快速沉积引发的软沉积物变形构造特征——以灵山岛下白垩统浊积岩为例

灵山岛修船厂剖面发育了多种类型的软沉积物变形构造,其中一些变形构造的要素发生了定向倾斜,影响因素尚不明确。结合野外露头观察和室内分析等方法,研究了变形构造的形成过程、触发因素和地质意义。结果表明:修船厂剖面的两套浊积岩之间发育了负载—挤入构造、泄水—沉积物充填构造和微断层等软沉积物变形构造;变形机制主要是流体化,触发因素为浊流的快速沉积导致的载荷压力。变形构造的形成过程主要与密度倒置梯度和横向剪切力两个驱动力有关,其中横向剪切力来源于浊流的流动,导致变形构造的要素发生定向倾斜。变形构造的要素的倾斜方向为SEE,指示古水流主要来自SEE方向,与浊积岩序列内底痕指示的古水流方向一致,说明浊流快速沉积形成的软沉积物变形构造能够指示古水流或古斜坡方向。

龙门山中、新生界软沉积物变形及构造演化

龙门山是由三条主要断裂组成的山体。汶川—茂县断裂,也称后山断裂,构成龙门山的西部边界;映秀—北川断裂为龙门山的中央断裂;灌县—安县断裂为龙门山的东部边界,也称前山断裂。龙门山断裂带以东为始自晚三叠世末的不同时期的前陆盆地。前陆盆地中从晚三叠世至2008年5月12日汶川地震(MS8.0),在不同年代地层中均有丰富的软沉积物变形构造(SSDS)记录,包括液化变形、重力作用变形、水塑性变形及其他相关的变形。这些变形层的地点紧邻龙门山的三条断裂,这些断裂在不同时期的活动诱发不同时期的强地震,导致当时尚未固结的沉积物变形(震积岩)。上三叠统小塘子组的软沉积的变形构造有液化角砾岩、液化滴状体、液化底辟、触变底辟、卷曲变形、拉伸布丁、负载、球-枕构造、枕状层及粒序断层等。侏罗系、白垩系主要为粗粒沉积物,除少数层位发现有液化变形外,主要的软沉积变形类型为各种形态、大尺度的砾岩负载构造。古近系为湖相沉积,沉积物粒度较细,软沉积物变形又出现大量液化变形构造,如液化混插、液化角砾岩等。2008年5月12日汶川地震(MS8.0)诱发大规模地表以下沙层液化,形成一系列液化变形构造与微地貌:液化沙堆、液化席状沙、沙火山、液化丘、坑状地形与混杂堆积。应用龙门山反射地震成果、古地震记录,结合区域构造可以给出龙门山断裂带发生的时间顺序与地震造山时期:(1)松潘—甘孜造山带与扬子板块的碰撞发生于晚三叠世早期,二者的边界即现在的汶川—茂县断裂;汶川—茂县断裂于晚三叠世末逆冲推覆造山,三叠纪末龙门山地区的山地可称松潘-甘孜山,在其东侧形成前陆盆地;晚三叠世印支造山旋回的大陆动力作用是龙门山诞生与孕育的阶段。(2)映秀—北川断裂与灌县—安县断裂的逆冲活动时间为侏罗纪—早白垩世,形成高山与前陆盆地。(3)早白垩世的龙门山已是一个由三条逆冲断裂组成的断裂带山体,可称古龙门山,山高约3 500m。(4)三条断裂在古近纪的活动诱发古近系软沉积物变形,但断裂未发生逆冲推覆造山,沉积物为湖相细粒沉积,古近纪是一个地震活动期,但不是造山的阶段。(5)中生代龙门山经历了多次瞬时地震造山与平静期山脉剥蚀降低的过程,现在的龙门山是晚新生代期间多次地震瞬时造山的产物。与众多的龙门山地学研究者不同,本文系采用另一种思维——软沉积物变形构造,即通过古地震途径讨论龙门山地区的构造演化。

中国软沉积物变形构造及地震岩研究简评

近30年(1987—2016)来,中国的软沉积物变形构造、地震岩、震积岩及古地震研究,取得了很大的进展和成绩。但是,在国内中文期刊中已发表的约140篇文章和已出版的一些专著中,几乎都把具软沉积物变形构造的岩层当作地震岩。可喜的是,中国石油大学(华东)的老师们和学生们,对山东青岛灵山岛下白垩统中的软沉积物变形构造的研究,却有多种不同的观点,呈现出了一种活跃的学术气氛。笔者等的看法是:(1)软沉积物变形构造是一种沉积构造,它有多种成因,它是一个很好的沉积学和地质学术语,应继续地和更广泛地使用下去。(2)地震岩是专指由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层,它是具多成因的软沉积物变形构造的岩层的一种,不能把所有的具软沉积构造的岩层都当作地震岩。有的地质学家建议废弃地震岩这一术语。(3)震积岩是"seismites"(地震岩)的误译,不宜再继续使用。(4)由于地震岩和震积岩这两个术语在国内外已使用多年,要废弃它们或不再继续使用它们,应得到国内外的多数地质学家的同意才行。

