褶皱构造,褶皱构造的观察与研究

韧性变形带中的褶皱构造是十分特殊又复杂多样的，它们与区域褶皱构造作用所形成的褶皱是有明显区别。 韧性变形带中的褶皱与区域褶皱构造作用形成的褶皱的主要区别是：首先，两者的形成条件及其形成过程明显不同，韧性变形带中的褶皱是和变形带形成作用直接相关，不论是哪一种类型的变形带，褶皱都限定于这一特殊的变形带内，离开变形带就不见有这种类型褶皱，它们是带内剪切流动变形的产物；而区域性褶皱则是产生在层状岩石中的具有统一规律的褶皱产物，从某种意义上是透入性的，是区域构造作用产物。其次，变形带中的褶皱变形的产生常是带内物性不均一性和韧性差明显的岩石的不均塑性流动形成的新生面理构成的褶皱。因而，它们最重要特征是分布的不均一性和形态的极其多样性，因此，它们在变形带中的产出是不连续的，在这种情况下褶皱形态学研究主要是为变形带的运动学机制提供证据；而区域性褶皱在空间分布上是呈有规律的组合关系，不同级别褶皱具有密切的空间几何关系，可以通过小型褶皱研究探讨同期大型褶皱的几何特征；这一点显然与变形带的褶皱不同。但这里应指出，在复杂的多期变形区，韧性变形带整体可能卷入后期的区域性的褶皱变形中，当这一情况产生时，最重要的任务是首先查明卷入褶皱的韧性变形带是否存在，然后，在这个基础上再分别进行研究，这样才不致产生失误。 韧性变形带的褶皱的研究已进行了许多有意义工作，其中Mattauer（1980）进行了系统的概括（图4-3-5）。鞘褶皱或A型褶皱一般发育在韧性剪切带的强烈剪切变形部位，其最本质的特点是拉伸线理于褶皱轴趋近平行。它们在剪切带中成群出现，大小不等，沿剪切带拉伸也不尽相同。这类褶皱可以是受剪切作用直接形成，也可能由先存B型褶皱随变形加剧使褶皱枢纽强烈弯曲，甚至拉长呈刀鞘状，使褶皱伸长于拉伸线理平行。在韧性剪切带中，常常可以由边部到其强烈变形带看见从B型褶皱到A型褶皱的演变过程（图4-3-5）。 图4-3-5 韧性剪切带中的褶皱构造 （据Mattauer，1980） a—韧性剪切运动于其拉伸线理；b—褶皱轴平行于拉伸线理的A型褶皱；c—B型褶皱枢纽变形；d—鞘褶皱；e—复杂型褶皱；f—晚期褶皱倒转翼上的倒转B型褶皱；M—剪切运动方向；L—拉伸线理 表4-3-1 韧性剪切带内鞘褶皱形态与变形强度关系 褶皱形态的观察与研究中首先注意不同断面的褶皱形态特征（表4-3-1）。一般情况下在明确了变形带内的线理产状前提下，分别对垂直和平行线状构造的剖面进行分析，常常在横剖面中（YZ面）即垂直X轴（运动方向）剖面上褶皱形态样式复杂多样。而在垂直Y轴（平行运动方向）的剖面上褶皱形态样式较为简单，常呈不同倾斜的歪斜式褶皱，甚至出现平行条带，而不见褶皱出现。在对变形带褶皱样式进行描述时，应首先确定观察剖面的类型和方位，然后素描其形态样式。在记录上不出现具有成因意义的一些术语，例如A型褶皱等。这些术语可以在进行变形带的褶皱成因研究时，在充分综合分析基础上进行讨论时使用，这主要是避免产生失误。此外，在进行褶皱样式的观察中，应特别注意卷入褶皱的面理类型和岩石类型，这对正确建立变形带的演化是有意的。在一些具有长期发育的变形带中出现有叠加褶皱的现象，但这种情况主要见于局部地段。特别是变形带中塑性流动受阻的部位常见。这种叠加褶皱是不具有区域意义的。 在对褶皱样式观测的同时，应注意与其伴生的构造资料的收集，例如新的次生面理的特征，以及褶皱枢纽的系统的测量，尤其后者常可为综合分析时提供运动学依据。

