（1）褶皱的基本形态

组成地壳的岩层受构造应力的强烈作用，使岩层形成一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，称为褶皱构造（folding structure）。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之一。

褶皱（fold）的基本类型有两种：背斜和向斜，如图2.10所示。

背斜（anticline）是岩层向上拱起的弯曲，其中心部分为较老岩层，向两侧依次变新。向斜（syncline）是岩层向下凹的弯曲，其中心部分为较新岩层，向两侧依次变老。如岩石未经剥蚀，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，如图2.11所示。

图2.10　向斜和背斜

图2.11　背斜成谷，向斜成山

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作有规律地分布确定的。若中间为老地层，两侧依次对称出现新地层，则为背斜构造；若中间为新地层，两侧依次对称出现老地层，则为向斜构造。

（2）褶皱要素

对于各式各样的褶皱进行描述和研究，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。组成褶皱各个部分的单元称为褶皱要素（geometric elements of fold）。

①核（core）　褶皱的中心部分。这里指褶皱岩层受风化剥蚀后，出露在地面上的中心部分。如图2.12中，背斜的核部为奥陶纪地层分布地区；向斜的核部为石炭纪地层分布地区。在剖面上看，图2.12中寒武纪地层组成了背斜的核部。背斜剥蚀越深，核部地层出露越老。因此，一个褶皱的不同地段，往往由于剥蚀深度上的差异，可以出露不同时代的地层，故核与翼仅是相对概念。

②翼（limb）　褶皱核部两侧对称出露的岩层。图2.12中志留纪、泥盆纪地层为背斜的翼部，又是向斜的翼部。相邻的背斜和向斜之间的翼是共有的。

图2.12　组成褶皱的岩层经剥蚀后，平面上岩层呈对称排列

③枢纽（hinge line）　褶皱在同一层面上各最大弯曲点的连线。褶皱的枢纽有水平的，有倾斜的，也有波状起伏的。

④轴面（axial plane）　连接褶皱各层的枢纽构成的面。在一定情况下，它是平分褶皱的一个假想面。褶皱的轴面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。

（3）褶皱的主要类型

褶皱的几何形态很多，其分类也不相同，现在仅介绍按轴面产状及枢纽产状两种分类：

1）按褶皱的轴面产状分类

①直立褶皱（upright fold）　轴面直立，两翼岩层倾向相反，倾角基本相等，如图2.13（a）所示。在横剖面上两翼对称，所以也称为对称褶皱。

②倾斜褶皱（inclined fold）　轴面倾斜，两翼岩层倾向相反，倾角不等，如图2.13（b）所示。在横剖面上两翼不对称，所以又称为不对称褶皱。

③倒转褶皱（overfold）　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，层位发生倒转，如图2.13（c）所示。(www.daowen.com)

④平卧褶皱（recumbent fold）　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，另一翼发生倒转，如图2.13（d）所示。

图2.13　各种褶皱

在褶皱构造中，褶皱的轴面产状和两翼岩层的倾斜程度，常和岩层的受力性质及褶皱的强烈程度有关。在褶皱不太强烈和受力性质比较简单的地区，一般多形成两翼岩层倾角舒缓的直立褶皱或倾斜褶皱；在褶皱强烈和受力性质比较复杂的地区，一般两翼岩层的倾角较大，褶皱紧闭，并常形成倒转或平卧褶皱。

2）按褶皱的枢纽产状分类

①水平褶皱（nonplunging fold）　褶皱枢纽水平，两翼岩层的露头线平行延伸，如图2.14（a）、（c）所示。

②倾伏褶皱（plunging fold）　褶皱的枢纽向一端倾伏，两翼岩层的露头线不平行延伸，或呈“之”字形分布，如图2.14（b），（d）所示。

当褶皱的枢纽倾伏时，在平面上会看到，褶皱的一翼逐渐转向另一翼，形成一条圆滑的曲线。在平面上，褶皱从一翼弯向另一翼的曲线部分，称为褶皱的转折端，在倾伏背斜的转折端，岩层向褶皱的外方倾斜（外倾转折）。在倾伏向斜的转折端，岩层向褶皱的内方倾斜（内倾转折）。在平面上倾伏褶皱的两翼岩层在转折端闭合，是区别于水平褶皱的一个显著标志。

