野外和地质图上确定褶皱的存在

学习任务野外褶皱的识别与分析~

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？

小型褶皱可在野外露头或定向手标本上直接观察确定; 较大型褶皱，特别是被剥蚀后的褶皱的确定，常常需要在一定范围内查明地层的层序、分布及其产状变化后才能确定。一般可从以下两方面进行分析确定。
1. 地层剖面的分析
地层剖面的分析，一般选择在垂直地层走向、露头良好、产状清楚的地段，并常在相隔一定距离的几条剖面上进行。首先要确定地层层序、地层单位。在构造复杂、化石保存极差的情况下，则需要认真观察沉积岩层的原生构造以及层间褶皱、层间劈理等，研究其与层面的关系，借以判识岩层的顶、底面和相对顺序。其次，还应随时观测和记录岩层的产状，尤其是标志层的产状变化趋势，并在此基础上根据地层分布是否具有对称重复出露的规律，结合产状的改变，确定褶皱的存在与否。
2. 地层在平面上分布特征的分析
为查明褶皱的存在，进一步了解褶皱的全貌，地质填图是一种重要手段。在地质图上主要是研究同一地层界线的分布状况，即当地层界线有规律地封闭或半封闭时，如果不是地形因素所造成的，则说明有褶皱构造存在。核部地层较两翼地层老的是背斜; 反之，则是向斜。在个别地区，如果地层层序尚未查清，可暂时按产状来区分为背形或向形。

研究某一地区褶皱构造，首先应分析研究区内已有小比例尺地质图，航、卫片特征及其他有关资料。选择露头条件好、交通便利的地带进行横穿区域构造走向的剖面观察，了解全区的地层层序与总体构造特征。如区域构造走向及变化，背、向斜发育特点，研究区构造在区域构造中的位置以及与区域构造的关系，以便指导对区内构造的详细研究。

1.查明层序，确定标志层，野外填图与构造详查

查明地层层序是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。所谓标志层是指岩性、厚度稳定，厚度较小，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。它们是野外地质填图与研究的重点对象。野外填图是露头区褶皱研究最直接的重要手段，通过地质填图，可以了解褶皱的地面形态、规模大小、组成地层及分布规律。

油气田勘探中的构造详查和细测可以进一步研究局部构造形态，通过较为精密的测量仪器，精确地测出标志层的标高、产状，绘制出构造等高线图，以准确地反映褶皱形态、规模及高点位置。

2.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。如图4-24所示的一个简单褶皱，在不同方向上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。应当尽可能地从不同位置、不同方向的出露形态综合观察分析，才能够正确判断褶皱形态。

图4-24 同一褶皱在不同方位的切面上出露形态示意图

在露头不好的情况下，某些地形可以帮助识别褶皱的存在，褶皱两翼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，往往形成横谷或河流及泉水出露。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、规模较大的褶皱来说，往往需要系统地测量两翼同一岩层的产状，用几何作图或赤平投影方法才能确定其轴面和枢纽产状。

转折端的研究有助于褶皱形态的确定，因为平面上转折端的形态与剖面上的形态往往一致，或者是近似的。而且，无论褶皱两翼岩层层序正常与否，在转折端处岩层层序总是正常的。据此，有利于建立正常的岩层层序。

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，也要注意地形的影响，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联线与枢纽的方向不一致。图4-25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联线是南北向的，而枢纽的真实倾伏方向却正东。两者方位相差90°。

图4-25 斜卧褶皱立体示意图

A—为岩层露头线转折端点连线；B—箭头所指为枢纽倾伏方向

3.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。某些方法的成果，如地震勘探，首先得到的就是沿一定方向部署的剖面图。

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。例如，等厚褶皱岩层曲率向深部有变化，但整个褶皱不可能延伸很深；相似褶皱在一定深度范围内，褶皱形态可能不变。

另外，利用附近不同高程的天然剖面，可以直接观察褶皱向深处的变化趋势，推测其更深部的形态。例如，北京周口店太平山向斜，在太平山（高程303m）山顶剖面上为一正常向斜构造，而在周口河附近（高程80m）的剖面上却变为扇形向斜（图4-26）。这种观察要求剖面相距要近，否则，就会将褶皱纵向上的变化误认为是在不同深度的变化。

图4-26 周口店太平山向斜不同高程剖面图

对于枢纽倾伏方向与倾伏角变化复杂的褶皱，可以按枢纽倾伏特点划分不同的区段，以详细反映褶皱形态变化。在确有必要时，还可以编制褶皱的纵剖面图（平行轴迹）。把纵、横剖（截）面及平面图综合起来，就能充分反映褶皱在三维空间内的整体形态及在不同区段内形态变化。

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余江县13941721671： 怎样识别褶皱构造的特征 - ？
敛育比卡： 褶皱的野外识别:褶皱形成后一般遭风化侵蚀作用,背斜核部由于节理发育易于风化破坏,可能形成河谷低地,而向斜核部则可能形成山脊.在野外,大部分岩层因为剥蚀破坏而露头不好,不能直接观察.应该垂直于岩层走向进行观察,当岩层重复并出现对称分布时就可断定有褶皱构造.断层的野外识别:主要看擦痕,就是断层面上具有一定方向的密集的微细刻槽的痕迹.顺着擦痕的方向摸,感觉光滑的方向就是另一盘的滑动方向.好了就这么多了,这可是网上搜不到的哦

余江县13941721671： 判断地层褶皱的依据都有什么啊?急,速求,谢啦!谢啦,问题如标题 - ？
敛育比卡：[答案] 在地质图上判读褶皱构造时,首先要垂直地层走向(顺倾向或背倾向)进行追索,注意沿途地层出露的新老关系.若地层依次对称出现时,即表示区内有褶皱存在,当较新的地层两侧依次出现较老地层时为向斜构造;相反,在较老地层两...

余江县13941721671： 褶曲的剖面组合类型 - ？
敛育比卡： 指若干个背斜和向斜褶曲在剖面上组合所表现出来的总体特征.较常见的有: 复背斜和复向斜,皆为由若干次一级的背斜和向斜组合而成的大型褶皱构造. 在同一水平面上观察,若中央地带的次级背斜核部岩层时代老于两侧次级背斜核部岩层...

余江县13941721671： 褶皱和断层在平面地质图上如何区别? - ？
敛育比卡： 正规的图纸有图例显示,懂行的都能看懂.断层在地质图上是以线形表示,一看就能明白.至于你说的褶皱是不是指的沉积岩的产状?通过区域填图测量产状是可以分出背斜、向斜,统称亦叫褶皱.不知是否满意哦

余江县13941721671： 如果地质图上的地层沿着倾向方向有重复或缺失现象,基本就可以判定...？
敛育比卡： 你没上过地理课呀! 对不起,上面的话我收回. 地质构造分褶皱和断层,断层不去管它,褶皱又分为背斜和向斜,这里的“背”和“向”的对象可以理解为地心.背斜就是岩层的隆起,即背离地心;向斜就是岩层的凹陷,即趋向于地心. 以上...

余江县13941721671： 在地质图上怎样判断褶曲的主要类型? ？
敛育比卡： 可与该褶曲处地层分界线垂直做辅助线,根据图例判断,中间新两侧老则为向斜,中间老两侧新则为背斜.欢迎.