[科普中国]-褶皱构造

组成地壳的岩层，受构造应力的强烈作用使其发生波状弯曲而未丧失其连续性的构造，称为褶皱构造。褶皱构造是岩层产生塑性变形的表现，是地壳表层广泛发育的基本构造。

简介岩层的弯曲现象称为褶皱。岩层在构造运动作用下或者说在地应力作用下，会改变岩层的原始产状，不仅会使岩层发生倾斜而且大多数会形成各式各样的弯曲。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出现。褶皱构造通常指一系列弯曲的岩层，其中一个弯曲称为褶曲。褶皱主要由构造运动形成，大多数是在切向运动下受到挤压而形成的且缩短了岩层的水平距离，当然升降运动也可使岩层向上拱起和向下拗曲。褶曲形态多种多样但基本形式只有背斜和向斜两种，背斜是岩层向上突出的弯曲(两翼岩层从中心向外倾斜)，向斜是岩层向下突出的弯曲(两翼岩层白两侧向中心倾斜)。褶曲核部是老岩层、两翼是新岩层就是背斜，褶曲核部是新岩层、两翼是老岩层就是向斜。

人们提供褶曲要素对褶曲进行分类和描述，褶曲要素是指褶曲的各个组成部分和确定其几何形态的要素，包括核、翼、轴面、枢纽、轴、转折端。“核”是褶曲的中心部分，通常指褶曲两侧同一岩层之间的部分。但也往往只把褶曲出露地表最中心部分的岩层叫核。“翼”指褶曲核部两侧的岩层，一个褶曲具有两个翼，两翼岩层与水平面的夹角叫翼角。“轴面”是指平分褶曲两翼的假想的对称面，可为简单平面，也可是复杂曲面。其产状可直立、倾斜或水平。轴面形态和产状可反映褶曲横剖面的形态。褶曲岩层的同一层面与轴面相交的线叫枢纽，枢纽可以是水平的、倾斜的或波状起伏的。它表示褶曲在其延长方向上产状的变化。“轴”是指轴面与水平面的交线，轴永远是水平的。可以是水平的直线或水平的曲线。轴向代表褶曲延伸方向，轴长反映褶曲模。“转折端”是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。可以是一点，也可以是一段曲线。1

特征它在层状岩层中表现的最为明显；是地壳上最常见的一种地质构造形式；规模差别很大，手标本-几百公里。

意义褶皱是最重要的构造现象，因而是构造地质学研究的重要内容； 与矿产的关系：大向斜就是盆地，形成沉积矿床，虎睛形成于热液充填矿床； 与石油：背斜圈闭，过去发现的石油绝大多数与此有关； 工程地质，水文地质。 旅游地质； 构造地质。

基本类型褶曲是褶皱构造中的一个弯曲。它是褶皱构造的组成单位。褶曲的基本类型有背斜和向斜两种。

(1)背斜

背斜是岩层向上隆起的褶曲。中心部分为较老岩层，向两侧依次变新。

(2)向斜

向斜是岩层向下凹的褶曲。中心部分为较新岩层，向两侧依次变老。若岩石未经剥蚀，则背斜成山，向斜成谷，地表仅见到时代最新的地层；若褶皱遭受风化剥蚀，则背斜山被削平，整个地形变得比较平坦，甚至背斜遭受强烈剥蚀形成谷地，向斜反而成为山脊(图1)。因此，不能够完全以地形的起伏情况作为识别褶皱类型的主要标志。

背斜和向斜遭受风化剥蚀后，地表可见不同时代的地层出露。在平面上认识背斜和向斜，是根据岩层的新老关系及其分布规律来确定的。若中间为老地层．两侧依次对称出现老地层，则称为向斜。

图1 背斜和向斜

褶曲要素对于各式各样的褶皱进行捕述和研究，认识和区别不同形状、不同特征的褶皱构造，需要统一规定褶皱各部分的名称。褶曲要素是组成褶皱各个部分的单元，包括核部、翼部、轴面、轴、转折端和枢纽等(图2)。

