断层相关褶皱理论与应用研究新进展

第12卷第4期

2005年10月

地学前缘(中国地质大学(北京);北京大学)

Eart h Science Frontiers (China University of Geosciences ,Beijing ;Peking University )

Vol.12No.4Oct.2005

收稿日期:20050415;修回日期:20050523基金项目:国家“十五”重大科技攻关项目04课题(2004BA616A 204)

作者简介:何登发(1967—　

),男,博士,教授级高级工程师,构造地质学专业。断层相关褶皱理论与应用研究新进展

何登发1,2,　John SU PPE 2,　贾承造1

11中国石油勘探开发研究院,北京100083

21美国普林斯顿大学地球科学系,新泽西州08544

H E Deng 2fa 1,2,　John SU PPE 2,　J IA Cheng 2zao 1

11Research I nstit ute of Pet roleum Ex ploration and Develop ment ,Pet roChina ,B ei j ing 100083,Chi na 21Depart ment of Geosciences ,Princeton Universit y ,N ew J ersey 08544,US A

HE Deng 2fa ,SUPPE J ,JIA Cheng 2zao.N ew advances in theory and application of fault 2related folding.Ea rt h Science F ron 2tiers ,2005,12(4):3532364

Abstract :Rich introduced the geometry of fault 2bend fold of the Appalachian Mountains in 1934.Half a centu 2ry later ,Suppe first quantified it ,and established relationship s between fold geometry ,fault geometry and fault slip that led to the foundation of the theory of fault 2related folding.Since then ,much of progress has been made not only in establishing the geometric and kinematic models of the end 2members such as fault 2propa 2gation folding and fault 2detachment folding ,but also in putting forward a series of superimposed models of fault 2related folds such as imbricate structures ,tectonic wedges ,and interference structures ,etc..Concerning syntectonic sedimentation ,growth fault 2related folding theory was set forth giving a quantitative representation between sedimentation and the fault 2slip rate ,folding rate ,and uplifting rate.As far as the mechanical stratig 2raphy and deformation character are concerned ,the shear fault 2bend folding is put forward.A series of me 2chanical models are established as being well based on experimental analog models and the numerical modeling techniques.During the years since its foundation ,the basic methodology of fault 2related folding theory has seen the transition f rom 2D cross 2section or map 2view to full 3D analysis ,and advances in geometric and kine 2matic models to mechanical analytical models.The theory and methodology of fault 2related folding have played an important role in engineering geology ,the earthquake hazard assessment and preparedness ,and ,more im 2portant ,the petroleum exploration and development.It has been used worldwide in the study of the above 2mentioned domains.

K ey w ords :faulting ;folding ;fault 2related folding ;geometry ;kinematics ;mechanical models ;growth strata ;earthquake hazard ;petroleum exploration and development

摘　要:自Rich (1934)提出断层转折褶皱的几何学概念以来,Suppe (1983)首次将其定量化,建立了褶皱形态与断层形态和断层滑动之间的定量关系,奠立了断层相关褶皱理论的基本模型。20年来,不但建立了断层传播褶皱、断层滑脱褶皱等基本端员类型的几何学与运动学模型,也建立与完善了断层相关褶皱叠加样式的几何学与运动学模型,例如叠瓦构造、构造楔与干涉构造等。研究同构造沉积作用,建立了生长断层相关褶皱的几何学与运动学模型,将沉积作用与断裂作用、褶皱作用及构造隆升作用等有机地联系起来。考虑地层的力学性质与变形差异,提出与建立了剪切断层转折褶皱理论,并建立了断层相关褶皱的一系列力学模型。20年来,断层相关褶皱的基本研究方法经历了由二维剖面与平面分析向全三维空间分析的转变,由几何学、运动学模型向力学模型的转变,实验模拟技术与数值模拟技术在断层相关褶皱理论模型的建立与检验中发挥了重

要作用。断层相关褶皱的理论和方法在工程地质、地震灾害预报与油气勘探开发等领域获得了广泛的应用。中国在天山、祁连山和龙门山等相邻的前陆盆地的活动构造与含油气圈闭研究中,应用断层相关褶皱的理论与方法取得了重要进展。

关键词:断裂作用;褶皱作用;断层相关褶皱;几何学;运动学;力学模型;生长地层;工程地质;地震灾害;油气勘探开发

中图分类号:P542;P618113　文献标识码:A　文章编号:10052321(2005)04035312

0　前言

褶皱与断层是自然界最为常见的构造样式。褶皱体现为岩石的连续韧性变形[1];断层是岩石不连续的破裂变形,大多数断层都是脆性剪切裂缝带。两者常常出现在同一地区或同一构造单元内。岩石沿着断面滑动可以转变为多种类型的褶皱,褶皱在发育过程中在枢纽带、背斜顶部也可以形成次级断层[2]。关于两者关系的讨论由来已久,至于是形成断层还是褶皱主要取决于具体的构造环境,例如应力场、温度、压力、流体及岩石的组成等。在地壳浅层,例如在造山带向盆地过渡的前陆部位或在沉积盆地内,断层以脆性破裂变形为主,断层相关褶皱就非常发育。

断裂作用与褶皱作用之间存在着密切的关系[2]。大量的地表地质露头、地震反射剖面与探井资料表明,大多数褶皱起源于下伏断层倾角的变化(如断层转折褶皱)[3～6],或是断层滑动量向褶皱位移的逐渐传替(如断层传播褶皱、断层滑脱褶皱)[7～10]。断层转折褶皱的几何学首先是由Rich (1934)在研究阿巴拉契亚山低角度逆掩断裂作用时提出的[3],半个世纪之后,Suppe(1983)将其定量化,建立了断层形态与褶皱形态之间的几何学关系,以及断层滑动与褶皱发育的运动学模型[4]。这种定量关系成为前陆褶皱2冲断带构造解释,正演与反演模拟技术中平衡剖面方法的重要基础[11～14]。对于逆冲断层端点处的褶皱,近年来,也陆续建立了相对完善的断层传播褶皱的几何学与运动学模型[7～9,15～20],断层滑脱褶皱的几何学与运动学模型[10,21～27]。这样,对于自然界常见的三种断层相关褶皱类型[1,9],都已建立了较为成熟的几何学与运动学模型。对于伸展构造环境,也建立了断层滑动与褶皱变形之间相应的几何学与运动学模型[28,29];对于走滑构造环境,断裂变形与褶皱变形之间的关系也已引起密切关注[30,31]。

对于断裂作用、褶皱作用、隆升剥蚀作用与地层沉积作用(或称为生长作用)之间的关系也建立了定量的几何学与运动学模型[32]。隆升速率、沉积速率、断层滑动速率之间的定量关系为研究构造活动与沉积作用之间的关系提供了新的思路与方法。生长地层的特点也可以为褶皱机制分析提供新的证据[32,33],这在于下伏断层的滑动及褶皱作用将在上覆的同构造沉积中留下特征记录。

由于地层的岩石组成变化很大,例如地层的能干性存在差异,这样在发生变形时,岩石的流变学性质将对变形机制、变形的运动学过程及变形的最终形态产生深刻影响。对此,John Suppe最近建立了剪切断层转折褶皱理论[34],并将其成功地应用在前陆冲断带、洋壳俯冲带等不同环境的构造解释中。

平衡地质剖面的概念为构造解释提供了基本的思路与方法[11]。断层相关褶皱理论将平衡的观念定量化,在构造建模与构造解析中,给出一种合理的、可行的方案。由于地质构造存在于三维空间中,物质的运动发生在三度空间内,因此,二维剖面法还难以完全反映其全貌。对此,John Shaw 等提出了轴面制图法,反映褶皱沿走向的变化细节[35～37],对轴面平面图进行分析,可以进行平面上的面积平衡[37],从而对构造在三维空间上进行约束。而对于构造在空间上的变化,石油公司已熟知构造图的编制技术,可以应用三维可视化软件反映构造的细节。近来,构造分析的趋势之一就是三维分析[38]。

恢复断层或褶皱的演化历史,近年来也取得重要进展。利用一系列正演或反演方法可以再现构造演化的过程[38～44],数值模拟技术取得重要进步。考虑到地层的岩石组成及岩石变形的行为,断层相关褶皱研究也向力学模型迈进[45]。由于可以更多地了解应变特征,例如裂缝带发育位置、强应变带分布部位,从而为油气储集体预测与开发方案服务,因此,力学模型在油气勘探开发中将获得广泛应用。

除了在油气勘探开发中获得广泛应用外,断层相关褶皱在地质工程、地震灾害预报、行星地质学研究等方面也得到了广泛应用[46～53]。尤其是在地震研究

中,John Shaw 的研究组应用断层相关褶皱理论研究洛杉矶盆地的发震断层取得了重大突破。

下面从理论研究进展、研究方法与新技术、应用现状三个方面对近年来断层相关褶皱理论与方法的新进展进行简要分析。

1　断层相关褶皱理论研究进展

111　断层转折褶皱作用

11111　断层转折褶皱作用的几何学与运动学特征

上盘岩石在下伏断层转折部位发生运动时就会形成断层转折褶皱[4]。上盘岩石以形成膝折带式褶皱来调节沿断层面的滑动。膝折褶皱是自然界常见的褶皱形式[54]。断层转折褶皱作用沿固定在断层

转折处的活动轴面发生,当地层在活动轴面处发生褶皱以后,将沿上部断层段发生平移。不活动轴面表示断层滑动刚刚发生时沿活动轴面的质点颗粒的

位置。它与活动轴面界定的膝折带的宽度与断层滑动量成正比[4]。

上凹式断层转折形成向斜型断层转折褶皱,上凸式断层转折形成背斜型断层转折褶皱。假定褶皱过程中地层厚度与层长守恒,则断层形态与褶皱形态之间存在如下的关系[4]:

<=tan -1

-sin (γ-θ

)[sin (2γ-θ)-sin θ]co s (γ-θ

)[si n (2γ-θ)-sin θ]-sin γβ=θ-<+(180-2γ)(1) 其中,θ是断层转折之前上盘地层的切截角;β是断层转折之后上盘地层的切截角;γ是褶皱翼间角的半角;<是断层倾角的变化量(即断层转折角)。当知道其中两个角度值时,另外两个角度值就可以计算出来或据(1)式的图谱查出来。因此,该公式首次定量地表述了褶皱形态与断层形态之间的定量关系。据此可以对褶皱与断层的几何形态进行定量计算或预测。断层的滑动量在转折前、后将发生变化。断层转折之后的滑动量(S 1)与断层转折之前的滑动量(S 0)的比值R (=S 1/S 0)可据上述4个角度值进行确定。当θ不为0°时,背斜式断层转折吸收滑动量,即经过断层转折之后断层滑动量减小;向斜式断层转折增加滑动量,即经过断层转折之后断层滑动量