新疆博格达地区早二叠世软沉积物变形构造:弧后碰撞前陆盆地地震记录

早二叠世下岌岌槽子群发育于博格达弧后碰撞前陆盆地缓坡带,为一套长石含量较高的陆源碎屑岩。古流向、沉积相带分布研究表明,当时的古坡向向南。岌岌槽子群中首次发现大量软沉积物变形构造,包括链环层理、水塑性褶皱、液化沙脉、沙侵蘑菇、碟状泄水构造、球枕构造、流化砾岩、底辟流化砾岩坨、滑混层、同沉积断层等,均是与地震驱动相适配的变形构造。这些变形构造常沿限定的岩层发育,上、下均为未变形的岩层,显示事件变形特征。大量滑混层褶皱枢纽和球枕构造轴面实测结果显示,它们既没有优势方位,其位态也与古坡向无关,进一步证实最有可能的驱动机制是地震。由于古地震活动直接与东天山造山活动密切相关,因此,研究软沉积物变形构造的时、空发育特征能够成为认识天山造山过程和相关盆地发育的一个新视角。

软沉积物变形中负载、球—枕构造的古地震研究综述

在构造活动地区,软沉积物变形是研究古地震的一种关键证据。近年来,湖相沉积中的软沉积物变形受到越来越多的关注,但多数研究局限于软沉积物变形的形态分类。相比之下,对软沉积物变形的成因分析、触发机制和变形过程缺少系统分析,以至于软沉积物变形能否反映地震事件,以及软沉积物变形类型、强弱与地震震级和震中位置是否存在明确关联还存在较大争议。鉴于此,本文选择软沉积物变形中典型的变形构造—负载、球—枕构造,从其具体特征、成因、触发机制、变形过程、变形强弱与震级及震中距关系等方面展开讨论。统计结果显示,当沉积记录中的负载、球—枕构造为地震成因时,其代表的震级可能为6.0~7.0级,震中距约为20~70 km。就相同变形强度的负载、球—枕构造来说,湖相沉积记录的震级最强,其次为河湖相沉积和海相沉积。负载、球—枕构造变形层的宽度和厚度以及球状半径大小与地震震级具有正相关关系,而岩性与地震震级大小没有直接的对应关系。利用软沉积物变形所对应的地震震级估算距震中距离,或者采用软沉积物变形距断层距离估算地震震级的方法都是可行的。这样看来,软沉积物变形不仅能够记录地震事件,而且能够根据其变形类型、尺度大小和强度变化等,较好地确定地震震级及震中位置,为古地震研究提供了一个相对独立的研究方向。

山东省灵山岛下白垩统青山群火山地震软沉积物变形构造特征及成因机制

近年来,针对山东省灵山岛地区软沉积物变形构造的研究呈现热潮,但研究层位主要集中于下白垩统莱阳群的浊积岩,对下白垩统青山群未见详述。利用野外露头与镜下薄片资料,详细描述了灵山岛地区下白垩统青山群的岩性特征、岩相组合、软沉积物变形构造类型与特征,指出研究区青山群软沉积物变形构造主要宿主岩层为陆相扇三角洲沉积,其沉积水体逐渐变浅,并伴随多次火山爆发。软沉积物变形构造类型主要有负载构造、球—枕构造、泄水构造、挤入构造、水塑性褶皱、塑性砂岩团块包卷构造、火山地震落石构造和"V"型地裂缝等,形成原因主要为火山爆发引起的古火山地震作用,成因机制主要分为地震波、火山碎屑物重力及惯性作用与瞬时差异气压效应3种,这与莱阳群浊积岩层位的软沉积物变形构造主要为滑塌与构造古地震机制不同。通过分析火山碎屑流堆积层位与软沉积物变形构造发育层位的关系,建立了青山群软沉积物变形构造的分布模式,即随着与火山口距离的变化,近源易见的脆性变形逐渐消失,中源以液化软沉积物变形与塑性变形为主体,远源呈现弱的液化软沉积物变形,且软沉积物变形构造的规模与距离呈负相关。

华北串岭沟组软沉积物变形构造及其构造古地理意义

华北古陆北缘中元古代串岭沟组是整个华北古陆沉积环境从以滨浅海陆源碎屑岩为主体的沉积体系向以碳酸盐岩为主体的陆表海沉积体系的转折点。串岭沟组发育了大量的软沉积物变形构造:水塑性变形构造,液化构造,流化构造,均是与地震驱动相适配的变形构造,它们赋存于特定的层内,并在空间上呈规律变化,为典型震积岩。地震中心主要为蓟县—兴隆区域,东西向展布的断裂控制相带分布,南北向控制沉积类型。软沉积变形构造可以作为重要沉积标志来限定大陆裂解引发的伸展构造运动时间。因此综合研究串岭沟组发育的软沉积物变形构造类型、特征、层位和空间位置对于认识原型盆地的断裂构造活动特征具有重要意义。

