。显然，断距大的断层大，就像摩天大楼顶面与地面的高差远大于平房与地面的高度一样。

依据断层两盘沿断面相对移动的方向将断层分成三类。

正断层 指沿倾斜断层上盘向下滑动，形成对下盘的错开。正断层一般是构造在拉张应力作用下产生的，是最常见的断层类型。如在松辽盆地、渤海湾盆地的断层绝大多数都属于此类断层。

逆断层 与上述特征相反，是上盘沿倾斜断面向上滑动，形成对另一盘的掩覆。当推覆作用大时形成逆掩断层，它们常常是因地壳构造运动的挤压应力而形成的。

平移断层 又叫走滑断层，它是由断层两盘沿断层线的走向方向发生的相对位移，表现为平面上同一岩层的相对错动，而垂直方向上一般没有大的错动。平移断层是比较少见的一种断层。

各种断层示意图

断层与地震密切相关，可以说，有断层的地方就有地震。日本以及我国台湾省地震多发的原因就是由于其正好处在太平洋板块与欧亚大陆板块交汇、碰撞的地带，各种大大小小的断层时有出现，地震也就频频发生了。断层在人类开发矿藏，修筑公路桥梁、涵洞，建筑高楼大厦，搞水利建设，防治地震等地质灾害的各种过程中都是必须充分重视的地质因素，如果未加防范，造成的后果不堪设想。因此，对于人类征服和改造自然来讲，对断层的研究自然是十重要的。

但对石油和天然气藏来讲，断层具有两重性，既有助于油、气向油、气藏内的运移聚集，又可把已形成的油、气藏破坏掉。所以断层常常是石油地质学家研究的重要对象。

当你在山地行进时，在一些修公路开辟出的石崖上会看到一些岩石一层又一层地叠合在一起，有的岩层向上弯曲，好像倒放着的一个个大锅叠在一起，这种地质构造叫背斜褶曲。处在地下的这种背斜构造常常是储集油气的地方，因而是寻找石油天然气的重要研究对象。与上述情况相反，若岩层向下弯曲时，这种褶曲叫向斜。它们两者是形影不离的，即背斜之旁必然伴随出现向斜。在山里常常会看到这座山岩层向右倾斜，而旁边另一座山的岩层向左倾斜，这种景象很可能意味着此地存在较大的背斜或向斜构造。通常可依据两个山间地层的新老关系来确定它们，背斜中间的岩层老，向两边变新，而向斜则正好相反，岩层是中间新两边老。

大褶皱

⑤ 学习任务野外褶皱的识别与分析

对褶皱构造的识别主要是通过地质填图来完成，具体的是先要进行遥感资料上的地貌形态、水系格局的解译，从宏观上来识别褶皱的存在。而在地质填图的过程中，首先要确定褶皱的存在，再分析褶皱伴生与派生小构造，以及褶皱后产生的构造形迹、形成时代，最后分析褶皱与矿产的关系。

一、褶皱构造在地貌上的表现及水系的反映

地貌是内、外营力相互作用的结果，构造运动引起岩（地）层发生显着变化，会产生特殊地形。

一般说，小（微）地貌是受外营力支配和岩性约束的，而区域大地貌是受区域构造运动所控制的。在野外首先看到的是地貌，所以我们可以通过以下地貌形象与水系格局来判断褶皱构造的存在。例如：

（1）背斜成山，向斜为谷，一般挽近时期居多，如北京西山等地。

（2）地形倒置则是背斜成谷，向斜为山。

（3）地貌的对称性，反映褶皱构造的对称性。对称平行排列的山脊、山谷可能为水平褶皱，而缓坡（倾向坡、长坡）相对时，则可能为向斜。反之，缓坡（倾向坡、长坡）相背时，则可能为背斜。