增大。

当存在冲断层断坡时,将形成断坡背斜。连接上、

下滑脱层(断坪)的断坡经历了两次断层转折,因此,断坡背斜实际上是前翼背斜式断层转折褶皱与后翼向斜式断层转折褶皱的复合体,即复合式断层转折褶皱作用。断层面可能会经历多次

转折,在每一个断层转折处将经历一次褶皱,这样随着断层滑动的持续发生,上盘岩石在向冲断方

向运动的过程中经历了多次褶皱,结果出现了具

复杂结构形态的断层转折褶皱[55]。同样,断层转折也可能呈弯曲型(有别于前述的棱角状转折),在该弯曲带的边界处(这时有两个边界),当上盘地层沿断面滑动进入该边界时将发生褶皱,这些边界相当于进入轴面(为活动轴面);与其相应的退出轴面(为不活动轴面)随滑动量增大而向断层上方迁移,褶皱幅度增大,褶皱形态与(传统的)棱

角状断层转折褶皱较为相似。

11112　

剪切断层转折褶皱20年后,John Suppe 教授提出了剪切断层转折褶皱作用理论[34]

。剪切断层转折褶皱在变形时具

有较大的非弯滑分量,形成一类特征鲜明的断坡背斜。表现在[34]

:背斜后翼倾角较断坡角要小,在很多情况下远远小于断坡角;后翼的生长构造具有翼

旋转的特点;背斜前翼短、

后翼长,后翼的宽度不等于断层滑动量。剪切断层转折褶皱由于受到了额外的剪切而与前文讨论的传统的断层转折褶皱有别。由于剪切通常集中在一些软弱层(例如页岩或蒸发岩)中,因而表现出层平行简单剪切的特点。剪切断层转折褶皱有两个端员类型(图1)。简单剪切型:滑脱层遭受外部施加的层平行简单剪切,无底部断层;纯剪型:

滑脱层在底部断层上滑动,在断坡之上发生缩短与加厚,而无外加的层平行单剪。单剪和纯剪断层转折褶皱与传统非剪切断层转折褶皱相比,其特点是后翼倾角小于断坡角。两种剪切端员都与断坡底部具有限厚度的软弱滑脱层(图中用灰色表示)内分布式变形有关。在单剪断层转折褶皱作用中,滑

脱层遭受外部施加的层平行单剪,但无底部断层滑动;在纯剪断层转折褶皱作用中,底部层在底部断层上滑动,在断坡上缩短与增厚,而没有遭受外部作用的单剪。生长地层表明剪切断层转折褶皱受到翼旋转及膝折带迁移导致的翼增长的联合作用,

然而,传统的断层转折褶皱只会随膝折带的迁移而发育

。

图1　剪切断层转折褶皱模型

(据John Suppe 等,2004)

Fig 11　Shear fault 2bend fold models (after John Suppe et al.,2004)

Simple 2shear and pure 2shear fault 2bend folds characteristically show backlimb dips t hat are less t han t he ramp dip ,in con 2trast wit h classical no 2shear fault 2bend folds

单剪断层转折褶皱作用理论的假设条件和传统断层转折褶皱作用相同(层厚守恒,层长不变,有角度的断层转折和褶皱枢纽),但有限厚度的滑脱层遭受外部施加的均一单剪αe 。在这种条件下,后翼倾角δb 与断坡角θ和剪切角αe 的关系是:

cot αe =sin δb

2C

1sin δb cot θ+1-cos δb 2

-1

sin δb cot θ+1-cos δb

(2)

参数C =1/2。对于纯剪断层转折褶皱作用,C =1。纯剪断层转折褶皱作用理论的假设也与传统断层转折褶皱作用相同(层厚不变,层长守恒,有角度的断层转折和褶皱枢纽),只是有限厚度(h )的滑脱层在断坡之上遭受了层平行纯剪缩短,从而出现了垂直层面方向上的加厚。后翼内滑脱层的纯剪缩短与加厚要求后翼向斜轴面虽然平分上覆地层的向斜,但不平分滑脱层的向斜(图1)。滑脱层内的向斜轴面倾角φ为

cot φ=2C cot θ+

1

sin δb

-cot δb -cot

θ(3)对于纯剪C =1。上述公式可以用图解表示。一般的剪切断层转折褶皱可能是单剪与纯剪的联合作用[34],C 值在1/2与1之间变化。

当发生大位移时,前生长地层的褶皱几何形态接近传统的断层转折褶皱的几何形态,后翼倾角接近断坡角。然而即便如此,生长地层的翼旋

转特点可以反映剪切断层转折褶皱活动的特点。据生长地层的形态,也可以区分单剪型与纯剪型断层转折褶皱作用。例如单剪型的背斜后翼见地层超覆现象,而纯剪型的背斜后翼见典型的向上变窄的生长地层。112　断层传播褶皱

11211　断层传播褶皱的几何学与运动学特征

断层传播褶皱是在断层端点处的褶皱,褶皱作用吸收了滑动量。它的基本特点是:形态不对称,前翼陡、窄,后翼宽、缓;向斜“固定”在断层端点处;随深度加大褶皱越来越紧闭;背斜轴面的分叉点与断层端点在同一地层面上;背斜轴面在断面上的终止

点和断层转折点之间的距离即是断层的倾向滑动量;断层滑动量向上减小。

目前,对断层传播褶皱已经提出了大量的几何学与运动学模型。早期的模型如Suppe 和Med 2wedeff (1990)的恒定厚度与固定轴面模型[7]。恒定厚度模型中褶皱为平行褶皱,即层厚守恒,褶皱枢纽为棱角状;固定轴面模型中前翼背斜轴面固定,因此,前翼可以发生加厚或减薄。随后,提出并广泛应用了三角剪切模型[17～20],如Erslev (1991),Hardy 和Ford (1997),Allmendiger (1998)的模型。自断层端点向外的三角形区发生了分布式剪切,从而形成了三角剪切褶皱。在三角剪切区内,在变形过程中面积守恒,而层长、层厚不守恒,前翼地层倾角向下增大。应用该模型,可以对位移场及褶皱形态进行直接计算。这种计算是采取叠代方式完成的,因此不能像Suppe 和Medwedeff (1990)的方法那样进行图解或分析[7]。

至于究竟是哪一种断层传播褶皱机制,根据生长地层的形态可以进行判断[32,33]。在生长断层传播褶皱中,前翼发育向上变窄的生长三角;后翼由于轴面迁移,发育两个相向的生长三角夹持着其间的平坦的顶角朝下的倒三角形。而在生长三角剪切褶皱中,前翼生长地层呈扇状变化。

断层传播量(P )与滑动量(S )的比值对褶皱形态也有较大影响。当P/S 较小时,往往产生陡的紧闭的前翼,还伴随前翼的加厚;当P/S 较大时,在浅部产生前翼较缓的褶皱,且无明显加厚[19,20]。11212　前陆基底卷入型断层传播褶皱

在前陆构造环境,也常发育基底卷入式变形(图2)。这是在盖层或盖层2基底分界面(包括少量基底岩石)附近由基底断层的位移向上传递而形成的构造,同时卷入了盖层和基底两套地层;褶皱形态主要

在盖层中表现出来;导致构造发生的原因是基底断层(主断层)的活动[56]。其主要特点是(图2):与一条错断基底并进入盖层的主断层有关,该断层可以消失于盖层中;在地表通常呈单斜构造;在横剖面上通常具有较大的构造起伏,而沉积盖层可能连续;当主断层的上盘被抬升时,覆盖在基底错断边缘之上的盖层形成褶皱的陡翼,陡翼地层可能倒转;盖层的变形集中在陡翼,陡翼可以缩短,也可以伸长;在主断层的上盘,盖层与基底在变形过程中可以固结在一起,也可分离;基底可呈刚性块体,也可被褶皱或剪切;变形主要存在于盖层内部向上变宽的三角带内。

导致前陆基底卷入型构造变形复杂的原因有:基底可以变形,也可不变形;盖层与基底可以分离,也可以不分离;基底断层的断面可以弯曲,也可以不弯曲。这样给几何学模型与运动学模型的建立带来

了困难。主断层位移量向变形带传递的可能机制包括:盖层中三角变形带;基底中次级冲断层;基底中三角变形带。

对于基底断层向上传播,Narr 和Suppe 提出了断层2断层2褶皱(轴面)三联点向上传播的褶皱模型[57],在断层下盘由于剪切的发生形成了单斜,断层上盘由于抬升形成褶皱,其前翼平行于下伏的上部基底断层面。

Mit ra 提出了基底卷入型构造的几何学与运动学端员模型[56],包括刚性基底或部分刚性基底条件下基底卷入型断层传播褶皱模型、基底卷入型断层

转折褶皱模型或混合模型,并将其应用于美国落基

山以东前陆地区大型基底隆起带的构造解释。Mc 2Connell 则应用固定枢纽的断层传播褶皱模型来对这些构造进行解释[58]。113　滑脱褶皱滑脱褶皱是在一个或多个滑脱层之上形成的收缩背斜(Dahlst rom ,1990)[59]。它的形成是沿层平行断层的位移传递到上盘地层的褶皱之中,因此,它与冲断层断坡无直接关系,而与滑脱断层之上的分布式变形有关。它有4个基本特征:底部软弱层,在褶皱核部发生加厚;底部滑脱断层;褶皱发生前的能干性地层,在变形过程中厚度、长度不变;同生长地层向褶皱顶部厚度减薄,褶皱翼呈扇状旋转。一般地,当底部软弱层厚度较大时,滑脱断层之上形成的对称或不对称褶皱称为滑脱褶皱;当底部软弱层厚

度很薄时,滑脱断层之上形成的具陡翼的对称褶皱被称为突发或抬离褶皱[13],

这是在背斜核部滑脱层

图2　大角盆地东牧场溪隆起相关构造变形几何形态解释图

(据Mit ra ,1998)

Fig.2　Interpretation of the geometry of the structural deformation in East Grassland Creek uplift in Bighorn Basin (after Mitra ,1998)

发生等斜式褶皱而形成的,当其具有平的脊部时也称为箱状褶皱。

滑脱褶皱是一种常见的褶皱类型。无论是在褶皱2冲断带,例如在侏罗山、落基山、天山、龙门山等山前地区,还是在墨西哥湾、巴西海外、西非海外的盐席前缘,或是在进积型三角洲前缘(例如玛哈坎三角洲),都广泛发育,也是一种常见的聚油构造样式。滑脱褶皱主要通过翼旋转方式生长,在生长地层中仅可见小的生长三角[23]。也有通过膝折带迁移方式生长的滑脱褶皱,这时可以见到明显的生长三角。在通常情况下,滑脱褶皱是以翼旋转为主、膝折带迁移为辅的联合作用机制而形成的。由于滑脱褶皱核部发生了塑性加厚,其层长或层厚发生了变化,因此,滑脱褶皱的形态与下伏断层的几何形态之间就有多种定量关系,这就给建立滑脱褶皱的几何学与运动学模型增加了很大困难。早期的模型只考虑滑脱褶皱的最终形态,而不考虑运动学过程,如Dahlst rom(1990)的模型[59]和Epard和Gro shong(1993)的模型[24]。Homza和Wallace(1995)的模型开始考虑尖棱状膝折褶皱的运动学特征[25],滑脱层的深度或固定或变化;Po blet和McClay(1996)的模型适用于单个滑脱层之上的变形[27]。在Poblet和McClay的模型中:

