学习任务褶皱的分类

岩层（石）具有塑性状，在蠕变（构造力作用下）状况下，会发生弯曲，而且总体呈现出一种连续状态，这种变形在地质术语中称为褶皱。形成褶皱的变形面多数是层理面（图4-1），变质岩中的劈理、片理或片麻理以及岩浆岩中的原生构造等也可成为褶皱面，即便是节理面、断层面或不整合面，受力后也能变形形成褶皱。

图4-1 褶皱构造形态野外实景

自然界的褶皱千姿百态，规模相差悬殊，大至卫星图像上的区域性或地壳规模的褶皱，小至手标本或显微镜下的微观褶皱。
野外褶皱现象的识别与分析，对于揭示一个地区的地质构造形成规律和发展史具有重要意义，另外，许多矿产资源以及石油、天然气、地下水等都受褶皱构造的影响和控制。因此，研究褶皱构造具有重要的理论和实际意义。
一、褶皱的基本类型
从单一褶皱面的弯曲形态看，褶皱就是岩层的弯曲，分背斜和向斜两种基本类型。在正常情况下，背斜构造表现为中部上拱，中间地层相对较老，两侧岩层向外（相背）倾斜（图4-2）。向斜构造表现为中部下凹，中间地层相对较新，两侧岩层向内（相向）倾斜。背斜和向斜往往是相邻相间存在的，所以相邻的背斜和向斜之间的翼部为两者所共有，并且核部与翼部之间没有确切界线。若在褶皱岩层新老层序不清或褶皱的变形面是其他构造面时，人们则将向上弯曲的构造形态称为背形，向下弯曲的构造形态称为向形。

图4-2 褶皱在平面和剖面的出露特征块段图

值得指出的是，沉积岩层在大多数情况下背形常常就是背斜，向形就是向斜，但在倒转岩层中发育的褶皱常表现为向形背斜（扇形背斜）和背形向斜（扇形向斜）。这种褶皱在变质岩区或叠加褶皱区普遍发育，我们要格外加以甄别。
二、褶皱要素
为了正确描述和分析褶皱，人们将褶皱的各个组成部分称为褶皱要素。褶皱要素主要有核、翼、转折端、枢纽、轴面、轴迹、脊与脊线、槽与槽线、褶轴（图4-3）。

图4-3 褶皱要素

（一）核
核系指平面、剖面上褶皱构造——背斜或向斜中心部位的地层。这是一相对的概念，随着地表剥蚀程度的不同，核部地层的时代会有变化。一般说，中心部位地层最老（背斜）、地层最新（向斜）称为核部，若它们相对较老或相对较新时，则可称为轴部。
（二）翼
翼系指同一褶皱构造核部两侧的地层。背斜两翼的地层时代较核部的新。
（三）转折端
转折端系指背斜或向斜两翼地层汇合转折的部位，也是岩层弯曲最大的部位。转折端形态在平面上和剖面上有相似性，转折端的形态有多样（图4-4）。值得说明的是，若倾伏背斜在平面上的转折端称为倾伏端（外倾转折端），向斜在平面上的转折端称为扬起端（内倾转折端）。

图4-4 转折端形态示意图

（四）枢纽
枢纽系指同一褶皱面上最大弯曲点的连线。枢纽可为直线、曲线；也可为水平线、倾斜线。枢纽的延伸方向，反映褶皱的延伸方向和褶皱的空间形态（图4-5）。枢纽的方位角通常称为褶皱的轴向。枢纽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夹角。

