第9章 褶皱-成因分析
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第九章褶皱的成因分析褶皱是指物体表面或内部形成凹陷或凸起的纹理,通常是由压力或拉伸力引起的。
褶皱现象广泛存在于自然界和人造物中,例如山脉的褶皱、地壳的褶皱、纸张的褶皱等。
本章将从力学角度对褶皱的成因进行分析。
首先,介绍褶皱的基本概念。
褶皱是由内部或外部施加的力引起物体的变形而形成的,这种变形通常表现为凹陷或凸起的形态。
褶皱可以是稳定的,也可以是暂时的,取决于物体的材料性质和力的作用方式。
其次,介绍褶皱的成因。
褶皱的主要成因有以下几个方面:1.压缩力:当物体处于受到压缩力作用的状态时,会产生褶皱现象。
这是因为压缩力的作用会使物体的体积减小,而物体的表面积保持不变,从而引起物体表面的褶皱。
2.拉伸力:当物体受到拉伸力作用时,会发生褶皱。
拉伸力的作用会使物体的长度增加,而宽度保持不变,从而导致物体表面产生皱纹。
3.弯曲力:弯曲力是指物体在受到外力作用下发生弯曲。
当物体弯曲到一定程度时,其表面会发生褶皱,形成明显的皱褶纹理。
4.温度变化:温度的变化也可以引起物体的褶皱。
当物体的温度发生变化时,物体内部不同部位的热胀冷缩不同,从而导致物体表面出现褶皱。
以上是褶皱的主要成因,不同的成因会导致不同类型和形态的褶皱。
在自然界中,地壳的褶皱是由于板块运动引起的,山脉的褶皱是由于地质作用和构造活动产生的。
在人造物中,纸张的褶皱是由于机械压力和拉力引起的。
最后,总结褶皱的成因分析。
褶皱是由力的作用导致物体产生形变而形成的纹理。
压缩力、拉伸力、弯曲力和温度变化是褶皱的主要成因,不同成因会引起不同类型和形态的褶皱。
了解褶皱的成因分析对于理解物体形变和力的作用具有重要意义,同时也为后续探究褶皱的应用提供了基础。
四.作图题1.已知岩层产状,勾绘地质界线(注:图中岩层倾角均小于山坡坡角)。
2.已知某岩层产状为SE120°∠45°,某线理产状为NW300°∠45°,求作赤平投影图解。
270°360°180°90°270°360°180°90°岩层产状赤平投影线理产状赤平投影3. 示意画出直立倾伏背斜、斜歪倾伏背斜的立体图形。
4.示意画出阶梯状正断层组合、叠瓦式逆断层组合的剖面图形。
5.用剖面图表示出以下不同褶皱的形态A B相似褶皱C 隔槽式褶皱6.用形成三类断层的三种不同应力状态(安德森模式),分析解释不同断层的形成原因。
A 正断层B、逆断层C、平移断层答案:A、正断层:σ1直立,σ2、σ3水平,水平拉伸和铅直上隆是形成正断层的有利条件。
(剖面上看)B、逆断层:σ1和σ2水平,σ3直立。
水平挤压有利于形成逆断层。
(剖面上看)C、平移断层:σ1和σ3水平,σ2直立(平面上看)7.画出图示共扼节理的应力椭圆和应变椭圆(5分):8指出图示擦线的侧伏方向(5分):N9.下图A层为一煤层,求其产状,并在图中画出可以采煤的区域(10分)10.已知某岩层产状为S180∠45,求作赤平投影图解(5分)11. 下图为一简易的地质图(平面图),画出图切剖面图(10分)12.分析判别下图,指出断层两旁相对运动方向及断层类型(正、逆或平移)答案:左图:断层上盘(图中左上角)上移,下盘(图中断层线右下方)下移,故为逆断层右图:依据断层效应,可以判断该断层为逆断层13.根据小褶皱或劈理分析判断地层层序并恢复背、向斜的转折端(用虚线画出)14.指出A、B图所示为何种类型从属褶皱,并利用从属褶皱确定C图高一级褶皱的转折端(用虚线画出)(计10分)A图为“Z”型,B图为“S”型,C图高一级褶皱为背斜(图略)15.指出A -F 图中应力莫尔圆所代表的应力状态(计12分)A.单轴压应力;B.静水压力;C.三轴压应力;D.双轴压应力;E.平面应力(拉压应力);F.纯剪应力(等值拉压应力)16. 指出下列图中断层的运动学性质 (5分)。
