褶皱构造是指岩层的一个弯曲

在强烈的构造应力作用下，组成地壳的岩层产生一系列的波状弯曲而没有丧失其整体性和连续性的构造形态称之为褶皱构造。褶皱构造属于岩层的塑性变形，为地壳表层发育广泛的构造形态之一，在沉积岩层中最为明显，在块状岩体中则很难见到。褶皱构造产生的主要原因是地壳运动中形成的水平挤压力，但少数是由于垂直力或者力偶的作用而形成。褶皱构造多发育在夹于两个坚硬岩层间的较弱岩层中或断层带附近。

1.褶曲

褶皱构造通常是一系列的波状弯曲，我们把其中的一个弯曲称为褶曲，褶曲是褶皱构造的基本组成单位。每个褶曲一般有核、翼、轴面、轴、枢纽及转折端等几个部分组成，称之为褶曲要素（图2-9）。

（1）褶曲要素。

1）核。核是褶曲的中心部分一个岩层，也就是褶曲中央最内部的一个岩层。

2）翼。翼是指位于核部两侧，向不同方向倾斜的岩层（图2-9中ABH或BCH）。

图2-9　褶曲要素

3）轴面。轴面从褶曲顶部能平分两翼的面称为褶曲轴面（DHFE）。褶曲轴面不是一个真实存在的面，而是为了标定褶曲方位及产状而划定的一个假想面。褶曲轴面的形态不是固定的，可以是一个简单的平面，也可以是一个复杂的曲面，可以是直立的，倾斜的，也可以是平卧的。

4）轴。轴是指褶曲轴面与水平面的交线（DH）。通常用轴的方位表示褶曲的方位，轴的长度表示褶曲的延伸的规模。

5）枢纽。枢纽是指褶曲岩层同一层面与轴面的交线（BH）。由于褶曲层面的形态不同，褶曲枢纽有水平的，有倾斜的，有波状起伏的。通过枢纽形态的变化可以考察褶曲在延伸方向产状的变化情况。

转折端是从一翼转到另一翼的过渡的弯曲部分，即两翼的汇合部分。

（2）褶曲基本形态。

褶曲有背斜和向斜两种基本形态（图2-10）。

1）背斜。背斜是指岩层向上隆起的弯曲。背斜褶曲的岩层以褶曲轴为中心向两翼倾斜，地表受到剥蚀露出有不同地质年代的岩层时，年代较老的岩层出现在轴部，从轴部向两翼依次出现较新的岩层，并且两翼岩层呈对称出现。

2）向斜。向斜是指岩层向下凹陷弯曲的褶曲形态。向斜褶曲中，岩层的倾斜方向与背斜相反，两翼的岩层都向褶曲的轴部倾斜。地面遭受剥蚀时，向斜褶曲轴部出露的是较新的岩层，向两翼依次出露的较老的岩层，其两翼岩层也对称分布。

图2-10　背斜与向斜剖面示意图（左边为未剥蚀；右边为经剥蚀）

（3）褶曲形态分类。

褶曲的形态多种多样，为了便于描述和研究，可以从不同轴面产状、枢纽产状等几个方面对褶曲进行分类。

1）依据轴面产状分类。

①直立褶曲。直立褶曲的轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角基本相同，在横剖面上两翼呈对称分布［图2-11 （a）］。

②倾斜褶曲。倾斜褶曲的轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，但倾角不相等。在横剖面上两翼不对称分布［图2-11 （b）］。

③倒转褶曲。倒转褶曲的轴面倾斜，两翼也呈倾斜形态，两翼岩层倾向相同，倾角相等或不相等，一冀岩层层序正常，另一翼岩层层序倒转［图2-11 （c）］。

④平卧褶曲。平卧褶曲的轴面水平，两翼岩层近于水平重叠，一冀层序正常，另一翼倒转［图2-11 （d）］。

图2-11　根据轴面产状划分的褶曲形态类型
（a）直立褶曲； （b）倾斜褶曲； （c）倒转褶曲； （d）平卧褶曲

褶曲的轴面产状形态和两翼岩层倾角大小，通常由岩石的受力性质和强度控制。受力强度比较小，受力类型比较单一的地区，多形成两翼岩层较舒缓的直立褶曲或者是倾斜褶曲；如果区域受力类型比较复杂或者受力强烈的地区，褶曲类型常表现为倒转褶曲或者平卧褶曲。

2）如果按褶曲枢纽的产状类型，褶曲可以分为：

①水平褶曲。水平褶曲是指其枢纽水平或者近于水平展布，两翼岩层走向大致平行延伸并对称分布（图2-12） 。

②倾伏褶曲。倾伏褶曲的枢纽向一端倾伏，两翼岩层走向发生弧形合围，在转折端处闭合（图2-13）。对于背斜，合围的尖端指向枢纽的倾伏方向；对于向斜，合围的开口指向枢纽的倾伏方向。

图2-12　水平褶曲

图2-13　倾伏褶曲

值得注意的是，褶曲构造延伸的规模大小不一，并且相差非常悬殊。长的可以达数百千米，甚至数千千米以上，短的可以仅有几个厘米。褶曲根据长宽比例的不同，划分为几个形态。一般把长宽比大于10的褶曲称为线性褶曲；长宽比在10～3之间的，褶曲向两端倾斜，如果是背斜称之为短背斜，如果是向斜称之为短向斜。长宽比小于3的圆形背斜称为穹窿，向斜则称之为构造盆地。

