学习任务褶皱的成因分析

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？

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。

褶皱的千姿百态与其成因的复杂性密切相关。褶皱成因分析是地质构造分析的重要内容之一，主要目的在于了解主应力、岩石的力学性状、变形环境等诸多因素在褶皱形成过程中的作用，它对指导地质找矿有着现实意义。下面叙述几种常见褶皱作用及其影响因素。

一、纵弯褶皱作用

受顺层挤压应力作用导致岩层弯曲而形成褶皱的作用称纵弯褶皱作用。其最大特征是岩层垂直轴向发生缩短。地质学界共识，地表运动是以水平运动为主导，正因如此地壳中的多数褶皱是由纵弯褶皱作用形成的。

（一）纵弯褶皱的应变状态

当一岩层（或一整套岩层黏结很牢时）受到顺层挤压应力的作用发生弯曲变形时，层面弯曲的外凸一侧处于顺层拉伸状态，而内凹一侧处于顺层压缩状态，两者之间有一既不拉伸也不压缩的无应变的中和面或中性面（图4-20）。值得指出的是，随着压力的增大，弯曲的曲率会增大，并造成中和面的位置逐渐向核部迁移。

图4-20 纵弯褶皱作用的应变特征

（据Ramsay，1967）

（二）纵弯褶皱方式的识别

一套层状岩层受到顺层挤压形成纵弯褶皱时，岩层面会通过弯滑作用和弯流作用方式形成褶皱。

1.弯滑作用

多层岩层通过层间滑动而弯曲的褶皱作用，称为弯滑作用（图4-21A）。

图4-21 弯滑褶皱（A）和弯流褶皱（B）

纵弯滑作用的主要特征是：岩性单一以脆性岩层为主时，其岩层弯曲前后的厚度基本不变，且各层保持平行状态，即表现为平行（等厚）褶皱；在褶皱翼部发生剪切作用，形成剪节理（旋转剪节理、同心剪节理（图4-22）；在褶皱转折端处易发生滑脱（虚脱）（图4-23），形成一个很好的低压区，是有利的储矿构造。如贵州万山汞矿、湖北大冶铁矿都是储集在褶皱转折端虚脱部位而形成的鞍状矿体；褶皱顶部产生楔形的纵张节理，褶皱翼部的层面上发育有垂直于枢纽方向并朝褶皱顶部滑动的擦痕（图4-24）。

图4-22 弯滑褶皱中的节理

图4-23 由弯滑作用在转折端形成的虚脱现象和鞍状矿体

图4-24 弯滑褶皱中发育的层面擦痕

2.弯流作用

纵弯褶皱作用使岩层弯曲变形时，不仅发生层间滑动，而且某些不能干岩层的内部还会出现物质流动现象（图4-21B）。其上下能干岩石的层面会对褶皱层内物质的流动起着控制作用。

纵弯流作用的主要特征是：主要发生在受压的刚性流层间塑性较大的岩层内（如泥岩、页岩、膏盐层、煤层等），层内物质发生流动，流动方向是从两翼向转折端。即褶皱两翼的软弱物质向转折端拥塞，形成顶厚褶皱或相似褶皱。在这些褶皱翼部的塑性岩层中可形成线理、劈理等小型构造，并常形成“Z”形或“S”形层间小褶皱（图4-25），其小轴面与层面的锐夹角间指示相邻岩层运动方向。

图4-25 纵弯褶皱的弯滑作用形成的层间小褶皱

箭头表示顺层滑动方向

弯曲滑动和弯曲流动作为调节弯曲岩层内部应变的一种方式，不仅可以发生在纵弯褶皱作用过程中（后文介绍），也可以发生在横弯褶皱作用过程中。但在横弯褶皱作用过程中，弯曲滑动和弯曲流动对褶皱的形成与发育、褶皱样式的影响，明显要逊色于纵弯滑褶皱所产生的影响。

（三）层状岩层力学性状在褶皱发育中的作用

在纵弯褶皱作用过程中，层状岩层单层厚度及层间力学性状的差异在褶皱形成过程中起着主导作用。岩层中的各向异性是褶皱形成的基础，而各向异性的物质在变形期间的失稳是导致褶皱形成的主要原因。

一般说，在单层岩层褶皱中，厚的岩层形成宽缓褶皱，而薄的岩层易形成紧闭褶皱。在多层岩褶皱系统中，一套强弱相间的岩层所形成的褶皱，其形态不仅与各层的能干性有关，而且也取决于相邻强硬岩层（或能干层）的互相影响程度，后者又取决于强硬岩层间的距离及褶皱应变带的宽度。