（4）山脊（谷）呈之字形，反映褶皱为倾伏的；山脊呈同心圆式且坡陡，可能为穹隆；反之为构造盆地。

（5）地表水系（水体是构造变动最灵敏的反映剂）的格局。若地表呈放射状水系且水系由中心向外流则反映为穹隆构造（爆炸型）；若地表呈环状水系，则反映为温柔型的穹隆构造（图4-30）；如果地表是向心水系且水系由四周向中心流则反映为构造盆地。在盆地中掘井为承压水或可见上升泉。

图4-30 褶皱构造在地貌上的表现

二、野外和各种图件上确定褶皱的存在

在研究某一地区的褶皱构造时，先要将区域内已有的小比例尺地质图、遥感图像、各种地质勘探资料加以综合分析。再在区域内选择露头条件好、交通便利的地段进行横穿区域构造走向的剖面观察，初步了解全区域的地层层序与总体构造特征，从而制订对区内构造的详细工作计划与实施方案。

（一）褶皱形态研究

野外地质填图是查明地层层序、研究褶皱和区域构造的基础，根据古生物化石与岩性特征、沉积特征选择标志层是关键。所谓标志层指岩性、厚度稳定，并有易于识别的特殊标志（如岩性、化石等），区域上分布广泛、横向变化小的岩层。通过选择标志层与地质填图，可以了解褶皱的地面形态、规模大小及分布规律。

（二）观察分析褶皱的出露形态

褶皱的地面出露形态不仅与褶皱本身形态、产状和规模大小有关，而且还受到地形特征的影响，即地形效应。

图4-31所示为一倾伏褶皱，图4-32所示为一斜卧褶皱，它们在不同方向的切面上所出露的形态很不相同。因此，地面或其他任何剖面上褶皱的出露形态都不一定是褶皱形态的真实反映。在野外应尽可能地从不同位置、不同方向去观察分析，才能够正确判断褶皱形态。在露头差的情况下，某些地形也可帮助判断褶皱存在：褶皱翼部往往是倾斜岩层组成的单面山，缓坡方向为岩层的倾斜方向；褶皱核部侵蚀常较强烈，往往形成山谷或河流及泉水出露。因为轴面和枢纽产状是确定褶皱形态和产状的基本要素。对于露头良好的小褶皱，有时可以从露头上直接量得该褶皱的轴面和枢纽产状。但对露头不完整、规模较大的褶皱，往往需要系统地测量两翼同一岩层的产状，用几何做图或赤平投影方法才能确定其轴面和枢纽产状。

图4-31 倾伏褶皱在不同方位切面上出露形态示意图

图4-32 斜卧褶皱块段图

A—岩层露头线转折端点连线；B—箭头所指为枢纽倾伏方向

在野外见到地层发生同斜现象（其中必有一翼倒转但又无化石证据）时，要极力捕捉褶皱转折端，因为转折端处的地层层序是恒正常的，它可建立正常的地层层序。如图4-33中，地点①处地层层序由粗到细，地点②处转折端的地层层序由粗到细（地层层序恒正常），地点③处地层层序由细到粗，通过三个点的地层层序对比，地点①处地层层序与地点②处转折端的地层层序相同，地点①处地层为正常层序；地点③处地层层序与地点②处转折端的地层层序相反，则地点③处地层层序应为倒转层序。所以此褶皱在剖面上应为倒转背斜，平面上为倾伏倒转褶皱。此外，平、剖面转折端的形态具有相似性，因此识别转折端形态有助于褶皱剖面形态的恢复。

图4-33 某地褶皱平面地质图

褶皱在地质图上的分布是褶皱在地面出露形象的平面投影。在地质图上分析褶皱，一定要注意地形的影响效应，地质图的比例尺越大，地形影响越大。一般来说，地面起伏小、轴面近直立、枢纽倾伏较缓的对称褶皱，地质图上各岩层出露界线转折端点的连线，可以代表褶皱的轴迹，其方向大致反映枢纽倾伏方向。但是，对于歪斜倾伏褶皱，尤其是斜卧褶皱和变形较复杂的褶皱，或地形复杂、起伏较大时，两翼岩层出露界线转折端点的连线与枢纽的方向不一致。图4-32 表示一个斜卧褶皱。从地面（假设无起伏）上看，岩层出露界线转折端的连线是南北向的，而枢纽的真实倾伏方向却正东。两者方位相差90°。