2.褶皱构造

褶皱构造是褶曲的组合形态，一般而言，两个或两个以上的褶曲组合成褶皱构造。在构造活动强烈区域，单一的褶曲构造存在的现象比较少见，通常是向斜与背斜相间排列，走向大致平行，有规律的组合成不同形式的褶皱构造（图2-14）。有时候是单一的褶皱构造，但有的时候，后期的褶皱构造叠加在早期褶皱构造上，形成复杂的构造体系。一些很著名的山脉，如祁连山、秦岭和昆仑山等，都是这些复杂的褶皱构造山脉。

（1）褶皱构造的野外识别。

图2-14　吉林穆林河至梨树沟地质剖面图
J—侏罗纪煤系；K—白垩纪砾岩及砂岩

正常情况下，背斜为山，向斜为谷。但在野外实际情况要复杂得多。前面提到过，早期形成的背斜山，当出露地表在遭受长期剥蚀时，不仅可以逐渐地夷为平地，而且往往由于背斜轴部岩层遭到构造作用的强烈破坏，甚至在一定的外力条件下可以发展成为谷地。同样的道理，由于地形的抬升隆起，向斜山的情况在野外比较常见。因此不能够完全以地形的起伏情况作为识别褶皱构造的主要标志。

褶皱构造的规模有较小的，也有很大的。小的褶皱可以在小范围内，通过几个在基岩面上的露头进行观察。但规模较大的褶皱，分布的范围大，并常受地形高低起伏的影响，很难一览无余，也不可能通过少数几个露头就能窥其全貌。对于这样的大型褶皱构造，在野外通常根据实际情况采用穿越法或者追索法来进行识别。

1）穿越法。穿越法是指垂直岩层走向，沿着选定的路线进行调查。穿越法的优点是有利于调查岩层的产状、层序及其新老关系。如果在路线通过地带的岩层呈有规律的重复出现，且对称分布，说明为褶皱构造。然后根据岩层出露的层序及其新老关系，判断是背斜还是向斜，如果老岩层在中间，新岩层在两边，是背斜；如果新岩层在中间，老岩层在两边，则是向斜。然后进一步分析两翼岩层的产状，如果两翼岩层均向外或向内倾斜，倾角大体相等者，为直立背斜或向斜；倾角不等者，为倾斜背斜或向斜。

2）追索法。追索法是指沿着平行于岩层走向的调查路线进行观察的方法。平行岩层走向进行追索观察，便于调查褶皱构造延伸的方向及其构造变化的情况。当两翼岩层在平面上平行展布，为水平褶皱，如果是两翼岩层在转折端闭合或呈S形时，为倾伏褶皱。

穿越法和追索法各有优缺点，在野外调查工作中，要根据实际条件，综合选用，在实践中，一般以穿越法为主，追索法为辅，根据不同情况，二者穿插运用。

（2）褶皱构造的工程地质评价。

对于规模稍大的褶皱构造，相对于建筑物来说，起主导作用的主要是褶皱构造的翼部，而褶曲的翼部一般来说是单斜构造。单斜构造对于一般建筑工程的工程地质问题主要是斜坡稳定性问题。

对于路线或者隧道工程、大坝等线性构筑物而言，褶皱构造的工程地质问题就是倾斜岩层的产状与路线或隧道轴线走向的关系问题。

一般来说，褶皱构造对建筑工程的影响主要有以下几个方面：

1）褶曲核部或转折端岩层由于受水平张拉应力作用，节理发育，破坏岩体结构的完整性和强度，另外在石灰岩地区还往往导致岩溶较为发育，所以在核部布置各种建筑工程，如房屋建筑、道路桥梁、坝址、隧道等，必须注意岩层的坍落、漏水、涌水问题。

2）在褶曲翼部布置建筑工程，要重点注意岩层的倾向及倾角的大小，注意其滑动性对岩体稳定性有一定影响。

3）地下工程（隧道或道路工程线路），一般宜设计在褶皱翼部。让线性工程（如隧道）通过性质均一岩层，有利于稳定。

4）对于深路堑和高边坡来说，路线垂直岩层走向，或路线与岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时（也就是通常所说的反向坡），仅从岩层产状与路线走向的关系方面而言，对路基边坡的稳定性是有利的。不利的情况是路线走向与岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向一致，特别在云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、千枚岩等松软岩石分布地区，坡面容易发生风化剥蚀，产生严重碎落坍塌，对路基边坡及路基排水系统会造成经常性的危害。最不利的情况是路线与岩层走向平行，岩层倾向与路基边坡一致，而边坡的坡角大于岩层的倾角，特别在石灰岩、砂岩与粘土质页岩互层，且有地下水作用时，如路堑开挖过深，边坡过陡，或者由于开挖使软弱构造面暴露，都容易引起斜坡岩层发生大规模的顺层滑动，破坏路基稳定。

5）隧道工程一般从褶曲构造的翼部通过是比较有利的。但是中间若遇到有松软岩层或软弱构造面时，那么隧道在顺倾向一侧的洞壁，可能出现明显的偏压现象，甚至能导致支撑破坏，发生局部坍塌。

6）在褶曲构造的轴部，从岩层的产状来说，是岩层倾向发生显著变化的地方，就构造作用对岩层整体性的影响来说，又是岩层受应力作用最集中的地方，所以在褶曲构造的轴部，不论公路、隧道或桥梁工程，容易遇到工程地质问题，主要是由于岩层破碎而产生的岩体稳定问题和向斜轴部地下水的问题。