如果两强硬岩层相隔很远，超过接触应变带的范围，则两层各自弯曲而互不影响，各自形成具有与自身厚度和与基质黏度差相关的特征波长的褶皱，并由此构成不协调褶皱。如果强硬岩层之间的距离很近，以使各层周围的接触应变带互相重叠，则可能出现两种类型的几何影响：各强硬岩层厚度和距离大致相近，而且强弱岩层的黏度差相似，则形成协调褶皱；如果各强硬岩层的厚度不同或强弱岩层韧性差明显不同，则各个强硬岩层很可能使其自己的特征波长影响总的褶皱形式，形成多种波长的褶皱复合岩层，称为多级协调褶皱。

（四）压扁作用及其影响

岩层在发生褶皱的过程中，引起平行于主压应力方向的压缩和垂直于主压力方向的伸长，称压扁作用。褶皱岩层内各点应变状态也随之发生有规律的变化。如图4-26所示，随着纵弯褶皱作用增强，压扁作用也相应增强，褶皱层内各点应变椭球的长轴逐渐旋转到褶皱轴面平行的方向上。压扁作用越强烈，应变椭球越扁，整个褶皱也就越紧闭。

图4-26 褶皱的压扁作用

兰姆赛（Ramsay，1967）等认为：压扁作用始终贯穿于整个褶皱作用过程中，按褶皱发育的不同阶段可分为前褶皱压扁作用、同褶皱压扁作用和后褶皱压扁作用（图4-27）。

（1）前褶皱压扁作用：系指褶皱形成之前，即岩层受力但尚未弯曲时的压扁作用。所产生的结果是，岩层均匀缩短而厚度增大。一般认为，岩层间的韧性差较小而平均韧性较大时，前褶皱压扁作用显著。很显然，在高温高压的环境中，前褶皱压扁作用所产生的效果要大得多。

（2）同褶皱压扁作用：系指岩层弯曲褶皱的同时出现的压扁作用。岩层内部各点的应变状态也随之发生变化，褶皱岩层内部各点的应变椭球不断压扁，其长轴方位也逐渐旋转到与轴面平行的方向上。在近平行于褶皱轴面方向上，形成轴面片理。同时，随压扁作用的增强，褶皱层翼部的岩层越压越薄，转折端的岩层则越来越厚，从而使整个褶皱由等厚向顶厚褶皱发展转化。

（3）后褶皱压扁作用：系指出现于褶皱晚期阶段的压扁作用。该阶段岩层不再发生弯曲，取而代之的是形成平行轴面的轴面劈理或低韧性岩层（较刚性岩层）被拉断形成石香肠构造和无根钩状褶皱。这类的褶皱压扁作用现象，在中深变压岩系中比比皆是，如河南嵩山（见图9-2）、河北迁安等地。

此外在褶皱作用过程中，压扁作用的影响效果还受岩层的流变学特征（或力学性状）和变形环境控制。如地壳浅部褶皱岩层整体上呈刚性（低韧性），压扁作用的效果不明显。地壳深部褶皱岩层整体上呈韧性，则压扁作用表现出十分显著的效果。

图4-27 强烈压扁作用对褶皱的影响

S₀—原始层理；S₁—片理或流劈理；f—无根钩状褶皱

二、横弯褶皱作用

垂直层理上拱作用力形成褶皱的作用，称横弯褶皱作用。地壳物质的垂直升降运动，如岩浆的上升顶托；岩盐、石膏或黏土岩等低黏度、低密度、易流动物质的上拱穿刺，基底断块的升降等都是造成横弯褶皱作用发生的重要因素和必备的地质条件。由横弯褶皱作用形成的横弯褶皱一般特征是：

（1）横弯褶皱的岩层整体处于拉伸应力状态，其应力状态与纵弯褶皱截然不同，各层都不存在中和面。

（2）横弯褶皱作用往往形成顶薄褶皱（图4-28）。

图4-28 横弯褶皱两翼层间内小褶皱与劈理发育示意图

（据Dennis，1987，有修改）

1—弧形隆起基底；2，3，4—泥质岩层

（3）在横弯褶皱作用中，如果岩层呈低韧性状态，褶皱顶部的岩层则由于顺层拉伸而断裂，易在背斜顶部形成地堑。若是穹形隆起，则可形成放射状、环状张节理或正断层。

（4）在横弯褶皱作用过程中，也可发生弯滑和弯流作用，但与纵弯褶皱作用相比，滑动方式相反，其不能干岩层所形成的层间褶皱都是轴面向外倾倒的平卧或斜卧不对称褶皱（图4-28），其小轴面与主褶皱面所夹锐角间亦指示相邻岩层的运动方向。