鉴别古褶皱构造的中心任务是查明其存在依据及褶皱变动时期，对褶皱构造(单个褶曲及组合)形态特征及方向性进行观测，了解其与有关时期古断裂变动及其他构造变动的关系，了解其与有关时期沉积形成、岩浆活动、变质作用、成矿作用的关系。 在一般情况下，古老的褶皱构造皆在不同程度上为后期的构造变动所改造和破坏，应尽可能剔除这些后期叠加的因素；不同时期形成的古褶皱构造常被后期的构造层所覆盖，或为后期的岩浆活动所破坏；在不同时期构造层发育或保存很差的情况下，辨认有关时期的褶皱变动是很困难的，只能通过分析比较了解其大致轮廓。 (1)根据不同构造层中褶皱构造的特征差异，分析有关时期褶皱变动 常可见到新、老褶皱构造层之间存在着明显的不整合接触关系，从而可以分析古褶皱构造的形态特征与发生时期。 另外，几个不同时期的构造层中褶皱构造各有着不同特征，因此也可以根据以不整合面隔开的不同构造层中褶皱构造的不同复杂程度和不同特点，查明某时期古褶皱构造的存在以及褶皱形态、轴线方向等。 (2)根据不同构造层中褶皱发育程度，分析古褶皱构造的存在 由于越老的构造层受到的构造变动越多、越强烈，因而在一般情况下，老构造层中的褶皱程度比新构造层更复杂一些。 (3)根据同沉积褶皱与后沉积褶皱的相互关系，查明褶皱构造的发生、发展过程 同沉积褶皱是在同沉积的过程中，在缓慢的地壳运动影响下，逐渐形成的褶皱变动。因此这种褶皱变动的形态特征可以反映在褶皱过程中形成的沉积物的岩相一厚度及其某些结构、构造特征方面。在这一基础上，在其后某一地壳运动较为剧烈的时期所形成的后沉积的构造变动，常加剧和改造较老的同沉积褶皱。查明上述关系，对研究较老的同沉积褶皱过程的发生、发展、空间分布特征及其反映的构造运动方式以及其对某些沉积矿产的控制关系十分重要。 为了查明是否存在同沉积褶皱变动，可采取如下步骤。 1)将构造剖面图与相应的厚度剖面图结合起来分析。由于现存褶皱形态是构造变动过程的综合反映，为查清是否存在同沉积褶皱变动以及叠加其上的沉积后的褶皱变动的规模，应结合同一剖面线的同比例尺的厚度剖面(图13.4，图13.5)。若厚度变化与褶皱构造部位有明显联系，背斜核薄翼厚，相反，向斜则核厚翼薄；厚度剖面中岩系倾角变化是下陡上缓，说明沉积过程与褶皱过程是相伴而生的，隆起与背斜一致，坳陷与向斜一致。 2)将构造等值线与相应的岩相—厚度及含矿性图结合起来分析。构造等值线图反映经受构造变动之后某一基准面的构造形态特征，而相应的某段地层的岩相—厚度及含矿性图则反映形成过程中同沉积构造的基本轮廓。将这两种图件进行对比分析，可搞清同沉积构造与后沉积构造之间的发展关系。 图13.4 田矿大堡煤系构造剖面图 (据田矿资料) 1—大堡组煤层层数；2—砾岩层；3—燕山期酸性脉岩；4—断层及错动方向；5—钻孔及其编号 图13.5 田矿大堡煤系厚度剖面图 (据李锦蓉) 1—大堡组煤层层数；2—砾岩层；3—燕山期酸性脉岩；4—断层及错动方向；5—钻孔及其编号 如田矿煤矿大堡组第四煤层底板构造图(图13.6)和岩相一厚度含煤性图(图13.7)基本轮廓相似。但图13.6显示第四煤层在西平台、东平台两个向斜中发育较好，向魏家岭背斜变薄尖灭。由图13.7显示西平台、东平台为两个坳陷，泥炭沼泽相发育，成煤条件好，而魏家岭为一隆起，冲积相及冲积—沼泽相较发育，成煤条件差。说明盆地侏罗系含煤建造中现有褶皱构造不完全是后沉积期的形变结果，而具有同沉积期褶皱变动的因素。 (4)根据同混合岩化的褶皱变动，分析古褶皱构造的形成时期及其形态特征 混合杂岩和混合岩化中心的分布，常受一定的构造控制，其与褶皱带的中心部位或背斜褶皱构造的核部常有一定的空间联系。另外，混合岩化的过程也可以影响同一褶皱期变动。通过研究后一种同混合岩化的褶皱变动，可以了解古褶皱构造的形成时期及其形态特征。 如辽东营口虎皮背斜，轴向近东西，向西倾伏，挠起端见片麻状花岗岩，背斜核部为混合花岗岩，两翼及倾伏端内侧为各种均质混合岩，外侧地层依次受不同程度混合岩化作用影响，呈现明显的分带现象。