褶皱形态描述及分类
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正确地描述褶皱形态是研究褶皱的基础，分析褶皱要素的特征并测量其产状，才能形象地恢复褶皱形态。褶皱的剖面形态是表现褶皱形态的重要方式。通常采用的剖面有铅直剖面（直立剖面）和正交剖面（横截面）。正交剖面是指与褶皱枢纽相垂直的剖面。图4-7示褶皱在水平面、铅直剖面和正交剖面上的空间关系。从图4-7中可见，只有正交剖面上才能表示出褶皱的真实形态。因此，褶皱形态的描述常从正交剖面上的褶皱形态分析入手。
图4-7 直立剖面、正交剖面及水平剖面的关系
1.横剖面上褶皱的描述
（1）根据轴面产状和两翼产状，褶皱可以描述为：
直立褶皱 轴面近直立，两翼倾向相反，倾角近于相等（图4-8A）。
斜歪褶皱 轴面倾斜，两翼倾向相反，倾角不等（图4-8B）。
倒转褶皱 轴面倾斜，两翼向同一方向倾斜，一翼的地层倒转（图4-8C）。
平卧褶皱 轴面近水平，一翼地层正常，另一翼地层倒转（图4-8D）。
翻卷褶皱 轴面弯曲的平卧褶皱（图4-8E）。
（2）根据褶皱的对称性，可以将褶皱描述为：
对称褶皱 褶皱的轴面与褶皱包络面垂直，而且两翼的长度和厚度也基本相等（图4-9A、C）。
不对称褶皱 褶皱的轴面与该褶皱的包络面斜交，而且两翼的长度和厚度不相等（图4-9B、D）。
（3）根据翼间角大小，可以将褶皱描述为（图4-10）：
平缓褶皱 翼间角在120°～180°范围内。
开阔褶皱 翼间角在70°～120°范围内。
闭合褶皱 翼间角在30°～70°范围内。
图4-8 根据轴面和两翼产状描述褶皱
图4-9 褶皱的对称性
（据E.Hills）
A—对称背斜（直立）；B—不对称背斜（在h之上基本上是对称的）；C—在地平线G的露头上看到的是不对称褶皱，从轴面与褶皱包络面相垂直看，实际上是对称褶皱；D—地平面露头上看是对称的，从轴面与褶皱包络面斜交，两翼不等长看，实际上是不对称褶皱；ee′—褶皱包络面（线）；m—轴面，G、h—水平面（地平面）
紧闭褶皱 翼间角小于30°。
等斜褶皱 翼间角近于0°，两翼*行。
（4）根据褶皱面弯曲形态，可将褶皱描述为：
圆弧褶皱 褶皱面呈圆弧形弯曲（图4-11A）。
尖棱褶皱 两翼平直相交，转折端呈尖角状（图4-10B）。
箱状褶皱 两翼陡而转折端平直，褶皱呈箱状，常常具有一对共轭轴面（图4-11C）。
扇状褶皱 两翼岩层均倒转，褶皱面呈扇状弯曲（图4-11D）。
挠曲 缓倾斜岩层中的一段突然变陡，形成台阶状弯曲（图4-11E）。
2.褶皱在平面上出露形态
根据褶皱的某一岩层在平面上出露的纵向长度和横向宽度之比，将褶皱分为：
图4-10 根据翼间角大小描述褶皱
图4-11 褶皱面的弯曲形态
图4-12 褶皱在平面上的出露形态
a、b、c、d、e、f、g、h代表地层由老到新层序
线状褶皱 其长度与宽度之比大于10：1，是一种狭长形褶皱（图4-12A）。
短轴褶皱 其长度与宽度之比介于3：1～10：1之间的褶皱（图4-12B右侧）。
穹隆构造 其长度与宽度之比小于3：1的背斜构造，褶皱面自脊点向四周作放射状倾斜（图4-12B左下侧）。
构造盆地 其长度与宽度之比小于3：1的向斜构造，褶皱面从四周向中心倾斜（图4-12B左上侧）。
3.褶皱的产状分类