（三）编制褶皱横剖面图

褶皱通常具有复杂的立体形态，仅从地面或平面图上观察分析其形态是不够的。地质工作者通常利用褶皱的横剖面（即铅直剖面）配合平面地质图表示褶皱在剖面上的形态特征和在一定深度内的变化，也可运用地震勘探的成果来绘制出褶皱剖面图。

在编制剖面图的过程中，必须考虑褶皱形态的某些变化规律，推测其深部的可能变化状态。如等厚褶皱岩层曲率向深部略有变化，但整个褶皱不可能延伸很深；而对相似褶皱而言，在一定深度范围内，褶皱形态则可能变化不大。

在野外充分利用地形高差的不同，选适当间距，按不同高程对同一褶皱进行路线观测和做联合剖面，就可观察褶皱向深处的变化趋势，并推测其更深部的形态。例如北京周口店太平山向斜构造向深部的延伸变化特征如图4-34所示，图中Ⅰ-Ⅰ剖面位于303m高程的山顶上，为一正常向斜，而Ⅱ-Ⅱ剖面位置在周口河右岸（高程80m）。综合表明太平山向斜实为一扇形向斜构造。

图4-34 北京周口店太平山向斜不同高度的联合剖面图

（引自武汉地院，1979）

对于枢纽倾伏方向与倾伏角变化复杂的褶皱，则要划分不同的区段，缜密分析褶皱的形态变化。在确有必要时还可编制褶皱的纵剖面图，将纵、横剖（截）面及平面图综合起来，才能充分地反映出褶皱在三度空间的整体形态变化及真实形态。

三、褶皱伴生与派生小构造的分析

岩层在褶皱变形过程中，因其各部分间的相对运动，会产生相应的伴生或派生小构造，诸如小褶皱、节理与小型断层、层间擦痕、破碎带、劈理与线理等。它们与主褶皱有一定依存关系，有规律地成生于主褶皱的一定部位，不同类型的伴生或派生小构造，也会从各自从不同侧面反映主褶皱的特征，所以在褶皱研究中重视对内部小构造的研究，结合主褶皱的形态、产状、岩石力学性质和岩层厚度变化等研究，探讨褶皱成因机制和变形演化规律。

主褶皱内部的次级小褶皱有两类：一是与主褶皱有成因联系并有一定几何关系的小褶皱，称为从属小褶皱；二是与主褶皱无直接成因联系也无一定几何关系的小褶皱，称为独立小褶皱。后者是主褶皱形成之前或之后其他构造运动的产物。

从属褶皱主要发育于能干岩层之间的薄层不能干岩层中，也可以发育于厚度巨大的不能干岩层中的薄层能干岩石中。一般说，在能干岩层中发育劈理，而薄层、能干岩层形成从属褶皱。由纵弯褶皱作用形成的从属褶皱常为不对称褶皱。在背斜中小褶皱表现Z→M→S形，其轴面倒向呈反扇形；在向斜中则为S→W→Z形，其轴面倒向呈正扇形（图4-35）。利用这些层间小褶皱的轴面与主褶皱层面所夹锐角间的方向来指示相邻岩层的相对运动方向，还可利用层间小褶皱轴面的产状与主褶皱层面的产状关系来确定背斜和向斜的位置和岩层的相对层序（小轴面与主层面倾向相同且轴面倾角大于层面倾角为正常层序）。褶皱岩层的层间相对滑动，还会在层面上发育擦痕、阶步。此外，从属褶皱的枢纽与主褶皱枢纽平行，通过研究它就能找出主褶皱中间应变轴（B轴）的方位。