总体显示背斜的褶皱形态、地层带状分布与混合岩化的分带现象基本一致，说明虎皮岭背斜应属前震旦纪时期同混合岩化的褶皱(长春地院地质力学教研室，1979)(图13.8)。 图13.6 田矿大堡组第四层煤底板构造等值线图 (据李锦蓉，略有修改) (5)根据褶皱变动控制岩浆活动，分析褶皱构造形成时期及形态特征和方向 褶皱变动与岩浆侵入常有一定的时间、空间联系。同褶皱时期的岩浆侵入，常可造成岩体与褶皱构造的产状近于一致，而后褶皱时期的岩浆侵入与褶皱构造的产状多不一致，可参考岩浆侵入的地质时期或同位素年龄，概括分析褶皱构造的形成时间及其形态特征。但是，同一地区可能经受多次褶皱变动和岩浆活动，必须结合多方面因素综合分析。围绕同褶皱时期的深成侵入岩常造成相关地层、岩系规则的环带状或条带状分布，两者产状基本一致。如营口虎皮岭背斜前震旦晚期古老花岗岩（ ）呈半环带状围绕背斜倾伏端侵入(图13.8)。 (6)根据构造裂隙充填物的规律性，确定古褶皱构造的形成时期及发展过程 岩石受力作用发生褶皱时依照其岩石力学性质的不同，总伴生构造裂隙，并可进一步发生位移而成伴生断层。这些伴生裂隙与褶皱在空间上具一定规律性。背斜轴部构造裂隙较发育。可根据充填在构造裂隙中的沉积物空间分布规律(密度、方向)间接判断与其有成生联系的褶皱构造的存在及展布。同时根据充填物的时代相对判定褶皱形成的时间期，并有助于分析研究区构造发展过程。 例如，广西凌云地区深洞背斜，轴向东西，核部为中、上泥盆统灰岩，其中发育有早二叠世茅口阶“灰岩脉”充填于古构造裂隙中(图13.9)，近东西沿背斜轴部展布，为扭性构造裂隙。是晚石炭世未形成东西向古背斜构造的轴面劈理在后期继续挤压作用下发生纵向张裂，继而被茅口组灰岩充填(长春地院地质力学教研室，1979)。印支运动使这个古背斜进一步褶皱。结合区域内上石炭统与下二叠统之间不整合，说明深洞背斜在晚石炭世末已初步形成。 图13.7 田矿大堡组第四含煤段岩相—厚度及含煤性图 (据李锦蓉，略有修改) (7)根据同期构造运动形成的变质岩系构造特征，恢复古褶皱构造形态 有些变质岩构造主要是经一次强烈构造运动作用下形成的，后期构造运动的改造作用不显著。对赋存于这样变质岩系中的各种构造形迹(片理、片麻理、流劈理、褶劈理、破劈理，大型复背斜、复向斜，中、小型的复式褶皱，以及更小型的各样褶皱；各种线理—滑动擦痕、矿物线理等)规律特征进行研究，可望恢复古褶皱。如冀东迁安地区前震旦变质岩系经长春地院研究认为由一系列轴线呈NNE向，轴面向北西倾斜的紧闭倒转褶皱组成，与其相伴的各种构造形迹展布规律性十分明显，褶皱带常由不同级别的复式褶皱组成；与褶皱相伴生的面状构造和线状构造也具有明显的规律性(图13.10)。 (8)根据多次构造运动影响区变质杂岩构造特征，分析多期褶皱构造特征及相互关系在有些变质杂岩区，特别是遭受多次强烈构造运动影响的地区，变质杂岩的褶皱构造图像十分复杂，早期褶皱构造再度受到后期构造运动的改造作用，出现褶皱构造的复合。在晚期构造运动影响较弱的地区，早期褶皱构造保存较完好；晚期褶皱构造强烈地区，早期褶皱构造受晚期构造运动强烈改造，形成不同类型的复合褶皱或重褶皱(详见第9章)。通过对两次或多次构造运动所造成的复合褶皱研究，可确定褶皱构造形象、构造期次和序次关系。进而查明研究区构造变形史及地壳运动演化和矿产形成。 图13.8 辽东营口虎皮峪地质略图，示混合杂岩与地质构造的关系 (据长院辽东队及辽宁地质局632队资料编制) 1—辽河群盖县组；2—辽河群大石桥组；3—辽河群浪子山组；4—均质混合岩；5—混合花岗岩；6—吕梁期花岗岩；7—斜长角闪岩及斜长角闪片麻岩；8—岩脉；9—实测及推测断层；10—地层产状；11—片理及片麻理产状 马杏垣先生研究指出，嵩山地区前震旦纪至少经历了吕梁运动和嵩山运动(图13.11)。嵩山群的第二期褶皱(轴面为S2)叠加在第一期平卧褶皱(轴面为S1)之上(图13.12)。第二期褶皱轴线为北北东向，与第一期南北向褶皱轴线呈明显斜接复合。