里卡德（M.J.Rickard，1971）在总结前人关于褶皱产状分类的基础上，根据褶皱轴面倾角、枢纽倾伏角和侧伏角这三个变量绘制出一个三角网图，以便对褶皱产状作三维的定量研究（图4-13）。图上的AB边与BC边等度数相连的线代表轴面等倾角线；AC边各度数与B点的连线为枢纽在轴面上的等侧伏角线；AC边与BC边等度数（并结合与轴面产状的关系）相连的曲线代表枢纽等倾伏角线。图4-14为图4-13简化，并附上各类褶皱立体图及相应的赤平投影图。根据轴面产状和枢纽产状，褶皱可分为七种主要类型（图4-14）。
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4-14Ⅰ区）。
直立倾伏褶皱 轴面近于直立（倾角80°～90°），枢纽倾伏角为10°～80°（图4-14Ⅱ区）。
图4-13 褶皱产状类型三角网图
倾竖褶皱（竖直褶皱）轴面和枢纽均近直立（倾角和倾伏角均为80°～90°）（图4-14Ⅲ区）。
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4-14Ⅳ区）。
平卧褶皱 轴面和枢纽均近于水平（倾角与倾伏角均为0°～10°）（图4-14V区）。
斜歪倾伏褶皱 轴面倾斜（倾角10°～80°），枢纽也倾伏（倾伏角10°～80°），但二者倾向和倾角均不一致（图4-14Ⅵ区）。
斜卧褶皱（重斜褶皱）轴面倾角和枢纽倾伏角均为10°～80°，而且二者倾向基本一致，倾斜角度也大致相等，即枢纽在轴面上的侧伏角为80°～90°（图4-14Ⅶ区）。
4.褶皱的剖面形态分类
（1）各褶皱层厚度变化分类
平行褶皱 平行褶皱又称同心褶皱（图4-15A）。这种褶皱的各岩层成平行弯曲，同一岩层垂直其层面量度的厚度在褶皱的各个部位是基本一致的，而平行轴面量度的“厚度”，在褶皱不同部位则变化很大。弯曲的各层要保持各自厚度不变，必须具有一个共同的曲率中心，向外弧方向曲率变小，褶皱变平缓，向内弧方向，曲率逐渐变大，岩层褶皱紧闭或成尖棱褶皱。平行褶皱通常发育于岩性较一致的强硬岩层和地壳较浅构造层次中。
相似褶皱 形成相似褶皱的各岩层弯曲的形态相似（图4-15B），即各层的曲率基本不变。这种褶皱没有共同的曲率中心，故褶皱形态在不同深度其同一岩层的真厚度在翼部变薄，在转折端变厚，而平行轴面量度的“厚度”，在褶皱各部位大致相等。相似褶皱常发育于软弱岩层中，一般出现在较深构造层次。
图4-14 褶皱的产状类型及其赤平投影图
（据M.J.Rikard，1971，D.M.Ragan，1973，B.E.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—褶皱面的π圆（环带）
（2）根据褶皱中各层弯曲的相互协调性，褶皱可分为：
协调褶皱 各层弯曲形态保持一致或呈有规律的渐变过渡关系，如平行褶皱和相似褶皱（图4-15）。
图4-15 平行褶皱和相似褶皱
不协调褶皱 各层弯曲形态明显不同，褶皱大小、形态各异，各层的褶皱型式出现突变或不具几何规律（图4-16）。褶皱的不协调现象很普遍，在褶皱变形强烈区、变质岩区或褶皱岩石的物理-力学性质差异较大的地区，很容易形成不协调褶皱。
5.兰姆赛的褶皱几何分类
前述的平行褶皱和相似褶皱只是自然界褶皱几何形态特征决然相反的两个典型的类型。实际上，它们之间有一系列过渡类型。为研究这些褶皱的几何特征，兰姆赛（J.C.Ramsay，1976）提出了一个有意义的褶皱几何分类方案。该分类的基本依据是褶皱横截面（即垂直于枢纽的褶皱剖面）上褶皱层的等倾斜线型式和厚度变化参数所反映的相邻褶皱面的曲率关系。等倾斜线是指褶皱层的上、下褶皱面倾角相等的切点的连线，其作法如下（图4-17）：
图4-16 不协调褶皱
图4-17 等倾斜线的绘制方法