断层滑动量S=L b(1-cosθb)+L f(1-cosθf)(4)

褶皱幅度U=L b sinθb=L f sinθf(5)

其中,L f,L b分别为滑脱褶皱前、后翼的长度,θ

f,θb分别为滑脱褶皱前、后翼的地层倾角。Poblet 和McClay的模型特别讨论了与滑脱褶皱作用相关的生长地层[26,27],根据生长地层的形态(例如呈扇状或发育生长三角)可以确定褶皱的机制。

对滑脱褶皱而言,核部塑性层的加厚往往伴随向斜区塑性层物质的流动,这种流动是发生在三维空间的。因此,在资料较少的地区,根据剖面上褶皱隆起区的面积及(能干层)缩短量的比值来确定滑脱深度的办法[10]经常是无效的。根据这一方法计算的滑脱深度往往较实际情况要大得多。滑脱褶皱是一种形态简单但运动学历史复杂的褶皱类型,对其进行研究难度较大。例如,塔里木盆地塔北地区的亚肯背斜,地表为一形态基本对称的低幅度背斜,地下构造据该背斜区的高分辨率二维地震剖面为一中新统吉迪克组盐层发生滑脱形成的滑脱褶皱。背斜顶部有探井钻及。但该滑脱褶皱的成因却难以探讨清楚。John Suppe教授用了近5年的时间琢磨其成因机制,最近已基本清楚。由于在一个背斜范围内,物源供给可以看作常量,这样地层厚度的变化基本反映了构造的发育。因此,John Suppe将深度域数据转换成厚度域数据,然后将某一层(例如滑脱层)拉平,看其他层相对于这一层的厚度、高度变化,以及厚度起伏区的面积的变化。即把以前深度域的分析方法在厚度域里进行分析使用。研究结果表明,在剖面上,亚肯背斜底部有018km2的盐底辟;在滑脱褶皱发生之前,背斜区有112km的挤压缩短;生长地层记录着滑脱褶皱的发育过程,亚肯背斜随着时间成正比例方式生长。这一研究实例提供了在资料非常好的地区,滑脱褶皱何时、以何种方式、多大速率进行生长的研究范例。

114　生长断层相关褶皱

生长地层或同构造沉积是在变形过程中沉积发育的地层。因此,它记录着构造变形的时间。对于逆断层而言,断层上盘的同生长地层减薄[32];对于正断层而言,断层上盘的同生长地层加厚[28,60]。就挤压断层相关褶皱而言,生长地层在褶皱翼部厚,而向顶部减薄[61]。这受控于褶皱机制,也与沉积与隆升的相对速率有关;反过来,地震剖面或露头上生长地层的形态就反映出这两个因素的作用。它能确定构造活动的时间,也给出了构造恢复的限定条件。

在沉积速率大于隆升速率时,随着断层相关褶皱的发育,在生长地层中发育由活动轴面与不活动轴面(即生长轴面)限定的三角形区,也称为生长三角。它在褶皱的前翼、后翼不一样,不同的褶皱机制下,其形态也不相同[28,61,62]。一般地,发生膝折褶皱时形成生长三角,翼旋转褶皱时生长地层倾角向上呈扇状减小。

John Suppe建立了生长断层相关褶皱的几何学与运动学模型[28],表示了断层滑动、褶皱、沉积与构造隆升之间的内在关系。

115　断层相关褶皱形成的叠加构造

11511　叠瓦构造

叠瓦构造是褶皱2冲断带常见的构造样式[63,64]。它是两个或两个以上冲断席的叠加[63]。冲断席可以向前破裂方式传播,也可以向后破裂方式传播,也可以是深部的与浅部的断层同时活动。叠瓦式断层转折褶皱构造通常有两个以上断坡,在经过这些断坡时地层的倾角将发生变化,因此,前翼和后翼将出

现多个倾向域(或称为等倾斜区)。Suppe (1983)给

出了简单台阶状逆冲断层发生向前破裂时计算褶皱形态的图表[4]。

在解释这类构造时,John Shaw 应用褶皱矢量的概念来确定具体断层的方位、断层转折角、断层切截(或层)角等[62]。褶皱矢量或褶皱剪切应变是所测量的地层和断层在跨过一个褶皱翼或膝折带时方位变化的角度值。这一概念可用在很多构造的解释中,例如在叠瓦构造中在断层初始切截角发生变化,地层厚度变化,断层向下不归并到主滑脱面等情况下都可以应用。在向前破裂发生时,褶皱矢量上下一致,新断层发生时其上部的断层同时被褶皱;而向后破裂发生时,褶皱矢量上下不一致,新断层的发生不影响其下部的断层。因此,观察断层上、下褶皱矢量是否一致是确定冲断席向前破裂或向后破裂的一个重要依据。同样,生长地层也是判断冲断席传播方式的一个重要依据,愈晚活动的断层其影响的生长地层愈靠上。11512　构造楔构造楔是由两个相连的断层段围限的三角形或楔形断块[65]。这两个断层段可能是两个断坡段,也可能是一个是断坡,另一个是断坪,二者的交点即楔端点。沿两个断层段的滑动调节着楔端点传播引起的变形,形成褶皱[66]。其基本特点是[66,67]:存在同

时活动的前冲断层与后冲断层;褶皱沿固定在楔端点的活动轴面发生;后冲断层下盘的褶皱引起构造幅度加大。构造楔的大小变化很大,大的构造楔是山链前缘的常见构造样式,也就是G ordy 或Jones 所称的三角带[68]。在一个大的构造楔内部,还可以包含若干小的构造楔。构造楔内沿下伏断层的滑动形成断层相关褶皱,当其内部发育多个断层时,常形成双重构造[64]。

初始断层的形态、楔端点的传播方向与褶皱机制影响着构造楔的形态。据此,建立了构造楔的多种几何学与运动学模型[65,67]。同样,借助于生长地层,可以区分构造楔或其他断层相关褶皱引起的变形。11513　干涉构造干涉构造在两个或两个以上单斜式膝折带相交时产生[55,69](图3)。在横剖面上,常在向斜之上形成典型的背斜构造,俗称兔子耳朵构造。多种断层相关褶皱都可能发生膝折带干涉(图3),从而形成各种不同形态的构造[12,69]。例如,在同一断层两个转折点的上方、叠瓦断层上方、或相向倾斜的断层相关褶皱的前翼等部位,都可以见到干涉构造。膝折带的干涉可以出现顺时针或逆时针两种形式。Novoa 等提出了干涉构造的三维几何学模型[69]

。

图3　两次转折的断裂系上膝折带干涉构造的初始状态与演化

(据Medwedeff 等,1997)

Fig.3　Initiation and evolution of kink 2band interference structure above a

two 2bend fault system (after Medwedeff et al.,1997)

a —断层滑动前轴面的初始状态;

b —顺时针干涉几何学;

c —逆时针干涉几何学

2　断层相关褶皱研究方法新进展

211　剖面复原的新技术

构造地质演化剖面广泛应用于构造剖面解释、检验与古构造分析中。例如,要确定构造解释是否合理,构造的形成时间,构造发生改造的时间,或确定构造形成时期与油气生运聚高峰期的匹配关系,就需要对现今构造剖面进行恢复或复原。但传统的层拉平技术或根据厚度及孔隙度2深度关系的回剥技术往往产生很多假象,或者是给出面积不平衡的恢复剖面。对这样的复原剖面,可信度很低且往往产生误导。针对传统方法的缺陷,Nunns (1991)[70],Shaw等(1996)[37],Suppe等(1997)[33], Novoa等(2000)[71]逐渐建立了倾斜剪切复原技术。这一技术不受褶皱机制(例如膝折带迁移、翼旋转等)或构造环境(伸展体制或挤压体制)的约束,其复原剖面反而能为褶皱机制提供信息。这一技术遵循剖面面积守恒原理,在复原的过程中采取平行褶皱轴面的倾斜恢复矢量向下移动进行逐层复原(或称为拉平),倾斜恢复矢量与褶皱矢量大小相等、方向相反,反映原来褶皱应被恢复的方位与大小。在根据地震、井、地表露头建立的剖面上可以直接观察褶皱轴面,从而确定其方位。褶皱轴面通常能满足剖面进行复原的条件,即面积守恒、合乎地质原理[33]。212　二维平衡剖面向三维平衡模型的转变

随着地表制图、钻井及三维地震勘探等不断开展,三维数据急剧增多。同时,计算机的计算能力、可视化技术也不断增强,促进了由二维(平面、剖面)模型向三维模型的转变。断层相关褶皱模型从二维向三维的转变表现在三个方面:断层相关褶皱的三维描述或表征、恢复、正演模拟的新技术不断完善;对断层相关褶皱的自然实例或实验模型开展了大量深入研究;对断层相关褶皱的三维生长发育过程,例如褶皱侧向终止、位移传递带、跨走向的不连续性等的效应或几何学特征已有大量研究。对断层相关褶皱的三维几何学、运动学与动力学特点的研究逐渐加深。

三维复原方法借助于平衡约束条件与变形机制假设来恢复未变形的几何学特点,最近取得较大进展。在前人研究的成果基础上,Rouby等建立了综合的去褶皱与去断层方法[43],应用弯滑、均一倾斜剪切及非均一倾斜剪切等多种去褶皱机制,可以对不同构造环境(挤压或伸展)的复杂的褶皱与断层面进行三维复原。先应用有限三角元最佳拟合法去褶皱,再假设刚体断块运动在平面上通过多边形元对断层位移进行恢复从而去断层。Rouby等的方法可以得到:三维位移场(为褶皱矢量与断层矢量之和),反映变形的运动学;断层滑动方向,可用来分析三维位移总体格架中断块的活动特点;应变特点,对所恢复的面进行应变分析,可以显示地下变形过程,从而确定高应变区域,对油气而言,这些部位常是有利储集体发育区。

Rouby等的方法是对某一个面单独进行复原的,还不能同时对某一变形体同时进行复原。Grif2 fit hs提出的三维弯滑复原新技术达到了这一点[72]。该方法能达到三维体积、在给定的去褶皱方向上线长、层的垂直厚度等在去褶皱过程中守恒,Griffit hs 认为该方法能对断层转折褶皱、断层传播褶皱和滑脱褶皱进行复原。在对德国西北盆地一个褶皱的实例研究中,该方法取得了很好的效果。