褶皱规模有大有小，大的可以延伸几十千米到数百千米，小的在手标本上可见。若褶皱长宽比大于10∶1，延伸的长度大而分布宽度小的，称为线形褶皱。

褶皱向两端倾伏，长宽比为10∶1～3∶1，呈长圆形的，如是背斜，称为短背斜；如是向斜，称为短向斜。长宽比小于3∶1的圆形背斜，称为穹隆；向斜称为构造盆地。

（4）褶皱构造的工程地质评价

从地质构造条件看，在路线工程中往往遇到的是大型褶皱构造的一部分，无论是背斜还是向斜，在褶皱的翼部遇到的，基本上是单斜构造。因此，在实际工程中，倾斜岩层的产状与路线或隧道轴线走向的关系问题就显得尤其重要。

图2.14　褶皱的枢纽水平及倾斜时，风化剥蚀后岩层的沿展状况

对于深路堑和高边坡来说，路线垂直岩层走向或路线和岩层走向平行但岩层倾向与边坡倾向相反时，只就岩层产状与路线的走向而言，对路基边坡的稳定性是有利的；不利的情况是路线走向和岩层的走向平行，边坡与岩层的倾向相同，特别在云母片岩、绿泥石片岩、滑石片岩、千枚岩等软质岩石分布地区，坡面容易发生风化剥落，产生严重坍塌，对路基边坡及路基排水系统造成经常性的危害；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、沙岩与泥岩互层，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结构面暴露，都容易引起斜坡岩层发生大规模的顺层滑移，破坏路基稳定。

对于隧道工程而言，从褶皱的翼部通过是比较有利的。如果中间有软质岩层或软弱构造面时，则在顺倾向一侧的洞壁出现明显的压扁现象，甚至会导致支撑破坏，发生局部坍塌。

在褶皱构造的轴部，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。所以在褶皱构造的轴部，不论公路、隧道和桥梁工程，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性问题和向斜轴部的地下水问题。这些问题在隧道工程中更为突出，容易产生隧道塌顶和涌水问题，时常会严重影响正常施工。

（5）褶皱的野外识别方法

在野外辨别褶皱时，首先判断褶皱是否存在并区别背斜和向斜，然后确定其形态特征。在少数情况下，如沿着山区河谷，岩层的弯曲经常直接暴露，背斜或向斜容易识别，但在大多数情况下，地面岩层呈倾斜状态，岩层弯曲的面貌不能一目了然，因此，需要正确判别背斜和向斜是一项基本技能。

首先，地形上的高低并不是判断背斜和向斜的标志。岩石变形之初，背斜高而向斜低，即背斜成山，向斜成谷，这时的地形是地质构造的直观反映。但是经过较长时间剥蚀后，地形发生变化，可能背斜变成低地或沟谷，称为背斜谷。向斜的地形较相邻背斜高，称为向斜山。这种地形高低与褶皱形态凹凸相反的现象，称为地形倒置。

地形倒置的形成原因是背斜遭受剥蚀的速度较向斜快。因为背斜轴部裂隙发育，岩层较为破碎，而且地形突出，剥蚀作用易于快速进行。如果褶皱的上层岩石坚硬，下层岩石较弱，强烈的剥蚀作用便首先切开上层，一旦剥蚀到下层，其破坏速度加快。相反，向斜轴部岩层较为完整，并常有剥蚀产物在轴部堆积，起到“保护”作用，因而剥蚀速度较背斜轴部慢。除了地形倒置，有些山岭既非背斜，也非向斜，而是由单斜岩层组成，称为单斜山。单斜山中，如岩层倾角平缓，且顺岩层倾向一侧的山坡较缓，另一侧山坡较陡，称为单面山。另外，岩层的倾斜状况也非判别背斜和向斜的可靠标志。因为直立褶皱或倾斜褶皱两翼岩层的倾斜方向虽然相反，但是倒转褶皱、平卧褶皱的两翼岩层均向同一方向倾斜，如果单纯从倾向来看，会错误的将其视为单斜。

褶皱存在的标志是在沿倾向方向上相同年代的岩层以对称式重复出现，就背斜而言，核部岩层较两侧岩层为老，而向斜的核部较两侧岩层为新，可根据此来区分背斜和向斜。如果进一步观测与比较两翼岩层层序及倾向和倾角，就可确定褶皱的形态。两翼岩层倾向相反、倾角相等，则为直立褶皱；两翼岩层倾向相反、倾角不等，则为倾斜褶皱；两翼岩层倾向相同，其中一翼岩层倒转，则为倒转褶皱；两翼岩层界线彼此基本平行延伸，则为水平褶皱；两翼岩层界线在一端弯曲封闭，则为倾伏褶皱。在进行褶皱定名时，应按褶皱横剖面分类，褶皱纵剖面分类和褶皱基本形式进行综合定名，如倾斜倾伏背斜等。