图2褶曲要素 图3组成褶皱的地层经剥蚀后平面上对称排列

(1)核

核指褶皱的中心部分。如果褶皱岩层受风化剥蚀后，出露在地面上的中心部分称之为核。如图3中，背斜核部为志留系(S)，向斜核部为二叠系(P)。核部出露的地层与岩层的剥蚀作用的强弱有关，背斜剥蚀越深，核部地层出露越老。对于同一个褶皱，由于不同地段的剥蚀深度上有差异，可以出露不同时代的地层，因此，褶皱的核与翼是相对概念。

(2)翼

翼指核部两侧对称出露的岩层。当背斜与向斜相连时，翼部是共有的，如图3中泥盆系(D)和石炭系(C)。

(3)枢纽

枢纽指褶曲在同一层面上各最大弯曲点的连线，或者褶曲中同一层面与轴面的交线：褶曲的枢纽有水平的，有倾斜的，也有波状起伏的，其空问方位南测得的倾伏向和倾伏角确定。

(4)轴面

轴面即褶曲轴面，以褶曲顶平分两翼的面，或者连接褶皱各层的枢纽构成的面。轴面是为了标定褶曲方位及产状而划定的一个假想面。它可以是一个简单的平面，也可以是一个复杂的曲面。轴面可以是直立的、倾斜的或平卧的。

(5)轴

轴指褶曲轴面与水平面的交线。轴的方位即为褶曲的方位。轴的长度表示褶曲延伸的规模。

(6)转折端

转折端指从褶曲一翼转到另一翼的过渡弯曲部分，即两翼的汇合部分。它的形态常为圆滑的弧形，也可以是尖棱或一段直线。

褶曲分类褶曲的几何形态很多，其分类也不尽相同，下面介绍几种分类方案。

（1）按照褶曲的轴面和两翼的产状分类

按照褶曲的轴面和两翼的产状分类可将褶皱分为以下五类。

①直立褶曲

轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角基本相等。因横剖面上两翼对称，又称对称褶皱。

②倾斜褶曲

轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，倾角不等。因横剖面上两翼不对称，又称不对称褶皱或斜歪褶皱。