213　几何学、运动学模型向力学模型的转变

运动学模型依赖于速度分布,但不一定在力学机制上是完全可靠的。采取力学模拟的手段,可以检验这些运动学模型。近年来,随着计算机计算能力的不断增大,已开发出三维力学模拟软件,如Itasca公司的PFC3D软件(Particle Flow Code in Three Dimensions)[73]。该软件应用固体力学原理,采取特征元方法可以进行固体材料变形的数值模拟。St rayer等应用该软件对冲断系统进行了三维力学数值模拟[45],对冲断层的运动学及力学作用过程开展定量研究,研究表明,冲断层侧向传播较缩短作用要快,冲断位移与传播长度之比为615%;冲断层在横剖面内运动时,往往也有向面外运动的趋势。

Cardozo等建立了断层传播褶皱的力学模型[74],并将其与三角剪切运动学模型进行对比[17～19]。断裂作用与传播褶皱作用同时发生的力学过程,受控于三个相互关联的参数,即断层的滑动量,断层的传播量,断层端点前方岩石的内部应变。对不可压缩的材料而言,力学模型得到的褶皱几何形态、有限应变及速度场与三角剪切运动学模型的结果完全一致。对可压缩的摩擦材料而言,力学模型在断层端线前方形成一个三角形剪切带,在褶皱后翼产生一个共轭剪切带,两者都随断层端线的传播而迁移;共轭剪切带与断层倾向相反,形成一个缓倾的背斜形后翼,但断层并没有发生转折[74]。

地层的力学特征或其构造岩性单元是影响岩石变形的重要因素[75]。断层相关褶皱的几何学、运动学特征及力学机制都受其控制。因此,对岩石地层力学特性的分析也非常重要。

3　断层相关褶皱理论应用研究新进展

311　在工程地质与地震灾害预报方面的应用断裂在活动过程中,在其转折点的上方或传播端点的前方将形成褶皱。根据褶皱的几何学与运动学特点可以推测隐伏其下的盲冲断层的活动特点。因此,断层相关褶皱的原理与方法在工程地质、地震灾害预报方面获得了广泛应用并取得了极大成功[38,47,50,51,76]。

太平洋两岸是地震强烈活动带。例如,台湾西部1994年的大地震[76],美国加州的频繁地震活动等[50,51]。在断层滑动速率、地震震级、平均地震滑动量、破裂面积之间可以建立定量关系[38],从而预测地震周期、发震时间等。例如,Dolan等根据南加州地震活动特点[38],得出地震震级M W=4156+ 0186lg A,M W=6130+1191lg D,A、D分别是破裂面积(km2)及沿断面的平均滑动量(m)。

312　在油气勘探开发中的应用

断层相关褶皱的原理与方法在油气勘探与开发领域获得了极大的成功[65]。表现在三个方面:(1)在资料较少或品质不好的地区,可以建立构造模型,根据构造模型预测地下构造的形态,为确定圈闭服务,这一点在造山带与盆地结合部位的前陆地区获得了广泛的应用,例如,在南美安第斯山前、落基山前、天山两侧等地区[77];(2)在油田开发过程中,预测强应变带或裂缝发育区,例如,经过断层转折后地层将被褶皱,遭受一次变形,经过多次断层转折,将遭受多次变形,那么确定经历多次转折的变形区域就可以确定强应变区;断层传播褶皱的前翼、背斜轴面等部位常是裂缝发育区,有优质储集体分布;(3)对已勘探开发的老油区进行重新检验,随着探井、三维地震等资料的大量增多,有必要重新认识或修正原来的构造模型,改良开发方案,提高油田采收率,这已成为世界油气工业的一种趋势,并已获得良好的开端[78～88]。

中国在天山两侧,西昆仑山前,祁连山前,龙门山前等前陆盆地的构造研究中,应用断层相关褶皱的原理与方法取得了明显效果[77,89～93]。例如通过研究活动构造变形来剖析发震断层的运动学特点,如对1906年玛纳斯地震断层的研究[89,90]。通过结合地表地质与地下地震资料来解释山前带的构造特点,从而落实构造模型,在克拉2号气田,迪那2号气田,霍尔果斯油田,青西油田等的发现过程中发挥了重要作用[91～93]。

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褶皱与断层

（十八）读地层剖面示意图，回答问题。(13分) 沉积地层剖面以及其中的断层、褶皱等各种地质现象，就像一本地质历史教科书，记录了地壳发展、演化过程中发生的一系列事件，是我们了解地壳发展演化的窗口。 51．判断地层剖面示意图中出现的岩石按成因划分各自所 属的岩石种类，并简述其所属岩石种类的特征差异 52．已知石灰岩、页岩、砂岩分别是深海、浅海、河湖沉 积的产物。根据该地层剖面岩层顺序，说明C层所处的 海陆环境，并分析从A层到C层地层形成的过程中海平 面升降的变化 53．判断下列地质事件发生的先后顺序为⑤→ → → → ①断层的发生②砂岩沉积③页岩沉积④岩浆的侵入 ⑤页岩层与石灰岩层间侵蚀面的侵蚀作用 54．根据该地层剖面，归纳该地区地壳演化过程中内外力地质作用的各种表现。 内力作用表现：_________________________________________________________________ 外力作用表现：________________________________________________________________ （十九）读某地区等高线图回答问题。（10分） 55．C处为地形，其相对高度不低于米。 56．图示地区地质构造是。 57．甲地的地形是。从岩性判断，甲地可能为 地貌，地表可以见到、等地貌类型。 建设铁路时可能需要解决由于地下多而造 成的隐患问题。 58．该地区地质历史经历了古生代、中生代和新生代， 新生代第三纪早期的地壳运动统称为运 动，新生代第四纪发生了和人类出现 两个重大事件。 （四）读地层剖面示意图，回答问题。(13分) 51、花岗岩属于侵入岩（岩浆岩），（1分）砂岩、页岩和石灰岩属于沉积岩；（1分）侵入岩结晶充分，晶体颗粒较粗；（1分）沉积岩有明显的层理构造，（1分）含有化石。（1分） 52、C层表示该区为陆地环境；（1分）A层到C层地层形成的过程中海平面下降。（1分） 53、⑤③②④①；（2分） 54、内力作用表现：断层、地壳的升降运动、岩浆活动（2分） 外力作用表现：沉积地层、侵蚀面的形成（2分） 化；有利于减轻环境压力（3分） （五）读某地区等高线图回答问题。（10分）

地质构造常识(节理、劈理、断层、褶皱)

【转】地质构造常识（节理、劈理、断层、褶皱） 转载自：李传转载于：2010-11-26 12:18 | 分类：百科知识阅读：(1) 评论：(0) 一、节理 （一）基本概念 1、节理：岩石受力作用形成的破裂面或裂纹，称为节理，它是破裂面两侧的岩石没有发生明显位移的一种构造。 节理的产状也可用走向、倾向和倾角进行描述。 2、节理组和节理系：在同一时期，同一成因条件下形成的，彼此相互平行或近于平行的一群节理叫节理组；在同一构造应力作用下，形成有规律组合的节理组，叫节理系。 （二）节理分类 1、按节理的成因分类 节理按成因可分为原生节理、构造节理和表生节理。 (1)原生节理：指岩石形成过程形成的节理，如玄武岩的柱状节理 (2)构造节理：是岩石受地壳构造应力作用产生的，这类节理具有明显的方向性和规律性，发育深度较大，对地下水的活动和工程建设的影响也较大。构造节理与褶皱、断层及区域性地质构造有着非常密切的联系，它们常常相互伴生，是工程地质调查工作中的重点对象(相对于节理、表生节理)。 (3)表生节理：又称风化节理、非构造节理，是岩石受外动力地质作用(风、水、生物等)产生的，如由风化作用产生的风化裂隙等，这类节理限在空间分布上常局限于地表浅部岩石中，对地下水的活动及工程建设有较大的影响。 2、按力学性质进行分类 (1)张节理:在垂直于主张应力方向上发生张裂而形成的节理，叫张节理。张节理大多发育在脆性岩石中，尤其在褶皱转折端等张拉应力集中的部位最发育，它主要有以下特征： 裂口是张开的，剖面呈上宽下窄的楔形，常被后期物质或岩脉填充； 节理面粗糙不平，一般无滑动擦痕和磨擦镜面； 产状不稳定，沿其走向和倾向都延伸不远即行尖灭； 在砾岩或砂岩中发育的张节理常常绕过砾石、结核或粗砂粒，其张裂面明显凹凸不平或弯曲； 张节理追踪X型剪节理发育呈锯齿状。 (2)剪节理：岩石受剪应力作用发生剪切破裂而形成的节理，叫剪节理，它一般在与最大主应力呈45°夹角的平面上产生，且共轭出现，呈X状交叉，构成X 型剪节理。它具有以下特征： 剪节理的裂口是闭合的，节理面平直而光滑，常见有滑动擦痕和磨光镜面； 剪节理的产状稳定，沿其走向和倾向可延伸很远； 在砾岩或砂岩中发育的剪节理常切砾石、砂粒、结核和岩脉，而不改变其方向；剪节理的发育密度较大，节理间距小而且具有等间距性，在软弱薄层岩石中常常密集成带出现。

断层的组合类型

?断层很少单独出现，常由多条断层成带状组合在一起，延长可达数百至上千公里，形成断裂带，一般与褶皱带伴生。逆断层可组合形成迭瓦式构造；正断层可组合形 成阶梯状断层、地堑和地垒等。 ?迭瓦式构造：许多条大致平行的断层，倾向一致，老岩层依次逆冲覆盖在新岩层之上，状似迭瓦。它常同强烈褶皱伴生，断层走向与枢纽平行。标志该区经历过强烈 挤压。 ?阶梯状断层：许多条大致平行的正断层，倾向一致，断块呈阶梯状排列。 ?地堑和地垒：由两条和多条正断层（或逆断层）组成。相邻正断层倾向相向，中间断块下降，形成地堑；相邻正断层倾向相背，中间断块相对上升，形成地垒。如汾渭河谷就是新生带形成的大型地堑。

断层活动的特征会在产出地段的有关地层、构造、岩石或地貌等方向反映出来，这些特征即所谓的断层标志，它是识别断层的主要依据。 ①地貌标志--断层崖及断层三角面等；山脊及水系的错开或突然转折；泉、溶洞或湖泊的串珠状分布等。 ②构造标志--线状或面状地质体被错移、中断等。 ③地层标志--地层的重复和缺失。

