一、纵弯褶皱的发育机制

岩层受到顺层的挤压应力作用，而引起的 弯曲作用。
单层岩层的褶皱发育机制——毕奥特主波长理论
毕奥特主波长理
论：初始主波长 与应力大小没有 直接关系，主要 与强硬层与介质 的粘度比的立方 根成正比；与强 硬层原始厚度成 正比。
当 / 0 50时，形成肠状褶皱
韧性较大
韧性很小
韧性稍大

2、顺层褶皱作用：由平行层面的剪切而调节层的 弯曲，分为弯滑褶皱作用和弯流褶皱作用。
弯滑褶皱作用： 剪切应变集中于 层面之间； 弯流褶皱作用： 剪切应变透入性 地散布于整个层 中，宏观上没有 显著的滑动面。


顺层褶皱作用特点： （1）是一种平面应变； （2）形成平行褶皱，没有中和面； （3）褶皱面上线理与褶皱轴的夹角在变形 前后不变； （4）在弯流褶皱的正交剖面上，转折端无 剪应变，拐点剪应变最大（图9-16）。
尖圆状褶皱，窗棂构造
能 干 性 相 差 小 协 调 褶 皱 能 干 性 相 差 大
压扁的平行褶皱 压扁不显示波长 相似褶皱 尖棱褶皱，顶厚褶皱 膝形、背斜向斜的区别 对褶皱在正交剖面上的描述 对褶皱在平行枢纽方向上的描述 褶皱的位态分类和褶皱的形态分类 褶皱的组合型式有哪些
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特点（参看图9-35）：




（1）两翼的倾角上部平缓，向下变陡，总 体为开阔褶皱； （2）岩层厚度在背斜顶部薄，向两翼增大， 向斜中心部位厚度最大； （3）背斜顶部沉积浅水的粗粒物质，向斜 中心部位沉积颗粒变细，反映深水沉积； （4）常在一侧或两侧伴生有同沉积滑塌构 造
第九章 褶皱-成因分析
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0.50
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1.50
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2.50
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3.00
3.00
3.50
3.50


底劈上覆岩层顶部断层的模拟实验示意图
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中不变，典型的相似褶皱； （4）轴面两侧相对剪切方向相反。
第九章 褶皱-成因分析
纵弯褶皱作用 横弯褶皱作用 剪切褶皱作用 柔流褶皱作用 膝折褶皱作用

柔流褶皱作用

柔流褶皱作用：固态流变状态下的褶 皱作用，发生在具有高韧性和低黏度 的岩石中，岩石发生粘滞性流动，从 而形成柔流褶皱。
流动和
滑动是 分析褶 皱作用 形成机 制的基 础。
第九章 褶皱-成因分析
纵弯褶皱作用
横弯褶皱作用 剪切褶皱作用 柔流褶皱作用 膝折褶皱作用

纵弯褶皱作用


一、纵弯褶皱的发育机制 二、纵弯褶皱的应变分布形式与小型构造 三、压扁作用对纵弯褶皱的影响 四、纵弯褶皱中发育的劈理型式
4.00
4.00
4.50
4.50
济阳坳陷桩西潜山crossline683三维地震剖面
5.00 5.00
底辟构造和同沉积褶皱
是横弯褶皱作用两种不同 的构造表现形式。
同沉积褶皱是在岩层沉积的
同时边沉积边褶皱而形成。
同沉积褶皱的形态影响了沉
积过程中沉积物的岩相、厚 度以及结构、构造等方面的 特点。
当 / 0 10时，形成肿缩式褶皱
多层岩层的褶皱发育机制：
强硬层与软弱层相间组成的 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的程 度。互相影响的程度又取决 于强硬层间的距离及褶皱层 的接触应变带的宽度。
接触应变带的概念：强硬层发生褶
皱时，其周围的软弱层发生不同的 构造反映，强硬层所能影响到的周 围软弱层的范围，叫接触应变带。 根据兰姆赛的研究，比较明显的接 触应变带的宽度，大约相当于强硬 层的一个初始主波长的大小。 在多层岩系中，各层褶皱的褶皱形 态与它们的接触应变带的影响范围 有关。
在层流条件下，柔流褶皱仍有规律可 循，实际上是一种剪切褶皱。 紊流条件下，褶皱复杂，研究困难。