图4-5 不同形态产状的褶皱枢纽示意图

（五）轴面
同一褶皱内各相邻褶皱枢纽连成的面，称为轴面。或者说，轴面是大致平分褶皱两翼的对称面。它是一标志面，可为平直面、曲面。在野外工作时，要对轴面量测其产状要素。
（六）轴迹
轴迹系指轴面和地面的交线，或者说，轴面与任意平面的交线。
（七）脊与脊线，槽与槽线
（1）脊与脊线：脊是指背斜的横剖面上同一个岩层面的最高点。把同一背斜同一岩层面在不同横剖面上的脊点连成一线，即为脊线。脊线可为水平或倾伏的直线，也可是曲线或折线。它的延伸方向和形态，反映这一个背斜的延伸方向和空间形态。
（2）槽与槽线：槽是指向斜的横剖面上同一个岩层面的最低点。把同一向斜同一岩层面在不同横剖面上的槽点连成一线，即为槽线。槽线也可是水平或扬起的直线，也可是曲线和折线。它的延伸方向和形态同样反映这一向斜的延伸（扬起）方向和空间的形态。
在野外确定褶皱脊与槽的位置，对寻找油气矿藏及地下水资源，具有重要的现实意义。
（八）褶轴
褶轴又称褶皱轴线或轴，对圆柱状褶皱而言（图4-6A、B），是指一条平行其自身移动能描绘出褶皱面（S）弯曲形态的直线，称为褶轴。若不具备这一特性的褶皱称为非圆柱状褶皱（图4-6C、D、E）。

图4-6 圆柱状褶皱和非圆柱状褶皱

A、B—圆柱状褶皱；C、D、E、F—非圆柱状褶皱，其中D和F为圆锥状褶皱
三、褶皱的翼间角、波长和波幅
（一）翼间角
翼间角系指褶皱两翼间的内夹角，即在褶皱的横剖面上，构成两翼的同一褶皱面拐点的切线间的夹角。圆弧形褶皱的翼间角是指正交剖面上通过两翼拐点的切线之间的夹角。
（二）波长和波幅
波长和波幅是测量褶皱规模大小的要素。其测量方法如图4-7所示。在褶皱的正交剖面中，对称褶皱的波长（W）为一个周期性波长的长度，即两个相同位的拐点之间的距离，波幅（A）为包络线（面）和中间线（面）之间的距离（图4-7A）；而不对称褶皱的波长和波幅，有两种测量方法，一是同前述测量方法（图4-7B）中的波长（Wm）和波幅（Am）；另一测量方法是在垂直轴面方向测量两个相同拐点间的距离波长（Wa）和顺轴面方向是测量包络线（面）与中间线（面）间的距离波幅（Aa）。

图4-7 褶皱的波长和波幅

（据J.G.Ramsay，1967）
S′0—包络线（面）；mm—中间线（面）；θ—轴面与中间线（面）的余角；i—拐点

褶皱在三维空间上的几何形态很难直观地观察到（小型褶皱除外）。地质学家在野外常从不同的断面去观察与描述它们的形象特征，下面简述最常见的褶皱形态类型和术语。
一、横剖面上褶皱形态的描述
（一）根据轴面和两翼的产状描述（图4-8）
（1）直立褶皱：轴面直立、两翼倾向相反，倾角近似相等。
（2）斜歪褶皱：轴面倾斜，两翼倾向相反，但倾角不等。
（3）倒转褶皱：倒转褶皱轴面倾斜，两翼倾向相同。
（4）平卧褶皱：轴面近水平，一翼地层正常，另一翼地层倒转。
（5）翻卷褶皱：轴面弯曲。

图4-8 不同轴面产状的褶皱形态

（据Mattauer，1986）
（二）根据翼间角的大小描述
褶皱翼间角的大小反映褶皱的紧闭程度，也反映了褶皱变形的强度。
在出露良好的横截面露头上，可以直接测量翼间角，也可以利用赤平投影的方法求得翼间角。
根据翼间角的大小，可将褶皱描述为表4-1所列。

表4 -1 不同翼间角的褶皱类型

（三）根据褶皱的对称性描述
（1）对称褶皱：褶皱轴面与褶皱的包络面垂直，褶皱两翼的长度和厚度基本相等（图4-7A）。
（2）不对称褶皱：褶皱的轴面与褶皱的包络面斜交，褶皱两翼长度和厚度不相等（图4-7B）。
（四）根据褶皱面的弯曲形态（转折端）描述
（1）圆弧褶皱：转折端呈弧形弯曲（图4-9A）。
（2）尖棱褶皱：褶皱两翼平直，转折端呈尖角状，且两翼长度相等（图4-9B）。
（3）箱状褶皱或共轭褶皱：两翼陡立而转折端平直，褶皱形态呈箱状称箱状褶皱，若具一对共轭轴面的箱状褶皱，又称共轭褶皱（图4-9C）。
（4）扇状褶皱：褶皱面呈扇形弯曲。对背斜来讲，下部有倒转（图4-9D）。
（5）挠曲：褶皱面由缓倾到突然变陡，形成呈台阶状的弯曲（图4-9E）。