?④断层擦面和构造岩 ? a 磨擦镜面(断盘沿断层面发生滑动，在坚硬的岩石表面上形成局部性的光滑面)、擦痕(由坚硬而细小的岩屑刻划而出的较为均匀细密的凹凸线条)、阶步(与擦痕近于垂直的台阶状起伏)。 ?擦痕一端深，一端浅，由深至浅的方向指示对盘移动的方向。 ?阶步：由缓坡到陡坡，指示对盘移动方向。 ? b 断层构造岩 ?碾碎、变形、重结晶，是断层存在的标志。 ?断层角砾岩：若角砾大小不一、棱角分明，无定向排列，胶结物多来自外源物质示正断层； 若角砾有一定程度的圆化，或呈凸镜状，具定向排列，示逆断层或平移断层。 ?碎裂岩和糜棱岩仅见于大型逆掩断层和平移断层中。 ?⑤断层带中的构造强化现象：产状的急剧变化、片理化、节理化、揉皱等。 ?⑥牵引构造。 ?⑦岩脉、矿脉、蚀变带的线状分布。 ? 5.断层形成时代的确定 ◆①.断层切断地层或岩体，则断层形成时代在被切断的最新地层或岩体之后。 ◆②.若有角度不整合覆盖断层，则形成于不整合面上最老地层时代之前。 ◆③.断层中贯于岩脉、矿脉，则早于岩脉或矿脉形成的时代。 ◆④.有几条断层交切时，被切断的断层形成时代早。 ◆⑤.若断层与邻近的褶皱有力学成因联系，则断层形成时代与褶皱大致相同。 ? 6.断裂构造与矿产的关系 断裂对矿产的形成和富集可以起到建设性的作用，也可以起到破坏作用。 ?（1）对内生矿产来说，断裂构造可以是含矿溶液的通道，也可以是含矿溶液发生沉淀、聚集或提供交代成矿作用的有利场所。 ?（2）对于沉积矿产来说，大型断陷盆地常有利于煤、石油、盐类矿产的形成。 ?（3）对已形成矿产后期断裂可以切穿矿体，使矿体错动位移，造成矿体的重复和缺失，也可以使矿体流散（石油、天然气等），或使一盘出露地表而遭受剥蚀。 ?7.深大断裂： ?根据断裂切割深度分为 ?岩石圈断裂：切穿岩石圈达到软流层，常是板块构造边界； ?地壳断裂：切穿地壳达到莫霍面，控制着岩浆和成矿带的分带性； ?基底断裂：切穿硅铝层达到康氏面，沿断裂可有酸性和碱性岩浆带； ?盖层断裂：切穿沉积盖层，达到变质基底顶面； ?层间滑动断裂：深浅不一，规模不一。

褶皱与断层

褶皱与断层 一、嵩山基本构造特征 中朝淮地台的南缘，嵩起台陆，相继的运动为嵩阳运动——中岳运动——少林运动-——燕山运动——因爱运动。以皱为主，总体呈近东西向，一系列背斜、向斜、穹窿构造，契山大向斜，嵩山大背斜，断裂以北西、南动向为主，有两条大断裂：唐岳庙断裂、无指令断裂，将嵩山分为：少室山、太室山、五指岭。矿产资源丰富（煤、铁、铝土、耐火粘土等）。 二、构造类型 1、褶皱 岩层弯曲现象称为褶皱。岩层在构造运动作用下，或者是在地应力作用下，改变了岩石原有状态，不仅使岩层发生倾斜，而且大多数形成各种各样的弯曲。褶皱是岩层塑性变形的结果，是地壳中广泛发育的地质构造的基本形态之一。褶皱的规模可以长达几十到几百千米，也可以小到在手标本上。褶皱构造指一系列弯曲的岩层，而把其中一个弯曲称褶曲。褶曲可分为背斜和向斜。 中岳庙后斜歪背斜 褶曲的要素：1、核：褶曲的中心部位。2、翼：指褶曲核部两侧的岩层。3、轴面：平分褶曲两翼的假象平面。4、枢纽：褶曲岩层的同一层面与轴面的交线。 5、轴：轴面与水平面的交线。 6、褶曲两翼会合的部分，即从褶曲的一翼转到另一翼的过渡部分。区分背斜和向斜的方法：根据组成褶曲核部和两翼的岩层

的新老关系来区分，即褶曲的核部是老岩层，而两翼是新岩层，就是背斜；相反，核部是新岩层，两翼是老岩层，就是向斜。在中岳庙后的少顶山后沟由一个高约62米的斜歪背斜，属张性解理，向北倾斜。 1、断裂 地壳中岩石，特别是脆性较大和靠近地表的岩石，在受力情况下容易产生断裂和错动总称断裂构造。 A、节理 几乎在所有岩石中都可看到有规律的、纵横交错的裂隙，称节理。节理即断裂两侧的岩块沿着破裂面没有发生或没有明显发生位移的断裂构造。节理的长度、密度相差很悬疏。沿着节理劈开的面称节理面。节理面的产状和岩层的产状一样，用走向、倾角和倾向表示。 分类：按成因分为构造节理和非构造节理。 根据节理与所在岩层的产状要素的关系分为走向节理、倾向节理、斜向节理、顺层节理。 根据节理的走向与所在褶曲枢纽关系分为纵节理、横节理、斜节理。 根据产生节理的力学性质分为张节理、剪节理。 B、断层 岩块沿着断裂面有明显位移的断裂构造称为断层。断层的规模有大有小，所波及的深度有深有浅（深可切穿岩石圈或地壳，浅可切穿盖层或只在地表）；形成的时代有老有新；有的是一次构造运动的结果，有的是多次构造运动的结果；有的已不活动，有的还在继续活动；形成断层的力学性质或张或压或剪，各不相同。 按两盘相对运动的方向，断层可分为基本的三类；正断层、逆断层和平推断层。上盘相对下降、下盘相对上升的断层称正断层，断层面倾角一般较陡。上盘相对上升、下盘相对下降的断层是逆断层，断层面倾角变化较大，从陡倾到近水平。一系列低角度逆断层组合起来，被冲断的岩片就象屋顶上的瓦片那样一个叠一个，可形象地称为叠瓦状构造。如果断层两侧的岩石不是沿断层面上下移动而是沿水平方向移动，则称平推断层。如果把这三类断层与形成的构造应力联系起来，通俗地说，正断层由拉张应力引起，逆断层是挤压应力的结果（故常造成地壳的缩短），平推断层则与剪切应力有关，其断层面常近直立。 识别断层的标志（1）断层滑面（2）断层擦痕（3）断层破碎带（4）断层角砾岩（5）断层中断(6)岩层重复和缺失（7）断层涯等。

同沉积褶皱与断层的特点

同沉积褶皱（syndepositional fold）又称同生褶皱，是在沉积作用过程中形成的褶皱。由于沉积时背斜顶部同沉积褶皱相对上升，因此岩层厚度和岩相有变化：背斜顶部厚度变小，颗粒较粗，甚至有沉积间断。组成褶皱的各个层的弯曲程度自上而下逐渐加大，形成顶薄褶皱。 同沉积背斜（syndepositional anticline）指与沉积作用同时进行的褶皱作用，使局部地层隆起而形成的背斜构造。它具有上缓下陡的构造形态，上部与下部构造形态常不吻合，岩层厚度由构造轴部向两翼增厚，岩性由轴部向两翼变细等特点。指与沉积作用同时伴随缓慢地壳运动而隆起的背斜构造。 生长断层(同沉积断层) 又称同沉积断层(synsedimentary fault)或同生断层(contemporaneous fault)。断层作用与沉积作用同时并持续进行的断层；往往是控制断陷盆地发育的边界断层,一般为正断层。生长断层的标志有：断层两盘的沉积厚度极不一致,下降盘沉积厚度大、层序全；边界断层的上升盘遭侵蚀破坏,成为沉积物补给区,因而在盆地边缘堆积物粗大,甚至有沿断层堆积的角砾岩和磨拉石建造分布。 同沉积断层又称生长断层是指与沉积作用同时活动的断层，一般发育于沉积盆地的边缘，具有正断层性质。盆地所在为断层的下降盘，其地层厚度明显大于断层的上升盘，且断距随深度而增大，即地层时代愈老，断距愈大。 在同沉积正断层控制下，沿断裂走向上在其下降盘常发育一系列逆牵引背斜(又叫滚动背斜)，逆牵引背斜的成因主要与尚未完全固结的下降盘地层在断裂发育过程中在自重作用下的“回顾”，或和铲形断层在深部顺层滑动有关。该类油气聚集带一般均能形成丰富的油气聚集，如我国东部的渤海湾等盆地、墨西哥湾、尼日尔三角洲 其油气聚集的有利因素主要有：①其下倾方向即为油源区，能提供丰富的油气源； ②下降盘砂层数增多、厚度增大；③圈闭形成时间早，滚动背斜在沉积期间即开始发育；④断层可作为油气通道使深部的油向上运移，也可起封闭作用。

水利工程地质 断裂构造·褶皱构造·活断层对工程建设的影响

水利工程地址讨论课 一：断裂构造对工程建设的影响 断层与工程建设 进行工程建筑、水利建设等，必须考虑断层构造。例如水库、水坝不能位于断层带上，以免漏水和引起其他不良后果；大型桥梁、隧道、铁道、大型厂房等如果通过或坐落在断层上，必须考虑相应的工程措施。因此凡是重大工程项目都必须据有所在地区的断裂构造等地质资料，以供设计者参考。 断层的工程地质评价 1、断层的力学性质：受张力作用形成的断层，其工程地质条件比受压力作用形成的断层差。但压力作用形成的断层可能破碎带的宽度大，应引起注意； 2、断层位置与线路工程的关系，一般说来线路垂直通过断层比顺着断层方向通过受的危害小； 3、断层面的产状与线路工程的关系：断层面倾向线路且倾角大于10o的，工程地质条件差； 4、断层的发生发展阶段：正在活动的断层(如新构造运动剧烈、地震频繁地区的断层)，对工程建筑物的影响大，有些相对稳定的断层，影响较小，但要考虑到复活的可能， 5、充水情况：饱水的断层带稳定性差； 6、人为影响：有些大的水库，可使附近断层复活，不可忽视。 举例

晋江—永安断裂带在泉州盆地深部和浅部均有强烈的表现,对泉州市的工程建设造成一定影响。 断裂相关的不良地质对工程建设的影响 在泉州盆地边缘进行工程建设时应进行地质灾害评估,对有直接危害的大、中型滑坡体和危害程度大的崩塌区,应避开为宜;对危害程度较轻的滑坡体和崩塌区,应采取防治措施。 二：褶皱构造和工程建设的关系、 褶皱构造：褶皱是岩层弯曲形成的构造。在地壳岩石中褶皱弯曲的规模差别很大，从显微构造直到巨大的构造盆地和地槽带均属褶皱构造。在松散的沉积物，沉积岩，各类变质岩，甚至某些火成岩中的原生流动构造，都有褶皱发育，这说明褶皱可由多种压力环境下形成，其形态多种多样。褶皱构造的基本类型主要有两种：背斜和向斜。背斜的特征是岩层向上弯曲，中心核部较老，两侧岩层依次变新；向斜则相反，岩层向下弯曲，核部较新，两侧依次变老。如岩层未经剥蚀，则背斜成山，向斜成谷，地表仅见到最新地层。若岩层受剥蚀，则地表可出现不同时代的地层露头。 和工程建设的关系：褶皱构造对工程的影响程度与工程类型及褶皱类型、褶皱部位密切相关，对于某一具体工程来说，所遇到的褶皱构造往往是其中的一部分，因此褶皱构造的工程地质评价应根据具体