§2. 褶皱构造一、概念褶皱构造:岩层受力作用后产生变形,形成一系列连续完整的弯曲形态。
大多数是受挤压力形成的,也受垂直作用力后力偶作用下形成。
研究褶皱的产状、形态、类型、成因等特点,对查明区域构造,工程地质条件非常重要。
二、预研究褶皱产状等于研究岩层产状。
1、岩层产状:三要素:岩层走向、倾向、倾角。
走向:代表岩层水平延伸方向。
倾向:垂直于走向线,沿层倾斜,面向下所引的最大倾斜线,在水平面上所指的方向。
同一岩层:倾向-走向=90。
倾角:最大倾斜线与其在水平面上投影线的夹角,岩层面与水平面所夹的最大锐角。
2、产状记录法:用方位角表示:走向45。
倾向135。
倾角40用象限角表示:NE45。
SE45。
<40。
只记倾向倾角:SW205。
<25。
三、褶皱形态类型背斜:中间——老地层,两恻——岩层依次更新1、形态向斜:中间——新地层,两恻——岩层依次更老且两边对称。
2、褶皱要素:核、翼、轴面、轴线小、枢纽、转折端。
四、褶皱构造分类:1、据轴、两翼岩层产状对褶皱形态分类:直立褶皱倾斜褶皱平卧褶皱倒转褶皱翻卷褶皱2、据枢纽产状分类:水平褶皱倾伏褶皱穹隆构造枢纽向两端倾伏或扬起,岩层向四周倾或向中间倾构造盆地3、按褶皱的组合分类:复背斜、复向斜翼部有多个次一级的小背斜、小向斜组成。
复背斜:在一个大背斜两翼,是由若干个较小的褶皱组成。
复向斜:在一个大向斜两翼,是由若干个较小的褶皱组成。
二者是复式褶皱,是由强烈的构造运动挤压形成,规模很大。
五、褶皱构造的野外识别方法:1、垂直岩层走向观察,追索地区地层分布。
如出现地层重复出现褶皱构造。
2、分析地层新老关系变化规律判断是背斜还是向斜背斜:中间——老地层,两恻——岩层依次更新向斜:中间——新地层,两恻——岩层依次更老3、分析褶皱组成要素产状划分类型。
六、褶皱的工程性质1、核部岩层节理发育,岩层破碎,易风化剥蚀,岩石力学性质差,强度低,渗透性大,地坝基或洞室稳定不利,在选坝址、邃洞位置。
褶皱岩层在形成时,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。
褶皱是一个地质学名词,褶皱是岩石中的各种面(如层面、面理等)受力发生的弯曲而显示的变形。
[1]它是岩石中原来近于平直的面变成了曲面而表现出来的。
形成褶皱的变形面绝大多数是层理面;变质岩的劈理、片理或片麻理以及岩浆岩的原生流面等也可成为褶皱面;有时岩层和岩体中的节理面、断层面或不整合面,受力后也可能变形而形成褶皱。
因此,褶皱是地壳上一种常见的地质构造。
[1]它在层状岩石中表现得最明显。
有些褶皱的形成就像用双手从两边向中央挤一张平铺着的报纸。
报纸会隆起,隆起得过高以后,顶部又全弯曲塌陷。
这就说明了两种力对褶皱形成的作用。
一是水平的压缩力,一是其自身的重力。
另外,褶皱也并不都是向上隆起,褶皱面向上弯曲的称为背斜;褶皱面向下弯曲的称为向斜。
一般褶皱很少由一种力量而形成,往往是多种力量造成的。
有些褶皱并不明显,有些褶皱很显著。
它们的大小也相差悬殊,大的绵延几公里甚至数百公里,小的却只有几厘米甚至只有在显微镜下才能看到。
很多大的褶皱顶部因为表面被风化侵蚀掉而露出岩石的剖面,这样就可以清晰地看到褶皱的样子。
岩石中面状构造(如层理、劈理或片理等)形成的弯曲。
单个的弯曲也称褶曲。
褶皱中心部位为较老地层,两侧为较新地层,称为背斜;褶皱中心部位为新地层,两侧为老地层,称为向斜。
在地层未发生倒转等其它特殊情况下,背斜呈背形,向斜呈向形,背斜和向斜是褶皱的两种基本形式。
褶皱的规模差别极大,小至手标本或在显微镜下的显微褶皱,大至卫星相片上的区域性褶皱。
要素褶皱要素是褶皱的基本组成部分,用以描述褶皱的形态和产状。
包括:①核(core),系值褶皱的中心部位的岩层。
背斜的核是该褶皱中最老的地层,向斜的核是该褶皱中最新的地层。
②翼(limb),泛指褶皱两侧比较平直的部位。
当背斜和向斜相连时,有一翼是两者共用的。