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）层发生显著变化，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？

变质岩区的褶皱构造要较沉积岩区不仅在形态上复杂，而且在成因机制上也是多样的，再加上多期（幕）叠加变形的广泛存在，致使高级变质岩区褶皱变形的观测与研究增加了相当大的难度。因此，变质岩区中褶皱构造的研究，无论从广度上和从深度上都要求研究者充分注意到这个实际情况，在不断反复实践中，从繁杂多变的客观现实中找出其内在规律。 1.高级变质区褶皱的基本特征 （1）褶皱行为及几何样式的复杂性，岩石发生褶皱的先决条件是岩石的各向异性、岩层的平均韧性和岩层之间的韧性差。褶皱岩层本身的变形习性不同，变形构造层次的差异都影响褶皱的行为和机制。随着地壳隆升，褶皱的行为也相应由深层的塑性流动褶皱（图片21～22）向剪切压扁褶皱，弯流褶皱和弯滑褶皱转变，从顺层同斜褶皱向开阔直立褶皱转变。因此，在高级变质区不同构造层次褶皱相共存。另外，多期变形作用使早期褶皱进一步压扁和剪切，导致了褶皱几何样式的复杂性。 （2）变质固态流变褶皱广泛发育，由于高级区早期变形主要以近水平顺层剪切流动变形机制为主，褶皱一般都具有变质固态流变的特点，是一类以韧性剪切流变机制为主导的褶皱构造。这类褶皱不论其褶皱面是层理还是面理，形成岩层内或建造内的同斜褶皱或无根钩状褶皱，这种早期褶皱常常不伴有轴面叶理，但是往往伴有流动线理。 （3）褶皱变形面种类繁多，变形面是指参加褶皱变形的所有面状构造。在高级变质区卷入褶皱的变形面不仅有原生层面，更多是次生层状构造、片麻理面和片理面；不仅有原生的不整合面，也有构造期形成的断层面、韧性剪切面和构造滑脱面，以及各种侵入岩体的接触面。卷入褶皱的岩层不仅有原生的和经构造置换而形成的沉积岩层和火山岩层，也有新生重建的假层状侵入岩。因而，在变质岩的同一构造部位上，往往造成各种不同质的变形面先后卷入同一褶皱构造系统之中。由于卷入褶皱的变形面的性质不同，它们的先存产状自然不完全平行，甚至明显斜交，当它们同时卷入较晚一期褶皱时，两种变形面将会产生不同样式的褶皱。 （4）叠加褶皱广泛发育，早期褶皱形态和位态受叠加干扰而变异，形成了特征的高级变质岩区褶皱叠加的构造图案。并在先存褶皱的不同构造部位发生增褶皱作用或去褶皱作用的改造，在增褶皱作用的部位上，岩层受到进一步挤压，导致褶皱更加紧闭，反之在去褶皱的部位，岩层受到拉伸而舒展，导致褶皱变得更加开阔。 2.褶皱几何样式 变质固态流变构造主要发育于不同质的变质岩层内，一般以强烈弯曲、压扁和被动剪切为其特色。其基本几何特点可以概括为以下几个方面： （1）在变质岩层内，褶皱的能干岩层往往形成紧密同斜弯曲，其规模取决于卷入褶皱岩层或岩系的厚度及其受限的韧性剪切带的规模。大型平卧褶皱的规模常常以数千米、数十千米、甚至上百千米计。各种位态的小型流变褶皱更是随处可见，显微尺度的褶皱也屡见不鲜。大小构造之间往往具有多级组合的特征。 （2）在一定构造区段里，往往形成发育成熟度不等、倒向相同的不对称褶皱系列，其基本对称型式多为单斜对称和三斜对称。