自然界中横弯褶皱作用主要表现形式是底辟构造，它是地下深处的高塑性物质（岩盐、石膏等）。底辟构造是地下韧性岩体如岩盐、石膏、黏土或煤层等，在构造力的作用下，或者由于岩石物质间密度差（盐轻岩重）所引起的浮力作用下，向上活动并挤入或刺穿上覆岩层而形成的一种构造。底辟构造要素由以下三部分组成：①底辟核（盐核）：由高塑性物质组成的底辟核，核内物质往往呈现复杂的塑性变形。②核上构造（盐上构造）：在地表常表现为穹隆或短轴背斜，底辟或盐丘的顶部易受侵蚀，在地形上常形成盆地。③核下构造（盐下构造）：根据地球物理探测资料推断，其核下构造变形轻微、构造简单。

当底辟核为岩盐时，称为岩丘构造，典型的盐丘直径达3～5km，影响深度可达5～8km。内部构造通常十分复杂，大量发育紧闭陡倾伏褶皱、重褶皱、揉皱等复杂褶皱现象。盐丘本身就是岩盐大仓库，并常有钾盐，亦是储油构造，因此，世界各国都重视对盐丘构造的研究。

如果底辟核是侵入岩，岩浆上升侵入围岩，并使上覆岩层上拱形成穹隆，这种作用过程也称岩浆底辟作用。岩浆底辟作用是一种重要的地质作用，它可导致广泛的沉积岩层发育地区出现以岩浆岩为底辟核的穹隆形成，另外，太古宙高级变质岩区发育的典型构造样式“卵形构造”或称“片麻岩穹隆”，也多认为与岩浆底辟作用有关（Ftetcher，1972；傅昭仁，1983；刘先文，1992）。此外，岩浆底辟作用也是一些造山前伸展体制的构造型式的基本动力（杨振升，1987）。

三、剪切褶皱作用

沿着切层劈理和顺层劈理面产生不均匀剪切而导致褶皱形成的作用，称为剪切褶皱作用。根据剪切作用面的剪切方向与层理的关系，可把剪切褶皱作用分为两类：切层剪切褶皱作用与顺层剪切褶皱作用。

（一）切层剪切褶皱作用

切层剪切褶皱作用即传统意义的剪切褶皱作用，也称滑褶皱作用（图4-29），系指沿着一系列垂直或斜交岩层层面的密集劈理或破裂面发生差异性剪切使岩层层面错动弯曲而形成褶皱的一种作用。原始层理在这种褶皱作用中不起作用，仅作为反映滑动结果的被动标志，又称为被动式褶皱作用。

（二）顺层剪切褶皱作用

顺层剪切褶皱作用是指平行于面状构造（层理、片理、糜棱叶理等）的简单剪切而导致早期面状构造发生褶皱的一种作用。顺层剪切褶皱作用的主要变形特征是：

（1）所形成的褶皱往往局限于某一固定的岩层或某一岩性层中，或者单个零星发育，或者呈数个褶皱组合的形式发育，并在纵向上或横向上延伸不远即消失。规模较小，常为手标本规模（几厘米）或露头规模（几十米、上百米）。

（2）褶皱常为一翼长、一翼短的不对称非圆柱状褶皱。轴面往往与褶皱周围的岩层层面等面状构造斜交。鞘褶皱是顺层剪切褶皱作用的典型褶皱型式。顺层剪切褶皱作用所形成的褶皱或者作为纵弯褶皱的内部小构造赋存于强硬岩层之间的软弱岩层之中，或者产于大型韧性剪切带之中。近年来随着对韧性剪切带内褶皱构造的研究，这种顺层剪切褶皱构造的样式和成因也逐渐被人们所认识。

图4-29 剪切褶皱作用模式

四、柔流褶皱作用

高黏度岩层（体）受到不均一力的作用，而产生的一种蛇曲状流变褶皱，这种作用称柔流褶皱作用。柔流褶皱作用的特征：在深埋地下变质岩系中，由于温度、压力增大，变质岩系呈高塑性状的流体，其受力后不易传播，会产生自身变形（如树脂变形），表现柔流褶皱在厚度、产状上复杂多变，叠加多，对找矿意义大；又如在煤层中，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，在褶皱向斜的翼部或核（轴）部常形成肠状褶皱致使煤层加厚。