岩浆岩烘烤边的柔流褶皱
大理岩中的柔流褶皱
片麻岩中的柔流褶皱
第十六章 褶皱-成因分析
纵弯褶皱作用 横弯褶皱作用 剪切褶皱作用 柔流褶皱作用 膝折褶皱作用

膝折褶皱作用

膝折褶皱作用：是一 种兼具弯滑褶皱作用 和剪切作用两种特征 的特殊的褶皱作用。
1、高韧性差
三角形劈理组合，辽宁大连
压扁作用增强
2、低韧性差，且平均韧性大
第九章 褶皱-成因分析
纵弯褶皱作用 横弯褶皱作用 剪切褶皱作用 柔流褶皱作用 膝折褶皱作用

横弯褶皱作用

岩层受到与岩层垂直的应力作用发生弯曲 的行为，称为横弯褶皱作用。


横弯褶皱的特点
（1）褶皱岩层侧向上处于拉伸状态，各岩 层没有中和面； （2）如果岩层具有一定韧性，可形成顶薄 褶皱，如果是脆性岩层，可引发断裂，于 背斜顶部产生地堑；若为穹状构造，可形 成放射状或环状正断层； （3）横弯褶皱作用引起的弯流作用使岩层 物质从顶部向翼部流动。
纵弯褶皱作用 横弯褶皱作用 剪切褶皱作用 柔流褶皱作用 膝折褶皱作用

剪切褶皱作用


剪切褶皱作用： 又称滑褶皱作用， 是岩层沿一系列 与层面交切的密 集面发生不均匀 的剪切形成的相 似褶皱。 发育于韧性较大 的岩层中，且各 岩层韧性差小。
剪切褶皱作用的变形主要特点 （1）是一种平面应变； （2）剪切面平行于褶皱轴面； （3）平行轴面的岩层厚度在变形
主要发育于岩性均一 的脆性薄层岩层或片 理化岩石中。 在有一定围岩限制的 条件下形成。


思考题

1、基本概念：纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、


剪切褶皱作用、柔流褶皱作用、膝折褶皱 作用、毕奥特主波长理论、接触应变带、 中和面褶皱作用、顺层褶皱作用。 2、简述纵弯褶皱的应变分布形式与小型构 造。 3、纵弯褶皱作用与横弯褶皱作用的主要区 别。
第九章 褶皱-成因分析

褶皱的几何形态多样，具有不同的分 类，每一种褶皱应该具有不尽相同的 成因机制。可以认为，不同的褶皱形 态主要应力作用的方式、岩石力学性 质有关。但具体的褶褶皱成因与褶皱 作用过程又是不易研究的。这方面 Donath(1964)、Ramsay(1967)、Biot(1965) 都做出过贡献。
顺层剪切作用形 成的小构造
其 它 的 小 构 造
三、压扁作用对纵弯褶皱的影响

压扁作用伴随着褶皱作用，压扁作用与失稳弯曲存在互为 消长的关系。当韧性差小，平均韧性大时，压扁在前，并 延续到褶皱后期；反之，失稳弯曲在前。
四、纵弯褶皱中发育的劈理型式


纵弯褶皱作用常发育劈理，它们是褶皱的 伴生构造，也反映了褶皱层的应变型式。 Ramsay以两种典型现象为例，作了分析和 论证。 1、高韧性差 2、低韧性差
二、纵弯褶皱的应变分布型式与小型构造


纵弯褶皱内各部分的应变特征取决于岩层 的弯曲方式，亦即弯曲方式不同，则纵弯 褶皱内的应变分布型式和小型构造就会不 同。 弯曲方式可分为： 1、中和面褶皱作用 2、顺层褶皱作用

1、中和面褶皱作用：由于层的切向长度变 化而形成的褶皱。
特点： （1）是一种平面 应变； （2）形成平行褶 皱； （3）外弧伸长， 内弧缩短，岩层 中部有一中和面。 （4）褶皱面上的 线理有所变化。