在褶皱构造的研究中，详细研究褶皱的伴生构造，有助于分析褶皱的形成过程与发展演化史。

图4-35 运用层间小褶皱轴面的倾向确定大褶皱类型

A—背斜（Z→M→S形）；B—向斜（S→W→Z形）

四、褶皱后产生的构造形迹分析

在统一应力作用下，形成褶皱的后期过程中，会产生符合“米”字形规则的断裂构造（见学习情境3），这是我们构造分析“米”字形规则中最为重要的一点。如与褶皱轴向平行的纵向逆断层或纵向小型正断层（成生在褶皱轴部），与褶皱轴向垂直的正断层以及与褶皱轴向斜交的左行、右行平移断层，它们破坏褶皱的完整性，使之变得更为支离破碎（图3-12）。

五、褶皱形成时代的分析

褶皱有的是在地质历史中短暂的地史时期内形成的，有的是在较长的地史时期内逐渐产生的。前者常常是岩层受力而发生的褶皱，其形成时期总是与某个时期的构造运动相联系的，可用角度不整合来分析；后者如同沉积褶皱，其形成时期是根据沉积岩相和厚度的分析来确定。

（一）角度不整合分析法

根据区域性角度不整合的形成时代确定褶皱的形成时期，即从不整合面上、下构造形态是否连续一致来推断包括褶皱在内的各种构造的形成时代的上限和下限。如果不整合面以下的地层褶皱，而其上的地层未褶皱，则褶皱运动应发生于不整合面下伏的最新地层沉积之后和上覆最老地层沉积之前。如果不整合面上、下两套地层均产生褶皱，则说明本地区至少发生过两次地壳运动。这时，分析早期（一期）褶皱的形成时代可依据：不整合面上那套地层的褶皱方式单一，形态较简单，而不整合面下的那套褶皱方式与形态更为复杂多变。那么其形成时代的分析可根据不整合面上卷入褶皱的最老地层时代为上限，不整合面下的卷入褶皱的最新地层时代为下限。

从图4-36中可以看出，该区发生过两次褶皱运动：第一次表现为白垩系与侏罗系之间的角度不整合；第二次表现为新生界新近系中新统与中生界地层之间的角度不整合。

图4-36 新疆喀拉扎山附近地质图

（二）同位素测年法

根据与褶皱同时形成的岩浆岩侵入体的岩石同位素年龄来确定褶皱的形成时间。

（三）叠加褶皱分析法

根据褶皱的重叠现象，分析多期褶皱形成的先后顺序。同一时期形成的褶皱，它们的排列组合往往呈现一定的规律，可以用统一的应力作用方式来解释。而不同时期形成的褶皱构造，由于应力作用方式不同，先后两套褶皱常有相互干扰或产生叠加现象（如横跨褶皱）。据此可以判断褶皱构造形成的先后顺序。

描述褶皱的形成时代通常可根据组成褶皱地层的时代来描述，如早古生代褶皱、晚古生代褶皱、中生代褶皱等；也可根据形成褶皱的构造运动名称来描述，如加里东期褶皱、海西期褶皱、印支期褶皱、燕山期褶皱等。

六、褶皱与矿产的关系分析

在褶皱形成过程中，在某些构造部位特别易于出现层间裂隙。在这些裂隙中，每当有中低温矿液富集则形成层状、似层状矿体或矿柱。概括起来，主要类型有两种。

（一）褶皱轴部层间裂隙破碎所控制的矿体

这类矿体常发育于背斜的转折端处，形似马鞍，故名鞍状矿体，它是由于两翼的上部岩层向上滑动，层间滑动的剪切力作用，便产生与褶皱轴面倾斜近于平行的次生张力，背斜的转折端正是这种次生张力的集中地段，由此产生层间张开，形成良好的储矿构造（图4-37，图4-38）。这种褶皱轴部层间破碎所控制的矿体常是中低温的金、汞、重晶石等矿床。