褶皱构造与褶皱运动褶皱构造是我们常见的岩石或地层的弯曲现象,它作为一种基本构造型式在地壳岩石中普遍存在,表现为岩石中的各种面(如地层层面、变质岩中的叶理面、岩浆岩中的流面、断层面、不整合面等)的弯曲。
自然界的褶皱千姿百态、复杂多样。
褶皱规模也变化极大,小至手标本或显微镜下的微观褶皱,大至卫星相片上的区域性或地壳规模褶皱。
褶皱的研究对于揭示一个地质构造及其形成发展具有重要意义,另一方面,许多矿产,包括金属、非金属、煤、石油、地下水等都受褶皱构造的影响和控制。
因此,褶皱构造的研究具有重要理论和实际意义。
一、褶皱与褶皱要素1.褶皱的基本类型岩石中发生弯曲形成褶皱的面为褶皱面,它可以是层理、劈理或不整合面等。
从单一褶皱面的弯曲形态看,褶皱面上凸弯曲的褶皱为背形,下凹弯曲的褶皱为向形,褶皱面既不上凸也不下凹,而是凸向两侧的褶皱为中性褶皱(图2-3-1)。
对于沉积岩层而言,把最老地层位于核部的褶皱称为背斜,最新地层位于核部的褶皱称为向斜。
尽管在大多数情况下背形常常就是背斜,向形就是向斜,但在已倒转岩层中发育的褶皱常表现为向形式背斜和背形式向斜,这种褶皱在叠加褶皱地区普遍发育。
2.褶皱要素为了分析研究自然界千姿百态的褶皱构造,首先需要对组成褶皱的某些特定部位及其几何上的点、线、面等要素进行定义,通称其为褶皱要素(图2-3-2)。
枢纽同一褶皱面上最大弯曲点的连线,可以是直线,也可以是曲线;可以是水平线,也可以是倾斜线。
枢纽的方位角通常称为褶皱的轴向。
枢纽的产状通常用倾伏向和倾伏角定义,倾伏向即枢纽的倾伏方向,指在包含枢纽线的直立面上测量的与枢纽倾伏方向一致的直立面的走向,倾伏角为枢纽与包含枢纽的直立面走向线之间的锐夹角。
图2-3-1褶皱面弯曲的基本几何形态类型Fig. 2-3-1 Basic geometric patterns of folded surfacesa-背形b-向形c, d-中性褶皱核或核部褶皱中心部位的岩层或岩石。
褶皱构造与褶皱作用褶皱构造是我们常见的岩石或地层的弯曲现象,它作为一种基本构造型式在地壳岩石中普遍存在,表现为岩石中的各种面(如地层层面、变质岩中的叶理面、岩浆岩中的流面、断层面、不整合面等)的弯曲。
自然界的褶皱千姿百态、复杂多样。
褶皱规模也变化极大,小至手标本或显微镜下的微观褶皱,大至卫星相片上的区域性或地壳规模褶皱。
褶皱的研究对于揭示一个地质构造及其形成发展具有重要意义,另一方面,许多矿产,包括金属、非金属、煤、石油、地下水等都受褶皱构造的影响和控制。
因此,褶皱构造的研究具有重要理论和实际意义。
一、褶皱与褶皱要素1.褶皱的基本类型岩石中发生弯曲形成褶皱的面为褶皱面,它可以是层理、劈理或不整合面等。
从单一褶皱面的弯曲形态看,褶皱面上凸弯曲的褶皱为背形,下凹弯曲的褶皱为向形,褶皱面既不上凸也不下凹,而是凸向两侧的褶皱为中性褶皱(图2-3-1)。
对于沉积岩层而言,把最老地层位于核部的褶皱称为背斜,最新地层位于核部的褶皱称为向斜。
尽管在大多数情况下背形常常就是背斜,向形就是向斜,但在已倒转岩层中发育的褶皱常表现为向形式背斜和背形式向斜,这种褶皱在叠加褶皱地区普遍发育。
2.褶皱要素为了分析研究自然界千姿百态的褶皱构造,首先需要对组成褶皱的某些特定部位及其几何上的点、线、面等要素进行定义,通称其为褶皱要素(图2-3-2)。
枢纽同一褶皱面上最大弯曲点的连线,可以是直线,也可以是曲线;可以是水平线,也可以是倾斜线。
枢纽的方位角通常称为褶皱的轴向。
枢纽的产状通常用倾伏向和倾伏角定义,倾伏向即枢纽的倾伏方向,指在包含枢纽线的直立面上测量的与枢纽倾伏方向一致的直立面的走向,倾伏角为枢纽与包含枢纽的直立面走向线之间的锐夹角。
图2-3-1褶皱面弯曲的基本几何形态类型Fig. 2-3-1 Basic geometric patterns of folded surfacesa-背形b-向形c, d-中性褶皱核或核部褶皱中心部位的岩层或岩石。