图中褶皱构造的类型及其形成的地质时代汇总

1、分析图中褶皱构造的类型及其形成的地质时代. 2、分析图中F1和F2断层的性质及其形成的地质时代. 3、简要分析图区内的构造发展史. 血刺小巷尕X2014-11-21 优质解答 1 背斜二叠纪之后侏罗纪之前 2 F1 正断层二叠纪之后白垩纪之前 F2 逆断层二叠之后白垩之前 3 奥陶纪至二叠纪沉积接着形成背斜接着断层发育然后岩浆岩侵入最后沉积白垩系地层 追问： 麻烦解释在具体点谢谢追加分 追答： 1 背斜因为褶皱核部为老地层翼部为新地层。年代褶皱上一直有二叠系地层，后与侏罗系呈角度不整合接 触故可确定时间 2 F1 正断层（可以根据褶皱的核部在断层下盘变宽说明下盘抬升）时间应该是二叠纪之后 同时断层切割花岗岩（花岗岩切割了侏罗系地层）说明是在侏罗纪到白垩纪之间；同理也可以判断F2断层时 间是二叠之后白垩之前 3 奥陶纪至二叠纪沉积接着形成背斜接着断层发育侏罗纪至白垩纪时期本区再次 沉降接受沉积，期间有花岗闪长岩体侵入

构造地质学，综合分析题，这个答案怎么写得，最好是标准答案。

Metroid_Snake |浏览14 次 2015-01-15 21:50 2015-01-16 10:45 最佳答案 除去早第三纪外，地层从老到新为奥陶纪、志留纪、泥盆纪，断代缺失石炭纪、二叠、三叠纪地层，上覆不整合接触侏罗纪、白垩纪地层。 志留纪地层两侧对称，为一褶皱； 中间新，两翼老，为一向斜； 一般同一海拔下向斜核部越窄，剥蚀程度越高。南西一侧核部泥盆纪地层窄，因此，南西一侧表示断层两盘中相对上升的一侧； 地层无相对移动，不具左、右行平移性质，非斜滑断层，为单纯上、下位移的正断层或逆断层； 根据侏罗纪、白垩纪地层走向及空间展布形态，判断其为正断层，倾向为北东。 因此，1）的答案为NE；北东；2）就是上面写的就行。

褶皱节理断层

褶皱、节理、断层 或者长按下方二维码识别获得更多精彩文章老朋友请 点击右上角分享到朋友圈?动图更多矿物、宝石、地学、矿 产信息请点击公众号菜单中的往期精彩-精彩原创、精彩好文矿业在线QQ群号：273655701 商务合作微信号： banyo615中小型构造行迹——褶皱岩层在构造运动作用下，因受力而发生弯曲，一个弯曲称褶曲，如果发生的是一系列波状的弯曲变形，就叫褶皱。褶皱的面向上弯曲，两侧相背倾斜，称为背形;褶皱而向下弯曲，两侧相向倾斜，称为向形。如组成褶皱的各岩层间的时代顺序清楚，则较老岩层位于核心的褶皱称为背斜;较新岩层位于核心的褶皱称为向斜。正常情沉下，背斜呈背形，向斜呈向形，是褶皱的两种基本形式。单个褶皱大者可延伸数十千米，小者可见于手标本或在显微镜下才能见到。大连滨海国家地质公园平卧褶皱景观褶皱要素 (1)核，褶皱的中心岩层； (2)翼，泛指核部两侧比较平直的岩层； (3)枢纽，同一褶皱面上最大弯曲点的连线； (4)轴面和轴迹，轴面为各相邻褶皱面的枢纽联成的面，可以是平面，也可以是不规则的曲面，轴面与任何面的交线称为该面上的轴迹。

褶皱的要素分类 一般依据褶皱的位态或其在空间的产状和褶皱的形态进行几何分类。 1、位态分类或产状分类根据单个褶皱的枢纽及轴面的产状分为： ①直立水平褶皱，轴面近于直立(倾角80°～90°)，枢纽近于水平(0°～10°)； ②直立倾伏褶皱，轴面近于直立，枢纽倾伏角10°～70°； ③倾竖褶皱，轴面和枢纽均近于直立； ④斜歪水平褶皱，轴面倾斜(倾角20°～80°)，枢纽近水平； ⑤斜歪倾伏褶皱，轴面倾斜，枢纽倾伏； ⑥平卧褶皱，轴面和枢纽均近于水平； ⑦斜卧褶皱，轴面和枢纽的倾向和倾角基本一致，轴面倾角20°～80°。根据褶皱轴面和枢纽产状的分类2、根据形态分类 根据组成褶皱的岩层厚度变化或各层的曲率变化，利用层的等斜线型式来表示。 ①等斜线在背形中成正扇形向内弧收敛，即内弧的曲率比外弧的大。 ②等斜线互相平行，层的厚度在转折端明显大于翼

断层相关褶皱

断层相关褶皱理论的发展概要 自从Rich(1934)研究阿巴拉契亚前陆冲断褶皱带以来，在70多年的时间里，人们对冲断推理构造及断层相关褶皱进行了大量的理论研究与实践，发现地壳浅部的褶皱变形与下伏断层的滑移有关。Suppe(1983)发表的《断层转折褶皱的几何学与运动学》一文，详细地阐述了断层转折褶皱的几何学特征，提出了上盘褶皱与下伏相关断层滑移之间的定量关系，为前陆冲断褶皱带的几何学与运动学分析奠定了基础。随后断层相关褶皱理论被广泛应用在前陆褶皱冲断带构造研究中。经过多年的努力，人们相继总结了断层转折褶皱、断层传播褶皱和滑脱褶皱的构造模型和成因机制，为定量化分析和研究前陆褶皱冲断带构造几何学和运动学提供了理论依据(Suppe和Medwedeff，1990；Jamison，1987；Shaw等，2005)。 本次报告在课堂学习以及查阅前人文献的基础之上，概要的阐述断层转折褶皱、断层传播褶皱和断层滑脱褶皱的几何学特征以及运动学特征，并简要的说明如何利用断层相关褶皱的角度参数关系图和滑移图来解译地震反射图中的断层相关褶皱。 二、断层相关褶皱的基础理论 1.断层相关褶皱的分类 我们将形成机制与断层活动有成生关系的褶皱称之为断层相关褶皱。根据断层性质可将断层相关褶皱分为与逆断层相关的断层相关褶皱和与正断层相关的断层相关褶皱。在自然界中，断层相关褶皱按照形成机制可分为三种类型：断层转折褶皱、断层传播褶皱、断层滑脱褶皱。而且这三种类型都已经建立了较为成熟的几何学与运动学模型。 ①断层转折褶皱：由于断层转折弯曲，断层上盘岩石在下伏断层转折部位发生运动时形成的褶皱。②断层传播褶皱：由于断层产状改变，逆冲断层由深部层位向浅部层位扩展时，由于应力的减弱，断裂变形被褶皱变形所取代，在其前锋断层端点处形成传播褶皱。③断层滑脱褶皱：也称为滑脱褶皱，与断层传播褶皱相似，形成于断层端点，但与断坡无关，是发育在平行层面的滑脱面或冲断层之上的褶皱。 2.断层转折褶皱 ⑴断层转折褶皱的几何学模型

断层相关褶皱 (1)

现代地质构造学 读书报告 题目：断层相关褶皱（读书报告）姓名： 专业：地质工程 学号： 学院： 指导老师： 2014年月

断层相关褶皱（读书报告） 通过对断层相关褶皱有关的书籍、文献和相关网络资料的阅读与理解，学到了很多新的知识，也对断层相关褶皱有了自己的认识与理解。 一、断层相关褶皱的相关概念及认识。 通过课本的阅读我了解到在断层作用过程中所形成的褶皱或与断层作用有关的褶皱都可称为断层相关褶皱。然而断层相关褶皱又进一步被划分为断层转折褶皱、断层传播褶皱、滑脱褶皱。 1.断层转折褶皱 SuPPe(1983)建立了断层转折摺皱的几何学和运动学模型，断层(台阶状断层)由下断坪(水平断面，位于较低层位)、断坡(倾斜断面)、上断坪(水平断面，位于较高层位)组成。当上盘地层通过断坡时发生褶皱，形成断层转折褶皱。大邑背斜深部构造样式主要是断层转折褶皱及在断层转折褶皱产生过程中，在断坡处引发的突发构造和在上断坪处产生的次级断层构成。 以单个台阶状断层产生的断层转折褶皱为例(图1)，图中轴面A 、B(固定轴面)终止于下盘的X 、Y 点，轴面A ‘、B ’(活动轴面)终止于上盘的X ‘、Y ’点，当地层沿断层运动时，轴面A 、B 相对于下盘保持静止，上盘地层在通过轴面A 、B 时发生变形，轴面A ‘、B ‘则随着上盘地层一起运动，上盘地层在通过轴面A ‘、B ’时不发生变形；在断层开始位移的时候，首先形成两个膝折带A 一A ‘、B 一B ’(图1. a)，随着位移的增加，两个膝折带的宽度增加，构造幅度增大，背斜平顶宽度减小(图1. b)；当点Y ‘到达点X 时，轴面B ‘突然停止随上盘的移动，并在X 点固定于下盘，而轴面A 从下盘点X 被释放，开始随上盘点Y ’运动，这时，构造幅度与膝折带A 一A ‘、B 一B ’的宽度达到最大，背斜平顶宽度达到最小，这时轴面A 、A ‘为活动轴面，轴面B 、B ‘为固定轴面(图1.c 。)；位移持续进行时，背斜的平顶将变宽，膝折带A 一A ‘、B 一B ‘的宽度和构造幅度不再变化(图1.d)，模型的膝折带A 一A ’、B 一B ‘的宽度等于其下伏断层上的位移量，A 一A ‘的宽度小于B 一B ‘的宽度，表明部分位