图4-9 不同弯曲形态的褶皱类型

（五）根据褶皱各层弯曲形态的关系描述
（1）协调褶皱：褶皱中各层弯曲形态基本一致或呈有规律的渐变关系。
（2）不协调褶皱：褶皱中各层弯曲形态明显不同。自然界中不协调褶皱比较普遍。
（六）根据褶皱岩层的厚度变化、曲率大小变化描述
根据褶皱岩层的厚度变化和弯曲曲率变化，将褶皱描述为平行褶皱和相似褶皱。
（1）平行褶皱：平行褶皱又称等厚褶皱或同心褶皱，其特征是：同一岩层真厚度在褶皱的不同部位是等厚的；褶皱有共同的曲率中心，但曲率半径不等；在平行轴面方向上量取的同一褶皱层厚度处处不相等（图4-10A）；且自下而上构造形态变得平缓开阔；整个褶皱在横截面上呈圆弧状（图4-10B），此类褶皱常发育在岩性均一的能干地层和地壳较浅构造层次中。

图4-10 平行、相似褶皱的形态

t1、t2、t3—真厚度；T1、T2、T3—视厚度
（2）相似褶皱：相似褶皱又称顶厚褶皱，其特征是：褶皱的形态上下基本一致；褶皱有不同的曲率中心，但曲率半径相等；同一岩层的褶皱厚度变化大，翼部变薄，转折端处变厚；在平行轴面方向上量取的同一褶皱视厚度处处相等；此类褶皱常发育在不能干地层和中层次、部分较深构造层次中（图4-10B）。
二、纵剖面上褶皱形态的描述
纵剖面系指包含褶皱枢纽的铅直剖面。根据枢纽与水平面的关系，可将褶皱描述为：水平褶皱（枢纽倾伏角0°～10°）（图4-12之Ⅰ区和Ⅳ区），倾伏褶皱（枢纽倾伏角10°～80°）（图4-12之Ⅱ区和Ⅵ区）和倾竖褶皱（枢纽倾伏角80°～90°）（图4-12之Ⅲ区）。
三、平面上褶皱形态的描述
平面上褶皱形态系指褶皱在地表出露的形态。同一褶皱面的延伸长度与两翼宽度之比小于3∶1时，称为等轴褶皱，等轴背斜又称穹隆构造，等轴向斜又称构造盆地（图4-11A）；当长宽比在3∶1～10∶1之间时，称为短轴褶皱；长宽比超过10∶1时，称为线状褶皱（图4-11B）。

图4-11 褶皱的平面形态（a→h 表示地层由老到新的层序）

（据刘德良等，1997）
值得说明的是，在平面地质图上量取倾伏背斜或扬起向斜的规模时，要量取同一褶皱层封闭的最大延长度为褶皱长度，量取同一褶皱层垂直于褶皱轴方向最大长度为褶皱宽度。

在对褶皱分析研究过程中，地质构造学家一直试图对褶皱构造进行系统的分类，目前为止，还没形成综合褶皱各方面特征的统一分类方案。现简述目前较通行的两种分类。

一、褶皱的位态分类

褶皱的位态分类又称里卡德分类。里卡德（M.J.Rickard，1971）根据轴面倾角、枢纽倾伏角和侧伏角三个变量绘制出一类与岩石命名分区相似的三角投影网图，并按照水平（0°～10°）、倾斜（10°～80°）、直立（80°～90°）三组数据，将各要素投影到三角网中，划分出七个区块，分别代表自然界中七种特征的褶皱类型（图4-12）。