③倒转褶曲

轴面倾斜，两翼岩层倾向相同，一翼岩层层位正常，另一翼老岩层覆盖于新岩层之上，即岩层层位发生了倒转。

④平卧褶曲

轴面水平或近于水平，两翼岩层产状也近于水平，一翼岩层层位正常，另一翼岩层发生倒转。

⑤翻卷褶皱

图4 根据轴面和两翼产状对褶曲进行分类

轴面弯曲的平卧褶皱，通常由平卧褶曲转折端部分翻卷而成。平卧褶曲转折端部位翻转向下，则为地层层序不明的背斜构造；如翻卷向上，则为地层层序不明的向斜构造。

（2）按照褶曲纵剖面上枢纽的产状分类

①水平褶曲

褶曲枢纽近于水平延伸，两翼岩层走向大致平行并对称分布(图5-a，a')。

②倾伏褶皱

褶曲枢纽向一端倾伏，两翼岩层的露头线不平行延伸，发生弧形合围，或呈“之”字形分布。在背斜的枢纽倾伏端和向斜的枢纽扬起端，两翼岩层逐渐转折汇合(图5-b，b')。

图5 褶皱的枢纽水平及倾斜时，风化剥蚀后岩层的延展状况

（3）按照褶曲岩层的弯曲形态分类

①圆弧褶皱

褶曲两侧岩层呈圆弧状弯曲，一般褶曲转折端较宽缓（图6-a）。

②尖棱褶皱

褶曲两翼岩层平直相交，转折端呈尖角状，褶皱挤压紧密，也称紧密褶皱（图6-b）

③箱形褶皱

褶曲两翼岩层近直立，转折端平直，整体形态似箱形，常有一对共轭轴面。（图6-c）

④扇形褶皱

褶曲两翼岩层大致对称呈弧形弯曲，局部层位倒转，转折端平缓，整体呈扇形。（图6-d）

⑤挠曲

水平或缓倾岩层中的一段突然变为较陡的倾斜，形成台阶状。（图6-e）

图6 按岩层变曲形态划分褶皱类型

a.圆弧褶皱 （b）尖棱褶皱 （c）箱形褶皱 （d）扇形褶皱 （e）挠曲

(4)按照褶曲在平面上的形态分类

①线形褶皱

褶曲沿一定方向延伸很远，延伸的长度大而分布宽度小，褶皱长宽比大于10：1称为线性褶皱。

②短轴褶皱

褶曲两端延伸不远即倾伏，长宽比介于(10：1)一(3：1)之间．呈长椭圆形。若为背斜称为短背斜，若为向斜称为短向斜。

③穹隆与构造盆地

褶曲的长宽比小于3：1。若为背斜，称为穹隆；若为向斜，则称为构造盆地

（5）按照褶曲在横剖面上的组合类型分类

①复背斜

复背斜是一个巨大的背斜，两翼为与轴面延伸近一致的次一级褶皱所复杂化。

②复向斜

复向斜是一个巨大的向斜，两翼亦为与轴面延伸近一致的次一级褶皱所复杂化。2

褶皱野外识别在野外识别褶皱时，首先判断褶皱的基本形态是背斜还是向斜，然后确定其他形态特征。一般情况下，可认为背斜成山、向斜为谷，但实际情况要复杂得多。因为背斜遭受长期袖部裂隙发育，岩层较破碎且地形突出，剥蚀作用进行得较快，背斜山被夷为平地，甚至成为谷地，成为背斜谷；与此相反，向斜轴部岩层较为完整，并有剥蚀产物在此堆积，故其剥蚀速度较慢，最终导致向斜地形较相邻背斜高，形成向斜山。因此，不能完全以地形的起伏情况作为识别褶皱构造的主要标志。

褶皱的规模有大有小，小的褶皱可以在小范围内通过几个出露在地面的露头进行观察；大的褶皱，由于分布范围广，又常受到地形的影响，不可能通过几个露头窥其全貌。所以，在野外识别褶皱时，常采用下面方法进行判别。

（1）穿越法

穿越法即沿垂直于岩层走向的方向进行观察。

①当地层出现对称、重复分布时，便可判断存在褶皱构造。如图7所示，区内岩层走向近东西方向，从南北方向观察，有志留系及石炭系地层两个对称中心，其两侧地层重复对称出现，所以该地区有两个褶曲构造。

图7 褶皱构造立体图

(2)分析地层新老组成关系：左侧褶曲构造，中间是新地层C，两侧依次为老地层D和S，故为向斜；右侧褶曲构造，中间是老地层s，两侧依次为新地层D和C，故为背斜。

②观察轴面产状和两翼情况，图7中左侧向斜褶曲中轴面直立，两翼岩层倾向相反、倾角近似相等，应为直立向斜；而右侧背斜轴面倾斜，两翼岩层倾向均向北倾斜，一翼层序正常，另一翼发生倒转，故为倒转背斜。

（2）追索法

追索法即沿平行于岩层的走向(沿褶曲轴延伸方向)进行平面分析，了解褶曲轴的起伏及其平面形态的变化。若褶曲轴呈水平、直线状，或者在地质图上两翼岩层对称重复，但彼此不平行，且逐渐转折汇合，呈S形，则为倾伏褶曲。

在野外识别褶皱时，往往以穿越法为主，以追索法为辅，根据不同情况穿插进行两种方法。穿越法和追索法不仅是野外观察、识别褶曲的主要方法，也是野外观察和研究其他地质构造的基本方法。3

本词条内容贡献者为:

吴俊文 - 博士 - 厦门大学