断层相关褶皱

断层相关褶皱 摘要：形成机制与断层活动有生成联系的褶皱称为断层相关褶皱。断层与褶皱有空间和几何关系，它们的形成是相互关联的。本文通过对相关文献书籍的阅读，对断层相关褶皱理论和形成过程以及其应用，进行一些讨论和总结。 关键词：断层相关褶皱反牵引褶皱断层转折褶皱断层传播褶皱断层滑脱褶皱 一、前言 R ich (1934 )提出断层转折褶皱的几何学概念以 来,Suppe(1983)首次将其定量化, 建立了褶皱形态与断层形态和断 层滑动之间的定量关系, 奠立了断层相关褶皱理论的基本模型。近20多年来，断层相关褶皱的二维几何学和运动学模型研究已经取得了十分显著的进展。恢复断层或褶皱的演化历史, 近年来也取得重要进展。利用一系列正演或反演方法可以再现构造演化的过程, 数值模拟技术取得重要进步。考虑到地层的岩石组成及岩石变形的行为, 断层相关褶皱研究也向力学模型迈进。 断层是岩石不连续的破裂变形, 大多数断层都是脆性剪切裂缝带。两者常常出现在同一地区或同一构造单元内。岩石沿着断面滑动可以转变为多种类型的褶皱, 褶皱在发育过程中在枢纽带、背斜顶部也可以形成次级断层。关于两者关系的讨论由来已久, 至于是形成断层还是褶皱主要取决于具体的构造环境, 例如应力场、温度、压力、流体及岩石的组成等。大多数褶皱起源于下伏断层倾角的变化, 或是断层滑动量向褶皱位移的逐渐传替与正断层相关的褶皱。

二、断层相关褶皱的类型 根据断层性质可以将断层相关褶皱分为与逆断层相关的褶皱和与正断层相关的褶皱。 2.1与正断层相关的褶皱 反牵引褶皱：向上弯曲的铲式正断层，由于正断层的运动，上下盘之间形成了一种潜在的空隙，随后上盘岩层在重力的作用下弯曲垮塌进入空隙形成反牵引弯曲的褶皱。形成过程如图：形成铲式正断层——断层滑动时上下盘之间产生空隙——上盘在重力的牵引下向下垮塌进入空隙形成反牵引褶皱即滚动背斜。 图2-1 反牵引褶皱简易图示 2.2与逆断层相关的断层

断层相关褶皱试题

西 南 石 油 大 学 试 卷 第 1 页 共 8 页 专 业_______________ 年 级________ 教学班号(课序号)_______ 学 号______________ 姓 名_________________ 座位号________

西南石油大学试卷第2 页共8 页2. 图中数字标识为对应的反射层，请对地震剖面进行构造几何分析与解

西 南 石 油 大 学 试 卷 第 3 页 共 8 页 专 业_______________ 年 级________ 教学班号(课序号)_______ 学 号______________ 姓 名_________________ 座位号________ 断层活动时间：P-J 4. Use the rules of balanced cross sections and the Kink Method to complete this section:（6分） 5. 说明图示几何模型的构造类型，描述图中数字标识的构造特征（6分）

西南石油大学试卷第4 页共8 页6.画出地震剖面中的断层，说出其构造类型，

西 南 石 油 大 学 试 卷 第 5 页 共 8 页 专 业_______________ 年 级________ 教学班号(课序号)_______ 学 号______________ 姓 名_________________ 座位号________ 四、对地震剖面中标志层的变形进行构造分析，说出对应的构造类型（6分）

西南石油大学试卷第6 页共8 页六、对地震剖面进行构造解释与描述，说明构造类型（15分）

【高考地理】自然地理训练专题：断层和褶皱

【高考地理】自然地理训练专题：断层和褶皱 一、选择题（共90分） （2017·天津卷3题） 1．读甘肃省张掖某地区地貌景观图，图中地貌景观显示的岩石类型和主要的地质构造最可能是 A．岩浆岩、褶皱B．沉积岩、褶皱 C．岩浆岩、断层D．沉积岩、断层 （2019·浙江卷21～22题）下图为某湖泊区域地质构造示意图。图中等值线为该区域250万年以来沉积物等厚度线。据此完成2～3题。 2．该湖湖盆形成主要因 A．风化侵蚀B．搬运沉积

C．构造抬升D．断裂下陷 3．在外力作用下，该湖盆区的湖泊最容易形成陆地的是 A．甲B．乙C．丙D．丁 （2018·海南卷14～15题）下图为某区域的地质剖面图。该区域由地表平坦的X区和地表略有起伏的Y区组成。X区的玄武岩岩层较厚，Y区的玄武岩岩层较薄。据此完成4～5题。 4．导致该区域分异为X区和Y区的主要原因是 A．流水侵蚀 B．岩层褶皱 C．风沙侵蚀 D．岩层断裂 5．X区和Y区的玄武岩厚度存在差异是因为 A．喷发物质差异 B．冷凝环境差异 C．外力侵蚀差异 D．地壳运动差异 大同盆地是数百万年前开始形成的断陷盆地，山地与盆地之间由断层分界，盆地内部也发育了众多断层。下图示意大同火山群地貌及横剖面，图中古湖存在时间长达200余万年，期间由于气候变化，湖泊多次出现进退。据此完成6～7题。

6．图中古湖湖床较盆地北部地势低是因为同一时期 A．岩体沉降差异B．流水侵蚀差异 C．物质堆积差异D．火山活动差异 7．古湖于数万年前彻底消失，推测其消失的原因最有可能是 A．全球变冷，水源封冻，湖泊干涸B．全球变暖，气候变干，蒸发旺盛 C．地壳运动，河流侵蚀，湖水外泄D．火山活动，岩浆喷发，掩埋湖泊（2018·江苏卷5～6 题）下图为“某区域地质剖面图”。该区沉积地层有Q、P、C、D、S2、S1，其年代依次变老。据此完成8～9 题。 8. 从甲地到乙地的地形地质剖面示意图是

褶皱与断层识别

(1 )褶皱：岩层受力的挤压而发生弯曲的现象称为褶皱，几乎在任何沉积岩 区都能见到的一种极普通的构造地质现象，只是其规模大小不同而已——大者长达几十千米，甚至几百千米，小者在标本上就能观察到，甚至在显微镜下可见。不过，在野外视野所及者，几百米、几千米的规模居多。真正特大的褶皱，在距离较短的剖面上是看不出来的，必须通过长距离的剖面穿越，或通过填绘地质图以后才能分析出来，而本书所谈的褶皱，主要是指视野范围之内能观察到的褶皱。 研究褶皱的基本要点，不外乎褶皱的形态、产状、类型、形成的方式以及分布的特点。 ①褶皱的基本形态，只有两种：背斜和向斜。背斜的标志是岩层向上弯曲、核心部位是老岩层，两侧为新岩层。向斜的标志是岩层向下弯曲，核心部位为新地层，两侧翼部为老地层。如果岩层被侵蚀风化，在地表暴露出来(以平面图形式表示的话)时，从中心到两侧，岩层的排列，由老到新，对称出现，是为背斜。相反，从中心向两侧的岩层，自新到老，对称出现，则为向斜。 认识背斜和向斜构造以后，就可以按照褶皱要素——核部、翼部、转折端、轴向、倾伏等进行具体的描述了。例如某背斜构造，核部由志留系地层构成，两侧由泥盆系至石炭系地层构成，轴向东北，向西南倾伏。然后，再将观察的褶皱进行分类，最常用的褶皱分类是根据褶皱轴面的产状分为：直立褶皱、歪斜褶皱、倒转褶皱、平卧褶皱、翻卷褶皱。一般说来，这些褶皱的形态都反映了岩层受力程度的不同。或者说，从直立褶皱到翻卷褶皱，受力越来越强，因两侧受力的程度不同，轴面向受力较弱的一侧倾斜。 另一种褶皱形态分类，根据岩层弯曲的形态而定，也是野外观察剖面时常用的，有圆弧褶皱、尖棱褶皱、箱状褶皱、扇形褶皱及挠曲。 以上所说的褶皱形态，可以说是“小型”的褶皱，即站在褶皱岩层的面前，一眼看去，就清晰能辨。而实际上，还有“大型”的褶皱，在野外地质旅行，穿越长剖面时才能辨认的，它们大多是“非单个”褶皱，而是由一系列褶皱复合组成。通过剖面示意图最能说明此种类型——基本上有两类。 一是复背斜和复向斜，也就是在它们的两翼被一系列次一级褶皱所复杂化，或者说，大的褶皱轮廓是背斜，但在翼部尚包含若干小的背斜和向斜。反过来，大的褶皱轮廓是向斜，而在其翼部则尚有次级的背斜和向斜。此类复式的背斜和向斜，常见于“地槽区”，如我国的秦岭、天山、内蒙中部、喜马拉雅山等地均有所见。 二是隔挡式褶皱和隔槽式褶皱：一个平行褶皱群内，如果背斜呈紧密褶皱，而向斜呈开阔平缓的褶皱，称为隔挡式褶皱，如四川东部的褶皱群。而隔槽式褶皱，则是一系列相间排列的开阔背斜褶皱被一系列紧密向斜所隔开。 在褶皱形态的观察基础上，进一步就是研究形成褶皱的机理，可在地质旅行告一段落以后作详细的解剖——如纵弯褶皱作用、横弯褶皱作用、柔流褶皱作用、压肩作用等，此处不作进一步论述。 ②怎样研究褶皱？在地质旅行或踏勘剖面时，认识褶皱以后，如何进一步作具体的研究是一项重要的课题，基本上可从以下几方面入手。 对褶皱形态的研究：其中包括查明褶皱的位置、产状、规模、形态和分布特点，探讨褶皱形成的方式和形成的时代，了解褶皱与矿产的关系等等。 在这里，需要观察的要点有：查明地层的层序并追索标志层。根据地层内所含的化石特征以及岩石性质等标志，确定组成褶皱构造的层序关系。进而查明其层序是正常还是倒转。再观察这些地层的对称排列及其重复关系，确定背斜或向斜的所在位置。在观察地层层序及其排列关系时，必须抓住某个岩性特征显目、厚度不大、展布稳定的岩层作为了解褶皱的标志层。褶皱的产状也可根据标志层予以确定。这些产状，主要是测定褶皱枢纽和轴面的产状，此两者是正确判断褶皱产状和真实形态的前提。 其次是观察褶皱出露的形态，也就是从褶皱在地面出露的形态作纵横方面的观察，经过多方分析，恢复其真实面貌。 再次，对褶皱内部的小构造研究也应注意。所谓小构造，指小褶皱、小断裂面、线理等等。它们分布于主褶皱的不同部位，各自从一个侧面反映出主褶皱的某些特征，这些内部构造，由于规模较小，易于观察，