（据D.M.Ragan，1973）
（1）在垂直褶皱枢纽的照片（即顺枢纽倾伏方向拍摄的照片）或从地质图上做出的横截面图上，用透明纸描绘出各褶皱面的弯曲形态，并准确地画出轴面（轴迹）和实地的水平线。
（2）在绘好的褶皱层横截面图上，以标出的水平线为基准，按每间隔一定角度（如以每10°间隔，即0°，10°，20°…）的倾角在褶皱层上、下层面上各做一系列倾角值的点的切线（图4-17A）。
（3）用直线将上、下层面上等倾角的切点连接起来，就是等倾斜线（图4-17B），其间隔也可以取大于或小于10°，如以20°或5°为间隔，这要视褶皱层厚度的变化情况和要求精度而定。
兰姆赛根据上述原则将褶皱分为三类五型（图4-18）。
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大，故外弧倾斜度也总是小于内弧。根据等倾斜线的收敛程度（图4-18），可细分为三个亚型：
ⅠA型 等倾斜线向内弧呈强烈收敛，各线长短差别极大，内弧曲率远比外弧大，为典型的顶薄褶皱；
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，褶皱层真厚度不变，内弧曲率仍大于外弧，为典型的平行褶皱；
ⅠC型 等倾斜线向内弧轻微收敛，转折端等倾斜线比两翼附近的略长，反映两翼厚度有变薄的趋势，内弧曲率略大于外弧，这是平行褶皱向Ⅱ类相似褶皱过渡的型式。
Ⅱ类 等倾斜线互相平行且等长，褶皱层的内弧和外弧的曲率相等，即相邻褶皱面倾斜度基本一致，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，为典型的顶厚褶皱。
6.同沉积褶皱和底辟构造
（1）同沉积褶皱
大多数褶皱是在岩层形成后受力变形而形成的。但是，也有一些褶皱是在岩层沉积的同时逐渐变形而形成的，这类褶皱称为同沉积褶皱。同沉积褶皱常具有以下特点（图4-19）：褶皱两翼的倾角一般是上部平缓，往下逐渐变陡，褶皱总的形态为开阔褶皱；在背斜顶部岩层厚度变薄（有的层位甚至缺失），而两翼岩层厚度却有逐渐增大的趋势，如为向斜则中心部位岩层厚度往往最大；岩层的岩石结构构造也明显受构造控制，即背斜顶部常沉积浅水的粗粒物质，而向斜中心部位则沉积细粒物质。以上特征表明岩层的褶皱变形是与沉积作用相伴生的。同沉积褶皱对形成油气藏，以及煤和其他沉积矿产的形成和分布起一定的控制作用。
图4-18 兰姆赛褶皱几何分类
（据J.C.Ramsay，1967）
X—下褶皱面；Y—上褶皱面
图4-19 同沉积背斜示意剖面图
（2）底辟构造
底辟构造是地下高韧性地质体如岩盐、石膏、粘土或煤层等，在构造力的作用下，或者由于岩石物质间密度的差异所引起的浮力作用下，向上流动并挤入上覆岩层之中而形成的一种构造。当岩浆上升，侵入围岩，使上覆岩层发生拱曲时，则可形成岩浆底辟。
盐丘是由于岩盐和石膏向上流动并挤入围岩，使上覆岩层发生拱曲隆起（图4-20）而形成的一种构造，它是一种具有重要意义的底辟构造。盐丘核部的盐体常呈圆柱状或类似岩浆岩株。盐核内盐岩变形为复杂多样、大小各异的褶皱，其中多为倾竖褶皱或叠加褶皱，这与岩盐体多次上升流动有关；盐核之上的上覆岩层往往形成穹隆或短轴背斜；盐核周边与围岩常为陡倾的断层接触，围岩倾角也变陡，盐丘周围的岩层因盐丘上隆而相对下拗，并结合盐核边缘的向上拖曳而形成周缘向斜。盐丘的顶部和周边通常发育有环状或辐射状正断层系。有些断层，特别是周边断层常常是在盐体缓慢上升运动中逐步发育而成的生长断层（同生断层）。