图4-37 某矿区的鞍状矿体示意剖面图

1—碳质板岩；2—泥质白云岩；3—紫红色砂板岩互层；4—铁矿体；F—断层

图4-38 几种不同形态的鞍状矿体实例

（二）褶皱翼部层间破碎所控制的矿体

在褶皱形成的过程中，两翼的岩（地）层会产生向背斜顶部的剪切力作用，其派生的张力会引起翼部地层层间张开，它是有利的储矿构造。若后期有热液充填，则形成似层状矿床，如山东某铜矿的矿体。

此外，转折端部位通常还是油气藏、地下水资源储集的有利地段，褶皱控制沉积矿床分布状态，在变质岩区还控制变质矿床。由此可见，研究褶皱与矿产的关系有重要现实意义。

学习指导

自然界中的褶皱千姿百态，规模相差悬殊，它是在地壳运动过程中，岩层（体）受力发生的弯曲变形现象。许多矿产资源，以及石油、天然气、地下水都受褶皱影响和控制。

本学习情境的重点为褶皱要素、背向斜概念、褶皱的分类与描述特征。本学习情境的难点为褶皱构造识别与分析、阅读分析地质图和绘制图切剖面。

练习与思考

1.何谓背向斜和背向形？

2.试述褶皱要素，画图示之。

3.为什么会产生褶皱？

4.枢纽与脊线在何种情形下会趋同？

5.褶皱有哪些常见分类？其依据是什么？

6.里卡德褶皱位态分类有何优点？写出七种褶皱类型名称。

7.试述平行褶皱、相似褶皱、顶薄褶皱的特点。

8.简述褶皱组合型式的特点。并画图示之。

9.试述底辟构造的结构组成与特点。

10.简述纵弯褶皱的特征。

11.试述为何在野外要极力捕捉褶皱转折端？

12.如何在地质图上判定褶皱的存在？

13.褶皱的形成时代如何分析与确定？

⑥ 褶皱形成的基本类型

根据褶皱形态及其伴生构造所反映的褶皱形成过程，以及在形成过程中的物质运动规律和应变的分布情况，并结合模拟实验进行理论分析，可将褶皱形成机制分为纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、剪切褶皱作用及柔流褶皱作用。

1.纵弯褶皱作用

岩层受到顺层挤压力的作用而发生褶皱，称为纵弯褶皱作用。地壳水平运动是造成这种作用的地质条件。地壳中大多数褶皱是纵弯褶皱作用形成的。图4-28表示单层纵弯褶皱作用。在结构均一的单层板状材料的侧面上画上几排小圆，平板发生纵弯曲变形后小圆形态的变化反映了褶皱内部应变情况。从原来的小圆变为椭圆的分布说明弯曲层外凸的一侧受到平行于弯曲面的引张而拉伸，内凹一侧则受到挤压而压缩，二者之间的一排小圆表示了一个既无拉伸也无压缩（无应变）的中和面（图4-29A）。拉伸应变与压缩应变分别向中和面逐渐减小。随着弯曲加剧和曲率的增大，中和面的位置逐渐向核部迁移。

图4-28 单层纵弯曲的应变分布

（据B.E.Hobbs，1971）

图4-29 单层纵弯曲的应变状态及内部小构造

（据M.P.Billings，1947）

当单一岩层或彼此粘结很牢成为一个整体的一套岩层受到侧向挤压形成纵弯曲时，在不同部位可能产生一系列有规律分布的内部小构造。如岩层韧性较高，外凸侧会因拉伸而变薄，内凹侧则因压缩而变厚（图4-29B）；如为较脆性的岩层，在外凸侧常产生与层面正交、呈扇状排列的楔形张节理或小型正断层，而在内凹侧因压缩而产生逆断层（图4-29C）；或在一定条件下（如微层理发育）内凹侧可能发生小褶皱（图4-29D）。