褶皱与断层模型的制作

褶皱与断层模型 在传统的教学当中,教师对于褶皱和断层这部分内容的讲解,多半是通过板图、板画的形式来加以描述的。虽然这部分内容不是很难，学生理解起来也相对容易，但运用二维空间的图形来表现三维空间的事物，其直观性显然不是很强，以致学生的印象不会太深刻。模型作为地理教学中的一种立体教具，通过视觉、触觉传递信息，更容易促进学生形成地理表象概念。如果教师能够引导学生自己动手制作一个褶皱与断层模型，并由自己向他人演示，描述，那么学生不仅会对这部分内容的理解更加深刻，还能够调动学习兴趣，提高学习效率。 褶皱与断层，都是内营力作用下形成的构造地貌，讲解的过程当中，自然要突出岩层的层理性。笔者要描述的这两个模型，就是要通过突出地表现岩石的层理性，来生动地再现在内营力的作用下，岩石的弯曲变形和拉伸断裂。 1、模型的制作 工具准备：适当尺寸的软质发泡塑料2块水彩笔若干切刀1个 制作步骤 （1）褶皱模型的制作 用切刀将软质发泡塑料切成一定大小的长方体。用不同颜色的水彩笔在长轴两侧纵剖面上画几条表示水平岩层的直线。在塑料块顶端适当位置沿短轴方向切出一个平行切口。（如图1） 图1 褶皱的制作 （2）断层模型的制作

前两步同上述褶皱模型，在此基础上,在塑料块顶端沿短轴方向，向下切出一个斜面，将塑料块分开。（如图2） 这样，褶皱与断层的模型就做好了。 2、教学与演示 褶皱 演示者先向同学出示褶皱模型，描述发泡塑料两侧的水平线代表水平岩层。然后给模型一个相向的挤压力，使其发生弯曲变形，产生“向斜”和“背斜” （注意，要将平行切口置于背斜位置）。随着“岩层”向上突起，平面上的切口也随之张大，以此来模拟褶皱顶部岩层的张裂。同时可以让其他同学根据模型上的彩线来描述岩层的新老状况。（如图3） 图3 褶皱的演示

野外断层与褶皱的识别

一、褶曲的野识别： 1. 顺或逆着倾向方向，地层重复出现，倾角变化有规律。 背斜：新—老—新 向斜：老—新—老 2. 地形侄置（并非绝对） 我们可以想象，地质构造形成初期，通常向斜成谷背斜成山。但野外恰恰相反，常见的是背斜成谷，向斜成山，称为地形倒置。 原因：褶皱开成后在长期的风化剥蚀等外动力作用下，背斜轴部由于张裂隙发育、易剥蚀，并逐渐低凹成谷；而向斜轴部岩石受挤压力，相对不易风化剥蚀，而成山。 因此野外绝不能只根据地形确定地质构造，要仔细观察。 二、断层的野外识别： 多数断层因其断面附近岩石破碎，易风化，剥蚀，所以露头不好，往往被沉积物盖，观察要仔细，常从以下证据来识别。 1．构造岩：角砾岩——断裂破碎的岩石，大小不等，棱角分明，碎块再胶结成岩，角砾与两侧岩性一致。糜棱岩——逆掩断层常见，挤压断裂带中，碎块很碎小再胶结成岩。断层泥——断层两面三盘挤压磨擦（碾磨）的极细的泥状物。 2. 密集的节理： 断层面是较大的破裂面，形成同时伴生有许多小破裂面即节理。节理方向常与断层方向大致平行。 3. 擦痕和镜面： 擦痕——断面上平行而密集的沟纹。 镜面——断面上局部平滑光亮的面。 阶步——擦痕及镜面未端常出现“坎”。 以上均为两侧岩层（块）相对滑动在断面上留下的痕迹，可据此推测两盘相对运动方向。 4．牵引褶皱（拖曳）褶皱） 断层两侧岩层相对位移时，受磨擦阻力影响出现弯曲。牵引褶皱可指示对盘位移方向。 5．沿岩层或矿层走向突然中断 6．地层重复或缺失 断层能够破坏地层序，造成地面上某些地层的重复或缺失，什么情况重复，什么情况缺失，与断层性质有关。与断面及岩层产状有关。 7．地形证据 负地形（低凹地带）：由于断层附近易风化、剥蚀（岩石破碎），长期的外力作用造成，俗话说“逢沟必断”。 断层崖：大而陡的断面出露呈陡崖状。有流水可成瀑布。 断层三角面：一平列平行的山脊，被走向与其垂直的正断层切割，上升盘露出，山脊呈三角形横切面。

构造行迹：节理、断层、褶皱识别大全

“断裂构造节理” 节理，指岩石在自然条件下形成的裂纹或裂缝。由于岩石受力而出现的裂隙，但裂开面的两侧下形成的裂纹或裂缝。由于岩石受力而出现的裂隙，但裂开面的两侧没有发生明显的（眼睛能看清楚的）位移，地质学上将这类裂缝称为节理，在岩石露头上，到处都能见到节理。 腾冲火山遗址柱状节理 分类 1、按节理的成因分类 a.原生节理是指成岩过程中形成的节理。例如沉积岩中的泥裂，火花熔岩冷 凝收缩形成的柱状节理，岩浆入侵过程中由于流动作用及冷凝收缩产生的各种原生节理等。 b.次生节理是指岩石成岩后形成的节理，包括非构造节理（风化节理）和构 造节理。 2、节理与构造的几何关系分类 （1）以节理与岩层的产状要素的关系分类 a.走向节理：节理的走向与岩层的走向一致或大体一致。 b.倾向节理：节理的走向大致与岩层的走向垂直，即与岩层的倾向一致。 c.斜向节理：节理的走向与岩层的走向既非平行，亦非垂直，而是斜交。 d.顺层节理：节理面大致平行于岩层层面。 1.走向节理； 2.倾向节理； 3.斜向节理； 4.顺层节理 （2）以节理的走向与区域褶皱主要方向、断层的主要走向或其他线形构造的延伸方向等关系分类 a.纵节理：两者的关系大致平行。 b.横节理：二者大致垂直。 c.斜节理：二者大致斜交。 a：纵节理b：斜节理c：横节理

3、根据节理的力学性质分类 根据形成节理时的力学性质可以把节理分为剪节理和张节理，这是相对重要的分类方案。 （1）剪节理 剪节理是由剪应力产生的破裂面，具有以下主要特征： a.节理面产状稳定，沿走向和倾向延伸较远。 b.剪节理平直光滑，有时具有因剪切滑动而留下的擦痕。 c.发育于砾岩和砂岩等岩石中的剪节理，一般穿切砾石和胶结物。 d.典型的剪节理常发育成共轭“X”型节理系。 e.主剪裂面由羽状微裂面组成，羽状微裂面与主剪裂面的交角一般为 10°~15°，相当于岩石内摩擦角的一半，其锐角指示本盘错动方向 共轭“X”型剪节理 （2）张节理 张节理是由张应力产生的破裂面，具有以下主要特征： a.张节理面粗糙不平，无擦痕。 b.节理缝宽，多被充填，脉宽。 c.绕过砾石和粗砂。 d.呈不规则树枝状、各种网络状、追踪X型节理形成锯齿状张节理，单列 或共轭雁列式张节理，有时也呈放射状或同心状组合形式。 雁列张节理 “断裂构造行迹断层” 顾名思义，断裂是指岩层被断错或发生裂开。据其发育的程度和两侧的岩层相对位错的情况把断裂分为3类。第一类叫劈理，是微细的断裂变动，还没有明显破坏岩石的连续性。最常见的劈理是在褶曲的核部发育的轴面劈理，常呈扇形(以褶皱轴面为对称轴)。第二类称节理，是岩层发生了裂开但两盘岩石没有发生明显的相对位移的断裂变动。第三类为断层，断裂两盘的岩石发生了明显的相对位移。断层是最重要的一类断裂。

褶皱和断层 2

第二章自然环境中的物质运动和能量交换 第二节地球表面形态 一、课程标准 （1）标准解读 本条“标准”关注的对象是自然环境的组成要素之一——地貌，要求的重点是地貌的变化及其原因。关于地表形态要注意有不同的概念解释。 对于地表形态，通常有两种理解。其一是从宏观形态上理解的地形，如高原、盆地等，是内力和外力综合作用的结果；其二是从微观成因上理解的地貌，如流水地貌、风沙地貌等，主要是由外力作用形成的。全国自然科学名词审定委员会将地形和地貌合为地貌（也称地形）。地表形态的变化，可从三个层面加以说明。第一是全球大地构造，以解释全球海陆、高大山系、大裂谷等的分布和变化。一般通过板块构造学说等全球构造理论加以说明。第二是区域大地构造，侧重于内力作用形成的地质构造与地表形态，以解释地表高低不平的原因。一般通过褶皱、断层及其与地表形态的关系加以说明。第三是在大地构造基础上进一步形成的地表形态（即传统意义上的地貌），以说明地表形态的再变化。一般主要通过流水、风、冰川等外力作用及其形成的地表形态加以说明。 从本条“标准”的要求来看，重在地表形态变化的原因分析，以使学生从两方面认识地表形态。一方面以运动、变化的观点看待地表形态，即地表形态一直处于不断的运动和变化之中。另一方面以综合的观点看待地表形态，即内力作用造就了地表形态的骨架（形成高山、盆地等大地形），外力作用对地表形态骨架作再塑造（把高山削低，把盆地填平）；我们所见到的地表形态是内、外力长期共同作用的产物。同时学会分析常见地表形态及其变化的主要原因（内力或外力）。基于这样的要求，教学时没有必要将各种地质作用形成的地貌或各种类型的地貌作全面系统的介绍，而应举例（即“标准”要求的“结合实例”）加以分析。 二、教材分析与学情分析 【教材分析】 本节教材相应的课程标准内容是“结合实例，分析造成地表形态变化的内、外力因素”。 在高中地理体系中，地球表面形态及其成因是自然地理的基础理论，是解决区域地理问题必须借助的重要知识，而且初中阶段学生对地形已有一定的认识了，掌握这一部分知识，有助于学生区域地理中的自然地理现象和人文地理现象的理解，对今后顺利开展地理教学具有重要的现实意义。本堂课的地理韵味很浓，理论性又比较强，特别是其中出现的一些专门的地理术语比较多，使之成为目前高中学生最难掌握的内容之一。 【学情分析】 1、学生的抽象思维能力较低，对教材原理的理解比较困难。但限于水平，学生没有进行过系统的分析，对地形的了解也往往流于表面，关注局部。而无法对全球作出一个让自己都信服的解释。 2、根据平时对学生了解，对世界地形的成因等一些自然现象学生是非常感兴趣的，“兴趣是最好的老师”，有利于本堂课的顺利进行，许多学生甚至在小学或者初中的时候都关注过这方面的内容，并且高中学生的形象思维能力强，本课以图片、视频等形式展示，并配以丰富的色彩，从而增强学生的兴趣和注意力。 3、本课的知识网络复杂、容量大，教学设计贴近教材，并有一定的拓展和扩充，方便不同层次的学生自主学习。 三、教学目标： （一）知识与技能 1．了解地质构造的类型及其与地表形态的关系。