图4-20 德国汉诺威附近的盐丘构造
（据Seidl，转引自E.S.Hills）
盐丘构造具有重要的经济价值，盐核常形成重要的盐类或硫黄矿床，盐核上部及其周缘围岩中常富集石油或天然气。北美墨西哥湾沿岸地区、德国北部、波斯湾及里海北部沿岸都有著名的盐丘分布。我国胜利油田也有类似构造。
7.褶皱的组合型式及其分布
在地壳中，一个地区的褶皱大都不是孤立产出的，而是在一次地壳运动影响下形成一定的组合型式。研究褶皱的组合型式及其分布的特点，对于探讨褶皱形成机制及地壳运动的方式和强度具有重要意义。褶皱的组合型式可以从不同方面的特征去认识和划分其类型。这里只简要地讨论几类常见的褶皱组合型式。
（1）雁行式褶皱
图4-21 山西中北部构造盆地组成的雁行褶皱
（据李四光）
1—中生代形成的构造盆地；2—古生代形成的构造盆地；3—新生代形成的构造盆地；4—复式背斜轴；5—前震旦系岩块
雁行式褶皱又称斜列式褶皱，为一系列呈平行斜列（雁行状）的短轴背斜或向斜，它可以由不同规模和级次的背斜或向斜所组成，是褶皱构造常见的一种组合型式。我国华北地区上古生界或中生界向斜盆地，大都呈雁行分布（图4-21）。柴达木盆地内的许多褶皱群也都是呈多级次的雁行组合型式（图4-22）。如柴达木盆地红三旱地区的褶皱构造就是一例，图4-22的左下角所示的由五个短轴背斜（
）组成的雁行式褶皱。图中的
背斜又是由七个短轴背斜组成的雁行式褶皱（图4-22），形成的更低一级的雁行褶皱。褶皱的这一组合型式一般认为是由于水平力偶作用而形成的，有些雁行向斜盆地，受雁行断裂控制。
图4-22 柴达木盆地红三旱地区多级雁行褶皱
（据孙殿卿，1958）
（2）隔档式褶皱和隔槽式褶皱
隔档式褶皱（又称梳状褶皱） 由一系列平行的背斜和向斜相间组成，其中背斜是窄而紧闭的，形态完整清楚，呈线状延伸；而两个背斜之间的向斜则开阔平缓，四川盆地东部的一系列北北东向褶皱就是这类褶皱的典型实例（图4-23）。
图4-23 四川盆地东部隔档式褶皱
隔槽式褶皱 由一系列平行的背斜和向斜相间排列的褶皱组成，但是其中背斜和向斜形态正好与隔档式褶皱相反，其向斜紧闭且形态完整，呈线状排列，而两向斜之间的背斜则平缓开阔成箱状。黔北-湘西一带的褶皱就表现为这种组合型式（图4-24）。
这两种褶皱组合型式的共同特点是较紧闭的褶皱与较开阔的褶皱相间并列，表现出背斜和向斜的变形强度各不相同。关于它们的成因，一般认为是沉积盖层顺基底剪切滑动的结果，故又称为滑脱构造。欧洲侏罗山中生界和古近-新近系岩层在固结的海西基底上顺着三叠系岩盐、石膏和页岩层滑动而形成隔档式褶皱，故这两类褶皱又称为侏罗山式褶皱。但也有的学者认为这两类褶皱是盖层在一定型式基底断块控制下变形的结果。
隔档式褶皱和隔槽式褶皱常发育于褶皱造山带前陆坳陷，如比利牛斯山和阿巴拉契亚山褶皱造山带的前陆上。我国南方以古生界和中生界组成的盖层中，由于构造活动性较强，也广泛发育这类褶皱。
图4-24 贵州正安及其以东地区隔槽式褶皱
（3）复背斜和复向斜
复背斜和复向斜是由多级褶皱所组成的巨大背斜和巨大向斜。各次级褶皱与总体褶皱常有一定的几何关系，一般认为典型的复背斜和复向斜的次级褶皱轴面常向该复背斜或复向斜的核部收敛（图4-25）。认识复背斜和复向斜主要根据区域性新老地层的分布特征。在一个褶皱带中，如在它的*地带的次级褶皱的核部地层老于两侧的次级褶皱的核部地层，次级褶皱的轴面构成“正扇形”，则褶皱带为一复背斜；反之，*地带的次级褶皱的核部地层新于两侧的次级褶皱的核部地层，次级褶皱的轴面构成“倒扇形”则为复向斜。
