叠加褶皱(superposed folds,superimposed folds),又称重褶皱(refolded folds)。层状地质体经受两次以上的褶皱作用时,后期褶皱重叠于先存褶皱之上的形象。叠加褶皱的发育可以是在两个或两个以上独立叠加褶皱及其侵蚀面逐步加深的图像模式的褶皱事件中形成的;也可能是一次主要构造事件中前后相继的两个变形阶段的产物;甚至可以是一次褶皱作用中连续递进变形的结果。叠加褶皱的几何学特征是多次褶皱的几何效应互相复合或干扰的结果,通常称为干扰格式,它取决于:先存褶皱格架对后期褶皱的控制和后期褶皱对早期褶皱的改造或破坏这两方面因素的消长关系,其中何者占主导地位又取决于各次褶皱作用的方位、方式、规模和强度,以及褶皱地质体的力学性质等。
[1] 就其形成时间而言,叠加褶皱可以是两个或两个以上构造旋回中的褶皱变形的叠加,也可以是同一构造旋回不同构造幕的褶皱变形的叠加,甚至可是同一期递进变形过程中晚期增量应变对早期褶皱的叠加。
岩层在形成时,一般是水平的。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。
岩石中褶皱示意图面状构造(如层理、劈理或片理等)形成的弯曲。单个的弯曲也称褶曲。褶皱的面向上弯曲,两侧相背倾斜,称为背形;褶皱面向下弯曲,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。正常情况下,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公里,小者可见于手标本或在显微镜下才能见到。
由于各期褶皱的形态、强度和方位的不同,叠加褶皱有多种分类方案,以J.G.兰姆赛提出的两期褶皱叠加的3种基本的叠加型式最简明而常用。①1型后期褶皱的最大应变轴(或流动方向a2)与前期褶皱的轴面近于平行,两期褶皱的中间应变轴(B1,b2)大角度相交,也称横跨褶皱或斜跨褶皱。变形后,前期褶皱的轴面一般受变形的影响不大,而枢纽被再褶皱成有规律的波状起伏。常见的形态是一系列穹隆和盆地相间的构造。②2型后期褶皱的最大应变轴(a2)与早期褶皱轴面成较大的交角,两期褶皱的中间应变轴(B1,b2)也中等或大角度相交。一般前期褶皱形态常为紧闭甚至等斜的斜歪或平卧褶皱,这时前期褶皱的轴面和两翼一起再褶皱,其枢纽也被再褶皱成波状,从而在水平切面上形成新月形、蘑菇形等复杂的图形。③3型后期褶皱的和前期褶皱的轴近于平行,也称共轴叠加褶皱。早期褶皱的轴面和两翼共同被再褶皱,在剖面上可呈现双重转折或钩状闭合等形态。
以上 3种褶皱叠加型式之间还存在着一系列过渡型式叠加褶皱。
Ramsay以早期褶皱为纵弯褶皱,后期褶皱为滑褶皱为前提提出四种基本叠加型式:
无效叠加作用
两期褶皱相互作用没形成一般认为叠加褶皱所具有的几何现象,所产生的三维几何特征实际上与单期变形产生的褶皱构造相似。如果两期褶皱具有相同的波长,那么最终的形态取决于两个叠加波形的同相或不同相关系。或者同相波形叠加而仅导致褶皱振幅增大,或者不同相波形相互抵消而使褶皱消失,或者是上述两者之间的过渡。如果两期褶皱波长不同,则可能形成各种类型的多级协调褶皱。这种叠加型式虽然从理论上存在,但目前还没有这方面的报道。
穹隆-盆地型式
晚期褶皱的最大应变轴(或流动方向a2)与早期褶皱的轴面平行或低角度相交,但两期褶皱的中间应变轴(平行褶皱枢纽)高角度相交或垂直。这种叠加型式相当于所谓的“横跨褶皱”或“斜跨褶皱”。早期褶皱一般为轴面近于直立的较开阔褶皱,被后期褶皱叠加后,轴面形态变化不大,但枢纽被弯曲呈有规律的波状起伏,常见的形态为一系列穹隆和构造盆地相间的构造。两期背形叠加形成穹隆构造,两期向形叠加形成构造盆地,晚期背形横过早期向形或者晚期向形横过早期背形时,背形枢纽倾伏,向形枢纽仰起形成鞍状构造。
值得指出的是,穹隆和构造盆地的存在并不完全意味着叠加褶皱事件,上文所述的底辟褶皱或底辟构造也可以形成类似的样式。但不同的是两期叠加变形事件形成的穹隆和构造盆地具有高度的几何规律,叠加褶皱内与两期变形有关的褶皱通常在样式、波幅、波长及伴生的小型构造方面均有系统的差别。 [1]