苏北盆地高邮凹陷深凹带古近系戴南组软沉积物变形构造及沉积模式研究

软沉积物变形构造又称准同生变形构造,其发育特征、分布规律以及沉积模式等的研究对油气储层研究具有重要意义。研究区多个油田的岩芯观察中发现了同生微断层、液化岩脉、液化扭曲变形、砂枕构造、自碎角砾岩等多种软沉积物变形构造,并分析了形成各种软沉积物变形构造的不同应力环境和特征。通过软沉积物变形构造平面分布规律分析,认为软沉积物变形构造随着边界断层真2断层和汉留断层断层面倾角变大出现的频率越高,发育程度越强烈,因而研究区软沉积物变形构造的发育频率与高邮凹陷深凹带的边界断层的坡度有关,变形构造的产生和分布受到古地形的控制。并且该类变形构造在一定程度上改变了原始储层的物性和连通性。通过参考国内外的软沉积物变形构造成因模式,提出了研究区的软沉积物变形构造沉积模式,研究区软沉积物变形构造主要发育于边界断层形成的斜坡区附近,从剖面上可以分为上部浅水区、中部斜坡区和下部深水区三个区带。

安徽寿县新元古界一个滑塌-滑脱软沉积物变形复合构造的发现及地质初探

安徽寿县新元古界四十里长山组底部粉砂岩层中发现了一个滑塌-滑脱软沉积物变形复合构造,剖面观察显示,该沉积变形构造经历了滑塌变形、滑脱变形、震动液化变形等3次以上的变形过程,很好地保存了原始沉积面貌和沉积变形特征;分析该沉积变形构造的成因,发现变形构造属于软沉积物变形构造类型,形成于浅海陆棚边缘斜坡相带。引起软沉积物变形的动力是地震事件产生的多次震动波作用,造成软沉积物滑塌、滑脱褶皱、震动液化泄水等变形作用,形成了具有复杂变形特征的软沉积物变形复合体,是一次地震事件多次地震活动的沉积记录。

米仓山前缘早志留世软沉积物变形构造及其触发机制

地质历史时期软沉积物变形构造在不同时空沉积岩中均有分布,然而学术界对其变形过程、作用力及触发机制等仍存在许多争议。通过对米仓山前缘野外露头观测,早志留世砂岩、粉砂岩、页岩地层中,发育有多套软沉积物变形构造,其层位分布稳定,但不同层位的形态特征差异较大,包括波浪状变形层构造、包卷层理、枕状(椭球状)构造、火焰构造等,多与丘状交错层理相伴生,可分为三种组合类型,均发育于中陆棚沉积环境中。基于该区软沉积物变形构造特征,结合碳同位素分析、古气候、古板块资料,并与现代飓风研究成果对比,认为研究区早志留世时大体上处于风暴频繁的炎热环境,区内软沉积物变形构造多为风暴作用的结果,较强的风暴触及海底,使未固结成岩的沉积物的孔隙压力增加,切变强度降低,使之液化,进而发生变形。米仓山前缘早志留世软沉积物变形构造的发现及其触发机制的探讨对区内古地理、古气候的恢复,以及古扬子板块的演化具有重要的意义。

河南南召盆地上三叠统太山庙组软沉积物变形构造及其古地理意义

河南南召盆地上三叠统太山庙组中发现的软沉积物变形构造包括同沉积断层、液化均一层与泄水脉、底劈构造、塑性变形层、碎裂岩及大型负载构造。它们集中保存在太山庙组中段深湖环境中,以该层段为界,其下水体渐深,其上水体渐浅。多数软沉积物变形构造与浊流沉积砂体相伴生,也可保存在泥岩层中,其形成可能与浊流沉积过程相关,但古地震活动是主要的触发机制。软沉积物变形的类型包括液化变形、塑性变形和脆性变形,指示了高强度的古地震活动,记录了秦岭造山带印支期一次强烈的造山活动。造山带逆冲推覆作用造成南召盆地的抬升,代表了前陆盆地系统中的楔顶沉积。

一次成功的专题研讨会：“多成因的软沉积物变形构造及地震岩”