按其截面上的褶皱面形态，可归结为图3-2-10所示的序列模型，此模型可以反映流变褶皱从萌芽到成熟的发展过程。随着褶皱的递进演化，先形成的褶皱甚至旋转形成共轴叠加褶皱或被剪切和拉断成无根褶皱或褶皱构造透镜体。 图3-2-10 变质固态流变褶皱的几何模型 （据Hansen，1971） W为褶皱宽度，H为褶皱短翼高度 变质固态流变在三维空间上大多数呈非圆柱状，各级枢纽斜列分布，并呈波状弯曲，即所谓豆荚状褶皱，因而同一露头上测量的主褶皱和次级褶皱的局部枢纽产状往往不一致。褶皱枢纽的弯曲度，同样反映褶皱岩层的流变状态及其在几何上的成熟度。如从平直一舌状一鞘状。 （3）褶皱形态明显受岩石变形习性的控制，这些褶皱一般都具有被动褶皱和压扁褶皱作用的构造效应。流变褶皱的发育特点是：在纵向上不协调，在横向上不均匀。在纵向上，褶皱层上下往往受韧性剪切带的控制，使各层褶皱的发育彼此独立。在褶皱体内，各层之间，由于岩层的能干性和厚度、黏接度等习性不同，褶皱往往具有不协调和半协调变形特征。在横向上，不同区段褶皱的发育程度不完全相同，因而，在变质岩系（岩套）内，变质固态褶皱常常显示出同相多样的特点。 （4）固态流变褶皱最根本的特点是在中深构造层次中褶皱体内透入地发育轴面叶理和拉伸线理。流变褶皱与这两种透入性构造，连同石香肠和同构造分泌脉一起，共同组成了一个新生的变质固态流变构造群落。相关的面理和线理，其发育状况往往随卷入褶皱岩层的变质程度而不同。在深变质岩层褶皱中，由于岩石所处温、压增高，出现不同程度的熔体，引起变形机制的明显改变，出现了不显轴面叶理的褶皱，并形成了流动线理，高级变质的同构造矿物相应产生，在片麻岩层中，出现粗大矿物如角闪石及拉长斜长石、钾长石等的定向排列，构成矿物线理。 3.褶皱的类型及其特点 对高级变质岩塑性流变褶皱的分类，目前尚无统一的意见。一般多按其发育的变质岩石的类型和褶皱形态加以描述，但这不是构造学的分类原则。在参考前人对变质岩塑性流动褶皱分类的基础上，依据褶皱几何形态特点、形成机制和伴生的组构要素特点，结合大青山-乌拉山高级变质岩研究成果，将高级变质岩褶皱分为顺层固态流变褶皱、深熔流动褶皱和紧密压扁褶皱三个基本类型。 （1）顺层固态流变褶皱：顺层固态流变褶皱是指被限定于不同尺度顺层韧性剪切带内的层内或建造内的流变褶皱，褶皱的变形面为早期岩性层。这种类型的褶皱主要由于近水平顺层剪切变形作用造成的，发生在地壳深部构造层次上的熔体相与塑性固相共存的环境中，褶皱形态受黏性较大的固相岩层控制，单个褶皱规模较小，形态为不规则流动状，在XZ面上为不对称流动状、肠状，在YZ面上，为闭合或半闭合的眼球形态，有些部位上为完全出露的鞘褶皱，反映了极大的剪切流变特征。在空间上，褶皱呈群集中分布在塑性流变层内部，而在周围变形弱的岩层中并被发育，所以它们为非透入性的构造形迹。虽然它们多数被后期构造变形改造呈多种位态，但其轴面总与其所赋存的层型界面平行或近于平行。由于这类褶皱的形成主要受层型界面的构造控制，在外貌上又与成分层平行，故称为顺层固态流变褶皱。 （2）深熔流动褶皱：主要发育于高级变质区，与顺层固态流动褶皱相伴生，其发育背景通常与高级变质作用条件下部分熔融作用有关，是由浅色熔体流动变形构成的，故此称为深熔流动褶皱。可见规模一般都不很大，构造方向也不稳定。难熔固态岩石形成无根褶皱、被动流动褶皱、肠状岩脉，而强硬薄的难熔层构成叠加褶皱及构造透镜化褶皱。熔融浅色体顺层流动则形成不规则状流动褶皱、肠状褶皱和顶厚褶皱，如果熔体在流体过程中受阻或液压增大，造成熔体的底劈作用，则形成层内底群褶皱。在熔体与固体相接触的部位上，如果受到横向挤压作用，在脉体的一边发生流动，形成平直边界，而在另一边形成了不规则状弯曲（图片23～24），这是熔融脉体的特殊类型的构造。 （3）紧密压扁褶皱：紧密压扁褶皱是一种近水平挤压构造变形作用的产物，这类褶皱的变形面可以是原始层理，也可由变质变形成因的新生面理或变质条带构成。一些大型褶皱的变形面常常是早期构造的滑断面。紧密压扁褶皱可以是对称的，更多是不对称的，其主要流变方向多垂直于褶皱轴，多为B型褶皱。在变形相对较弱的部位上，褶皱为开阔宽缓褶皱，轴面近于直立（图片25），变形面保留完好，可以通过包罗面确定变形面的原始产状。在变形强烈的部位上形成紧闭同斜褶皱或无根钩状褶皱，轴面叶理十分发育，置换了早期的变形面（图片26）。 4.褶皱观测研究主要内容 研究小型褶皱的意义在于搞清小褶皱与大构造间的关系，从而认清区域构造格架。这方面，以往主要有两种认识：一种认为小褶皱是大褶皱的缩影，小褶皱的样式和性质直接反映着区域大褶皱的特征；另一种观点认为，小褶皱与大褶皱有一定的几何上和成因上的联系，但联系并不紧密，基本属于从属褶皱。高级变质区见到的小褶皱，包括叠加褶皱，多属于顺层滑移流动褶皱，其成因以及与区域构造格架的关系，是个较为复杂的问题。从变质构造相、构造形迹组合与构造序列的观点来看，对发育在高级变质岩中的小褶皱，首先应从时间上划分开来，不应笼统地将发育在变质表壳岩中和发育在各类片麻岩中的小褶皱按同时性原则进行研究，而应分别进行专门性资料的收集。在分别研究的基础上，再讨论它们可能分别与何种大构造相关。重建变质表壳岩褶皱样式的难点还在于变质表壳岩形成褶皱之后，遭到了多期次区域性花岗质深成岩侵位的破坏和改造，以及多次不同层次的韧性变形带形成时对早期褶皱的再改造。因此，在野外工作过程中，只要能充分注意到这种复杂局面，在搜集各种实际资料时，要特别注意以下几个方面资料搜集和研究： （1）褶皱符号及标注，在野外工作中，应统一褶皱类型命名标准和图例代号。在露头观测中应按褶皱的产出状况判别褶皱的形成顺序。褶皱的代号一律用大写字母F表示。再按形成顺序分别在F的右下角标记阿拉伯数字，第一期褶皱为F1，第二期为F2，……同时在地质手图和地质图上都应注明不同类型褶皱的产状。 （2）标志性褶皱样式的建立，由于变质岩区褶皱形态的复杂，多期次的叠加，对褶皱的研究会感到茫无头绪。通过标志性褶皱样式的建立，识别出同期褶皱在区域中横向变化规律。对标志性褶皱的研究，也可以通过构造剖面测制来完成。选择露头好，构造类型齐全，褶皱叠加区段分明的剖面线，逐段进行详细观察，采样，最终也能达到目的。 （3）褶皱构造解剖区的选择与观察，针对不同的目的和不同的褶皱期次，为了了解同期褶皱在研究区的变化，需要布置不同重点解剖面作褶皱构造解剖。如为了研究叠加关系，就需要在早、晚两期褶皱转折端重合处作为重点区；为了研究后期褶皱特点，只有在早期褶皱的翼部，后期褶皱的转折端叠加区；为了了解早期韧性剪切带在后期褶皱中卷入程度，为了研究岩体与褶皱关系，都需要在特定地段投入重点研究。通过构造一岩性填图，在广泛了解区域褶皱概况基础上，选择重点地区作构造解剖就成为必要。 （4）褶皱形态和变形面的观测，褶皱形态的观察应该是立体的，即从不同的断面上去观察，并通过照相和素描将褶皱类型记录下来，这样才能真正了解褶皱形态特征。如鞘褶皱在YZ面上表现为封闭圆形，而在XZ面上表现为不对称形态，并能显示物质流动方向。在研究褶皱形态的同时，要了解发生弯曲的变形面是哪一组面状构造，因为不同性质和不同期次的面状构造发生褶皱后，尽管其形态相似，但对确立构造事件的意义却不尽相同。 （5）褶皱要素以及和褶皱伴生的其他构造要素（如轴面片理、线理构造等）产状数据的系统测量。这些是褶皱野外观测的重要内容，这些数据的获得是室内统计研究工作的基础。为了研究细微组构特点，应采集定向标本。