当一套层状岩石受到顺层挤压时，层面在形成褶皱的过程中起着重要的作用，以致岩层常通过下列两种方式形成褶皱，一种方式是弯滑作用，另一种方式是弯流作用。

（1）弯滑作用

这种作用指一系列岩层通过层间滑动而弯曲成褶皱的作用。纵弯褶皱作用引起弯滑作用的主要特点是：

1）各单层有各自的中和面，而整个褶皱没有统一的中和面。各相邻褶皱面保持平行关系，各岩层的真厚度在褶皱的各部位基本一致，故纵弯曲引起的弯滑作用往往产生平行褶皱（图4-29A），即ⅠB型褶皱（图4-18）。

2）纵弯褶皱作用引起的层间滑动是有规律的，一般背斜中各相邻的上层相对向背斜转折端滑动，各相邻的下层则相对向相反方向，即向相邻向斜的转折端滑动（图4-30）。由于层间滑动作用，一方面强硬岩层，在翼部可能产生旋转剪节理、同心节理（图4-31）及层间破碎带等，且在滑动面上留下与褶皱枢纽近直交的层面擦痕（图4-32）；另一方面，由于两翼的相对滑动，往往在转折端形成空隙，造成虚脱现象，此时如有成矿物质填充则形成鞍状矿体（图4-33）。

图4-30 纵弯褶皱的弯滑作用

原为垂直层面的直线，弯曲后发生错位所反映的层间滑动特点

图4-31 弯滑褶皱中的节理

图4-32 弯滑褶皱中发育的层面擦痕

3）当两个强硬岩层之间夹有层理发育的韧性岩层的条件下，发生纵弯褶皱作用，则会在层间滑动的力偶作用下，使薄层韧性岩层发生层间小褶皱。位于主褶皱翼部的层间小褶皱多为不对称褶皱（图4-34），小褶皱的轴面与其上、下相邻的主褶皱面所夹锐角指示其相邻层的相对滑动方向。除平卧褶皱和翻卷褶皱外，可以根据上述层间滑动规律来判断岩层顶、底面，从而确定岩层层序是正常的或倒转的以及背斜和向斜的位置（图4-35）。

（2）弯流作用

纵弯褶皱作用指岩层弯曲变形时，不仅发生层间滑动，而且某些岩层的内部还出现物质流动现象。上、下层面对褶皱层内物质的流动起着控制作用。纵弯褶皱的弯流作用的主要变形特征是：

1）层内物质的流动方向，自受压的翼部流向转折端，岩层在转折端部位不同程度地增厚，翼部相对减薄，从而形成Ⅱ类相似褶皱或Ⅲ类顶厚褶皱（图4-18）。

2）当软岩层与硬岩层互层，受到顺层挤压时，硬岩层难以发生流动，仍形成平行褶皱（IB型褶皱），而软岩层易于流动，填充了由于层间滑动形成的虚脱空隙，从而形成与硬岩层褶皱形态不同的顶厚褶皱（图4-36）。

3）当硬岩层中夹有一大套层理发育相对易流动的韧性岩层时，物质的流动并不顺其微层理发生层间差异流动，而是在主褶皱的翼部和转折端形成从属褶皱。这些从属褶皱显示了层内物质向转折端流动的特征（图4-37）。