图4-12 不同位态的褶皱类型

（据Richard，1971；Ragan，1973；Hobbs et al.，1976，综合编绘）

Ⅰ-Ⅶ—褶皱产状类型分区：β—枢纽极点；A—轴面投影大圆；π—褶皱轴面的π圆（环带）

Ⅰ.直立水平褶皱：轴面近于直立（倾角80°～90°），枢纽近于水平（倾伏角0°～10°）（图4-12之Ⅰ区）。

Ⅱ.直立倾伏褶皱：轴面近于直立，枢纽倾伏角10°～80°（图4-12之Ⅱ区）。

Ⅲ.倾竖褶皱：轴面和枢纽近直立，倾角和倾伏角均为80°～90°（图4-12之Ⅲ区）。

Ⅳ.斜歪水平褶皱：轴面倾斜（倾角10°～80°），枢纽近于水平（倾伏角0°～10°）（图4-12之Ⅳ区）。

Ⅴ.平卧褶皱：轴面和枢纽均近水平，倾角和倾伏角0°～10°（图4-12之Ⅴ区）。

Ⅵ.斜歪倾伏褶皱：轴面倾斜（倾角10°～80°），枢纽倾伏（倾伏角10°～80°）（图4-12之Ⅵ区）。

Ⅶ.斜卧褶皱：轴面倾角和枢纽倾伏角均为10°～80°，倾向和倾伏向一致，倾角和倾伏角大致相等，枢纽在轴面上的侧伏角为80°～90°（图4-12之Ⅶ区）。

里卡德褶皱分类的优点：反映了自然界褶皱轴面和枢纽产状的连续变化，并包含在自然界常出现的各种产状的褶皱；三角投影网图上所划分的七个区块，代表七大类型褶皱产状的变化范围。其各区范围的大小也反映出该类褶皱在自然界出现的几率的大小，如其中Ⅵ区范围最大，表明斜歪倾伏褶皱最常见，这也与实际地质情形相吻合。这一分类将对褶皱形态的研究由定性描述提高到半定量的水平，为运用计算机技术分析褶皱形态和产状特征提供了必要的条件。

二、兰姆赛的褶皱分类

兰姆赛（Ramsay，1967）根据褶皱岩层在横截面上的厚度参数以及等倾斜线的排列方式，将褶皱分为三类五型（图4-13）。

图4-13 不同褶皱类型的等倾斜线特征

（据Ramsay，1967）

下褶皱面（X）和上褶皱面（Y）间的等倾斜间隔为10°；下褶皱面（X）曲率假定在各类褶皱中是一致的

Ⅰ类：褶皱的等倾斜线向内弧呈收敛状，内弧曲率总是比外弧的大，故外弧倾斜也总是小于内弧。根据等倾斜的收敛程度（图4-13），可细分为三个亚型：

——顶薄褶皱（ⅠA型）：等倾斜线向内弧呈强烈收敛状，各线长短差别极大，内弧曲率远比外弧大。

——平行褶皱（ⅠB型）：等倾斜线也向内弧收敛，并与褶皱面垂直，各线长短大致相等，内弧曲率仍大于外弧曲率。

——ⅠC型：等倾斜线向内弧轻微收敛，转折端等倾斜线比附近两翼的略长，反映两翼厚度有变薄的趋势，内弧曲率大于外弧，这是Ⅰ类平行褶皱向Ⅱ类相似褶皱过渡的型式。

Ⅱ类：等倾斜线平行且等长，内弧曲率和外弧曲率相等，即相邻褶皱面倾斜程度基本一致，为典型的相似褶皱。

Ⅲ类：等倾斜线向外弧收敛，向内弧撒开呈倒扇状，即外弧曲率大于内弧曲率，为典型的顶厚褶皱。

兰姆赛应用褶皱构造的几何数据来描述和划分褶皱类型，对褶皱形成机制的研究有一定的指导意义。

三、褶皱组合型式的识别

地层在同一构造时期应力作用下，形成的一系列背斜和向斜常在空间分布上按一定的几何规律组合在一起，由此形成的总体褶皱样式称为褶皱的组合型式。褶皱的组合型式对了解区域应变状态、大地构造属性、地壳运动的性质以及褶皱的成因等具有重要意义。下面介绍常见的几种褶皱组合型式的识别特征。

