从褶皱的形成与沉积作用的关系来看,有的是在沉积物成岩后受力变形而形成的,有的则是与沉积同时逐渐变形而形成的。
(1)同沉积褶皱形成时代的分析
同沉积褶皱是沉积岩层在沉积同时遭受构造变形逐渐弯曲变形而形成的(图8.21),同沉积褶皱与石油、天然气、煤田或其他沉积矿产的形成和控制有着密切关系,对矿产的普查和勘探有着重要的意义,同沉积褶皱具有以下特点:
图8.21 同沉积褶皱构造剖面特征示意图
(a)褶皱两翼的的倾角一般是上部平缓,往下逐渐变陡,褶皱总的形态多为开阔的对称或不对称褶皱。
(b)岩层厚度在背斜顶部变薄,个别层甚至缺失;向两翼厚度逐渐增大,向斜核部常厚度最大。沉积的等厚线与相应的构造等值线基本符合。
(c)岩层的岩相受构造控制明显,背斜顶部为剥蚀区或浅水的粗粒物质,向斜核部岩石颗粒变细,反映盆地较深处的沉积。
(d)常在一侧或两侧伴有同沉积断层。
(e)常对沉积矿产的形成和分布起控制作用。
(2)利用角度不整合确定褶皱形成时代
绝大多数的褶皱是成岩之后受到构造力的作用而形成的,其形成时代可以根据区域性角度不整合时代来确定。
如果不整合面以下的一套地层发生褶皱,而不整合面之上的地层没有发生褶皱,则褶皱形成的时代通常看作与不整合所代表的时代相一致,即不整合面下伏褶皱中最新地层沉积之后,上覆最老地层沉积之前。
所以识别地层间的角度不整合关系是确定褶皱形成时代的关键,主要从以下几方面来确定:
(a)地层方面的标志:在区域性范围内,上下两套地层之间缺失了某些地层而造成地层时代上的不连续,说明有过沉积的间断。
(b)古生物方面的标志:上、下两套地层中的化石时代相差较远,这两套地层之间的化石反映出在古生物的演化过程中存在不连续的现象。反映了下伏岩层沉积以后,由于地壳运动引起自然地理环境的较大变化,导致生物物种的不连续,说明有不整合的存在。
(c)沉积方面的标志。
ⅰ 上、下两套地层的岩性和岩相截然不同。
ⅱ 上、下两套地层之间接触面不平整或平整,保存有古风化壳、古土壤或与之有关的残积型矿床。
ⅲ 上覆地层的底部岩层常有由下伏地层的岩石碎块、砾石组成的底砾岩。
(d)构造方面的标志。
ⅰ 上、下两套地层的产状不一致,构造变形的强弱也有所不同,上、下两套地层中的褶皱样式及断裂性质存在差异。
ⅱ 下伏地层中的构造变形较上覆的新地层要强,构造变形的期次也要多于上覆的新地层。
ⅲ 下伏地层中的地质构造,如断层、褶皱等,延伸到不整合面时就被上覆地层所截交覆盖。
一般来说,上、下两套地层中的地质构造的构造线方向迥然不同。
(e)岩浆活动和变质作用方面的标志。
由于不整合面上、下两套地层及其地质构造是在不同时期的地壳运动中形成的,因此各自发育有不同时期、不同特点的岩浆活动和变质作用,一般来说,下伏老地层中的变质程度要比上覆新地层中的变质程度要强。
在利用角度不整合确定褶皱构造形成时代时,应该避免两种错误的分析:一种是由断层接触造成的上、下两套地层间的地层缺失和岩层的相交被误认为角度不整合,从而错误地判定褶皱运动的时期。虽然沿不整合面也经常因顺层滑动而留下了一些断层运动的痕迹,但断层造成的两套地层之间的关系,其地质界线不仅与下伏地层相交,沿走向追索还可以发现断层也会切过上覆地层,或并不是与上覆地层中的最老地层相接触。另外,在强烈变形或变质岩区,两套不同时代、不同变质程度的地层,遭受垂直不整合面方向的挤压,或沿不整合面的顺层滑动,可以使下伏岩层的层理或片理在接近不整合面时与上覆岩层或不整合面强迫一致,而造成了一种平行过渡的假象。所以,必须考虑总的地层分布情况,两套地层在构造特征、变质程度等方面的差别来确定褶皱的形成时代。