图4-33 弯滑作用在转折端形成的虚脱现象和鞍状矿体

图4-34 纵弯褶皱的弯滑作用形成的层间小褶皱

（据E.W.Spencer，1977）

箭头表示顺层滑动方向

图4-35 利用纵弯褶皱中的层间小褶皱确定岩层产状正常或倒转，以及背斜、向斜位置

（据M.P.Billings，1947）

a—直立岩层；b—正常倾斜岩层；c—倒转岩层

图4-36 砂岩、页岩组成的褶皱

注：砂岩成平行褶皱，页岩成顶厚褶皱；点线为砂岩；断线为页岩

图4-37 桂林甲山倒转褶皱及其中的从属褶皱

石灰岩形成倒转褶皱，其间泥灰岩形成从属褶皱

4）在侧向挤压下软岩层发生强烈层内流动，可产生线理、劈理或片理（兼有变质作用）等小构造；如其间夹有脆性薄岩层，还可形成构造透镜体和无根褶皱等（图4-38）。

2.横弯褶皱作用

岩层受到和层面垂直的外力作用而发生的褶皱，称为横弯褶皱作用。地壳差异升降运动，岩浆或岩盐的底辟作用以及同沉积褶皱作用所形成的褶皱都属于横弯褶皱。与纵弯褶皱作用相比，这种褶皱作用是较为次要的。

横弯褶皱作用也会引起弯滑作用和弯流作用，但是，它们与纵弯褶皱作用有明显的不同，其特点如下：

图4-38 弯流褶皱的内部构造

①厚层硅质灰岩；②炭质板岩夹薄层硅质灰岩；③顺层流劈理；④顺层剪裂面；⑤张节理；⑥由硅质灰岩形成的构造透镜体；⑦翼部剪节理；⑧反扇形流劈理

（1）横弯褶皱的岩层整体处于拉伸状态，一般不存在中和面，其应力迹线如图4-39所示。

（2）横弯褶皱作用往往形成顶薄褶皱（即IA型褶皱），尤其由于岩浆侵入或高韧性岩体上拱造成的穹隆更是如此（图4-40），在这种情况下，顶部不仅因拉伸而变薄，而且还可能造成放射状断裂或同心圆状环形断裂，如为矿液充填，就会形成放射状或环状矿体。

（3）横弯褶皱作用引起的弯流作用使岩层物质从弯曲的顶部向翼部流动，易于形成顶薄褶皱。韧性岩层在翼部由于重力作用和层间差异流动可能会形成轴面向外倾倒的层间小褶皱，其轴面与主褶皱的上、下层面的锐夹角指示上层顺倾向滑动，下层逆倾向滑动（图4-40）。

图4-39 横弯褶皱中的应力迹线

（据马瑾等，1965）

图4-40 横弯褶皱作用引起的弯流作用

（据J.D.Dennis，改绘）

虚线代表σ₁，点线代表σ₃

注意层间小褶皱轴面产状正好与纵弯滑引起的层间小褶皱轴面产状相反。1—弧形隆起基底；2、3、4—泥质岩层

3.剪切褶皱作用

剪切褶皱作用又称滑褶皱作用，这种作用使岩层沿着一系列与层面不平行的密集劈理面发生差异滑动而形成“褶皱”（图4-41）。原始层面（S₀）在这种褶皱作用中已不起控制作用，只是反映滑动结果的标志，故这种褶皱作用又称为被动褶皱作用。

剪切褶皱作用的主要特点是：

（1）在横剖面上平行轴面（也是滑动面）方向所量得的褶皱不同部位的层的“厚度”都基本相等，故剪切褶皱作用形成褶皱为典型的相似褶皱（图4-41）。

（2）剪切褶皱作用所形成的褶皱并非岩层面真正发生了弯曲变形，而是层面沿密集的平行劈理或片理面发生差异滑动而显现出弯曲的外貌（图4-42）。

图4-41 剪切褶皱作用形成的相似褶皱

（据E.S.Hills）

大箭头示剪切作用方向；小箭头示平行轴面量的“厚度”