图4-25 复背斜（A）和复向斜（B）
复背斜和复向斜大都经历过长期多次构造变形，以致次级褶皱的形态和产状极为复杂。组成复背斜或复向斜的次级褶皱大都是较紧闭的斜歪褶皱或倒转褶皱，甚至是等斜褶皱，但也有是比较宽缓的箱状或圆弧褶皱。复背斜和复向斜的平面形态和延伸方向通常与相邻的稳定地块的边界平行，它们中的大型次级褶皱的延伸方向也基本与总体褶皱一致。这些次级褶皱的枢纽常蜿蜒起伏形成更次级的雁行褶皱；也有由于相邻次级背斜和向斜的枢纽起伏、交错倾伏和消失，从而出现褶皱分叉或合并的现象（图4-26）。在复背斜或复向斜中也常出现局部穹隆和构造盆地。
图4-26 褶皱枢纽起伏、错列及褶皱分叉
（据Eseher，引自E.S.Hills）
复背斜和复向斜形成于地壳运动强烈，沉积有巨厚的沉积岩系，后又遭受强烈地水平挤压的构造活动地带（称为地槽 褶皱带），如我国秦岭、天山、喜马拉雅山，欧洲的阿尔卑斯山，北美的阿巴拉契亚山等褶皱带中都有这类褶皱。
8.叠加褶皱
叠加褶皱又称重褶皱，是指已经褶皱的岩层再次弯曲变形而形成的褶皱。就形成时间而言，叠加褶皱可以是两个或两个以上构造旋回中的褶皱变形叠加而成的；也可以是同一构造旋回不同构造幕的褶皱变形叠加的结果；甚至是同一期递进构造变形过程中由于增量应变方位和性质改变而造成的。总之，叠加褶皱反映了多期变形结果。
在叠加褶皱中，由于各期褶皱作用方位、方式、规模和强度不同，以及褶皱岩石力学性质的差异，造成叠加褶皱形态十分复杂，类型极其繁多，曾有多种分类。兰姆赛（1967，1983）曾根据两期褶皱方位不同叠加造成的干扰样式，概括为三种基本型式（见变质岩区叠加褶皱）。杜思清、吴德超通过沉积岩区叠加褶皱的野外观察研究，将沉积岩区叠加褶皱分为六种类型：
跨褶型 跨褶是由晚期轴面直立，枢纽水平的褶皱跨越叠加在早期褶皱之上而形成的。跨褶常形成穹（穹隆）盆（构造盆地）构造（图4-27A）。
移褶型 又称迁移型叠加褶皱，常发生在早期褶皱为中等强度情况下。经叠加，早期褶皱弯曲或反复弯曲，晚期褶皱在早期褶皱两侧呈反对称分布，即一侧背斜对另一侧向斜，一侧向斜对另一侧背斜（简称背对向或向对背），二者枢纽在扬起端相连，造成异性褶皱沿走向相接的特殊现象（图4-27B）。
重褶型 早期褶皱的形态常为紧闭甚至等斜的斜歪或平卧褶皱。晚期褶轴（B2）与早期褶皱轴（B1）面成较大的交角，早期褶皱的轴面与两翼一起再褶皱，从而在水平的切面上形成复杂的新月形、蘑菇形等图形（图4-27C）。由于剥蚀深度的不同，同一类型的褶皱在不同的切面上呈现纷繁多姿的平面形态。
限褶型 当早期褶皱较宽缓，而晚期褶皱又不很强的情况下，往往在早期褶皱缓翼发育叠加褶皱，但不跨过其轴部，此类情况常叫*性叠加褶皱（图4-27D）。
弯转型 弯转叠加发育在早期褶皱一端或两端，使得早期褶皱枢纽及轴面均发生协调的弯转（图4-27E），若早期褶皱一端发生弯转，则形成“L”形或弧形褶皱，若早期褶皱两端都发生了弯转，则会形成“S”形弯转叠加褶皱。
加强型 此种叠加褶皱发生在早期褶皱轴面近直立，而早、晚两期构造挤压应力场基本不变的情况下，其结果是仅使早期褶皱进一步压紧，压扁，或产生同向次级褶皱使其复杂化（图4-27F）。一般很难把单独一个紧闭褶皱区分出它是一次还是几次变形作用形成的，仅在某些特定条件下，通过将不同构造层变形形迹层层消除，才可能鉴定。
图4-27 沉积岩区叠加褶皱类型
（据吴德超，2003；杜思清，1996）
以上六种类型只是有代表性的叠加型式，并不能全面概括复杂多样的叠加关系及其表现型式，实际情况往往要复杂得多，应具体问题具体分析。