（一）复背斜和复向斜

由多级褶皱包络面组成的巨大背斜或巨大向斜称为复背斜或复向斜。各次级褶皱与总体褶皱常有一定几何关系。一般说，组成复背斜或复向斜的次级褶皱大多是比较紧闭的，自复背斜核部趋向两翼常由直立褶皱变为斜歪、倒转甚至是平卧褶皱，在局部地段也有较宽缓的箱状或圆弧褶皱。典型的复背斜的次级褶皱轴面在剖面上呈正扇形，即构成正扇形复背斜（图4-14A）；典型复向斜的次级褶皱轴面在剖面上呈倒扇形，从而构成倒扇形复向斜（图4-14B）。

图4-14 复背斜（A）和复向斜（B）剖面示意图

复背斜和复向斜发生在地壳运动强烈地区，是区域水平挤压的结果，通常称褶皱造山带。如在我国秦岭、天山、祁连山、喜马拉雅山、河南嵩山（图4-15）、欧洲阿尔卑斯山、北美阿巴拉契亚山脉等地广泛发育。

图4-15 河南嵩山复向斜和复背斜

（据徐开礼，1984）

（二）隔档式和隔槽式褶皱

隔档式褶皱又称梳状褶皱或侏罗山式褶皱。它由一系列平行的背斜和向斜相间组成，其中背斜窄而紧闭，形态完整而清楚，呈线状延伸，而两个背斜之间的向斜则开阔而平缓。隔槽式褶皱与前者相反，向斜紧闭且完整，呈线形排列，背斜则平缓而开阔。这两类组合褶皱的共同特点是背斜和向斜的变形强度不同，较紧闭的褶皱和较开阔的褶皱相间排列。

隔档式褶皱和隔槽式褶皱常发育于褶皱造山带前陆坳陷，如北美阿巴拉契亚褶皱造山带的前陆上。在我国重庆、黔北、湘西、鄂西南等地广泛发育此类褶皱（图4-16，图4-17）。

图4-16 重庆地区隔档式褶皱图

图4-17 黔北地区隔槽式褶皱

（三）雁行式褶皱

这类构造发育于构造变形十分轻微的地台盖层中，以卵圆形穹隆、拉长的短轴背斜为主。褶皱翼部的倾角极缓，甚至近于水平，规模延伸可达数十千米。穹隆可以孤立产出，且空间展布常无一定的方向性。而地壳中常见一些穹隆或短轴背斜呈有规律的定向排列及雁列分布图4-18），它是区域水平扭动作用力的产物，李四光将此构造迹象称为“多”字形构造。我国川中构造盆地以及柴达木盆地等地发育此类褶皱构造。

图4-18 柴达木盆地穹隆和短轴背斜

（据李四光，1971）

（四）穹隆和构造盆地

穹隆是岩层自褶皱的脊向四周倾斜的背斜。构造盆地是岩层从四周向中心的槽部倾斜的向斜。

穹隆和构造盆地大都是形态简单、平缓而开阔的平行褶皱，但是，在一些大型或巨型的穹隆和构造盆地中，往往还发育一些断层和次级褶皱而使其形态复杂化。如四川威远穹隆是一个平面上呈现北东向的卵圆形的穹形隆起构造（图4-19），其剖面形态为斜歪背斜，枢纽部位发育有断层及次级褶皱，在翼部还发育挠曲和延伸不长的一端倾伏而另一端又不闭合的构造鼻。

图4-19 四川威远穹隆构造等高线图

（据四川石油管理局简化）

穹隆和构造盆地多数发育在基底刚性较高、构造活动性小、褶皱作用不强烈、地质构造稳定的地区。一般认为它们是由地壳较浅层次的构造变形作用所致，也可能是基底断裂抬升运动所造成的，这也是我国四川中部和华南中新生代断陷红盆的形成原因。