图4-42 剪切褶皱作用模式图

（3）垂直轴面方向岩层的长度，在褶皱前与褶皱后保持不变，如图4-41，OL=O′L′。

（4）剪切褶皱作用形成的褶皱是岩层沿剪切面差异滑动结果，所以在褶皱轴面两侧的相对剪切方向是相反的（图4-42）。

在变质岩中劈理和片理特别发育，因此，剪切褶皱作用多发生在变质岩区。它往往使层理或前期的劈理、片理错动成锯齿形或其他形态的褶皱。

4.柔流褶皱作用

柔流褶皱作用是指高韧性岩石（如岩盐、石膏或煤层等）或岩石处于高温高压环境下变成高韧性体，受到外力的作用，而发生类似于粘稠流体的流动变形，从而形成复杂多变的褶皱。如盐丘构造的底辟核的膏盐层就是一种形态复杂的柔流褶皱（图4-20）。变质岩或混合岩化的岩体中有些长英质脉岩受力流变而成的肠状褶皱（图4-43），也是一种柔流褶皱。肠状褶皱在深变质岩中是很普遍的一种构造现象。这类肠状褶皱或者是早期侵位的岩脉在围岩发生变形和变质过程中发生流变而形成；或者是在强烈变形时期，贯入到褶皱岩层中的脉岩，后来又与围岩一起变形而成。

应当指出的是，柔流褶皱作用与上述受层理控制的弯流褶皱作用常有互相过渡的现象，如有些煤层经受强烈的弯流褶皱作用时，煤层发生柔流，突破层面的限制，在局部地段形成肠状褶皱，造成煤层在一处变厚，在另一处变薄或尖灭现象（图4-44）。在煤矿勘探、开采中应注意这个问题。

图4-43 肠状褶皱

图4-44 萍乡青山矿5-6线剖面

⑦ 地球的皱纹是什么

人脸上的皱纹是饱经风霜的见证，地球上的褶皱是地球经历亿万年动荡留下的痕迹。大家知道，一块坚硬的钢板，只要施加足够大的外力，也会弯曲甚至断裂。所以，即使由坚硬岩层组成的地壳，在一定条件下，也会发生扭曲褶皱。

坚硬的岩层具有弹性，当它受到地壳运动的强烈挤压、拉张的扭曲时，会把内力慢慢地在岩层里聚集起来，就像我们拉张弹弓一样。年长日久，这个力越聚越大，最后终于超过了岩层本身的强度，使得岩层承受不了而发生变曲甚至断裂。地质学上把这种岩层由于受到水平方向力的挤压而发生波状弯曲但未失去连续性和完整性的现象称为摺皱。

褶皱有多种形式，最基本的是向斜和背斜两种。

向斜褶皱是指岩层“大波纹”中向下弯曲的部分。向斜中间部分的岩层时代较新，两侧愈变愈老。背斜褶皱是指岩层“大波纹”中间上隆起的部分。背斜中间部分的岩层时代较老，两侧愈变愈新。在一般情况下，背斜形成山峰，向斜形成谷地。但有时往往相反。因为褶皱形成后，如果地壳再次经历强烈的动荡，那么这些褶皱会再次受到挤压甚至倒置，或者向斜被抬升、背斜被降低，因此出现了十分复杂的地质情况。凡是向斜成山、背斜成谷现象，称为“地形倒置”，或“负地形”。世界上有许多着名的山脉都是由地壳褶皱运动形成的。从欧洲的阿尔卑斯山到亚洲的喜马拉雅山一带，是世界上最长的一条东西向褶皱带，其中包括高加索山脉、兴都库什山脉等。

褶皱构造常常与大型油田联系在一起。有时，大的背斜能形成穹窿状构造，就像把地壳“挤”出一座圆形仓库，它的内部成了良好的“储油罐”。世界上许多油田开采者都在抽取这种“油罐”中的石油，我国的大庆油田就是其中之一。

⑧ 如何确定褶皱形成时代

一般通过区域性角度不整合来确定褶皱形成的时间范围。原始水平岩层在构造应力的作用下发生弯曲，形成褶皱，同时伴随着地壳的上升运动。进入相对稳定时期，褶皱底层接受风化剥蚀，形成风化剥蚀面，若地壳重新下降，就会在风化剥蚀面上沉积新的水平岩层，从而形成了岩层的角度不整合。显然，褶皱的形成时代在最新褶皱岩层（即不整合面下伏最新褶皱岩层）沉积之后的不整合面上覆最老岩层沉积之前。