"多成因的软沉积物变形构造及地震岩"专题研讨会,2016年9月24日在河南焦作河南理工大学承办的第14届全国古地理学及沉积学学术会议期间召开。国内多位专家出席这次研讨会,对软沉积物变形构造、地震岩、震积岩等问题进行讨论和争鸣。这是一次十分成功的研讨会,其主要成果是:(1)"多成因的软沉积物变形构造"已为广大地质学家接受。(2)赛拉赫(Seilacher,1969)提出的"地震岩"(seismites)的定义,即"具断层—粒序的岩层可定为地震岩",应该废弃;但现在为广大地质学家所接受的地震岩的定义,即"地震岩是真正由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层",则不应废弃,可以保留下来。(3)"地震岩"这个术语应严格地限制在真正由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层。(4)"震积岩"是一个误译的术语,不宜继续使用。如果有的地质学家想继续使用这个术语,应对这个术语重新定义,并指明它不是"seismites"(地震岩)的中文译名。(5)碎屑注入体也是多成因的,它不一定是地震岩,更不一定是"原地地震"的标志。(6)本次研讨会的最重要的成果是中国软沉积物变形构造及地震岩研究中的"几乎是一个观点"的局面开始被扭转过来了,呈现出了"百花齐放和百家争鸣"的学术气氛。

山西平陆黄河北岸第四纪软沉积物变形构造的古地震成因研究

为研究山西南部平陆地区黄河北岸一级阶地中软沉积物变形构造的触发机制,对观测剖面中发育的碟状构造、液化卷曲构造和球枕构造等3类软沉积物变形构造的特征进行描述,分析其形成机制,通过总结对比软沉积物变形的地震成因,推测剖面中的变形构造为地震成因,并依此建立山西南部平陆地区的地震成因地层沉积序列。光释光测年结果显示,该变形构造形成年龄为1.9±0.2 ka,通过影响烈度的计算并结合山西及邻近省的地震资料发现,2次历史地震可能与该软沉积物变形构造相关。

Seismites、地震岩、震积岩和软沉积物变形构造等术语问题的讨论

文章主要内容为:(1)同意山穆玕(Shanmugam)的观点,即赛拉赫提出的seismites这一术语有问题。它不是具软沉积物变形构造的岩层,也没有地震成因的证据,因此应当否定。(2)不同意龚一鸣把赛拉赫提出的seismites译为"震积岩",应把它译为"地震岩"。(3)软沉积物变形构造是多成因的。由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层可称作"地震岩",不是由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层不能称作"地震岩"。(4)即使在地震高发地区,也不是所有的软沉积物变形构造都是由地震引起的。(5)在印度北部的一个地震高发地区的河谷中,在2013年的洪水沉积物形成后即刻观察到的软沉积物变形构造,是一个无可争辩的非地震成因的实例。因为2013年至今该地区没有发生过地震。这一实例应引起重视和深思。

沉积学的新理论——评乔秀夫等著《软沉积物变形构造》一书

2017年9月,地质出版社出版了一本前所未有的新书《软沉积物变形构造》,它像一棵耀眼的流星划破寂静的夜空落在地球上——落在地质学书库的海洋里。以往的沉积学都是研究静力（重力）沉积记录的科学,乔秀夫研究员等这本书恰恰相反,它是研究动力（地震力）沉积记录的科学,正像月球科学家过去的研究只限于月球的正面,现在开始研究月球的背面。

书评:软沉积物变形构造——地震与古地震记录

乔秀夫、李海兵、苏德辰研究员等所著的新书：“软沉积物变形构造——地震与古地震记录”已经由地质出版社正式出版。他们这个科研集体经过20多年的不懈努力,将软沉积物变形构造研究从单一的沉积学课题,变成了沉积学、构造地质学、实验地质学、区域大地构造学与古地震学的综合性研究课题,使之成为地质学的一门新颖的分支学科。此专著文字简明扼要,文图并茂。

软沉积物变形及其构造意义研究

通过聆听专家的学术讲座、参加野外地质考察以及查阅大量文献资料,总结出了软沉积物变形构造的意义:软沉积物变形构造对区域地层物源的研究具有一定的指示意义;软沉积物变形构造及其伴生构造有利于改善储集层的孔隙度,提高渗透性;软沉积物变形构造的研究有助于区分古断裂带的上升盘和下降盘以及确定断裂所处的位置;研究软沉积变形构造有利于确定古地震的存在;研究软沉积变形构造有助于恢复盆地的构造演化史,推断盆地边界断裂和盆地内主要断裂强烈活动的期次。这些意义的指出对于后续研究软沉积物变形构造以及古地震和震积岩的研究具有重要的参考价值。

鄂尔多斯盆地彬长地区延长组软沉积物变形构造特征及触发机制分析

软沉积物变形构造是沉积物沉积不久尚未固结成岩之前形成的变形构造,常由突发性地质事件诱发形成。彬长地区位于鄂尔多斯盆地南缘中区,在该区延长组岩心中发现阶梯状微断层、液化砂岩脉、卷曲变形、液化角砾、泥岩撕裂屑、复合变形等软沉积物变形构造。根据沉积相研究结果,该区主要发育三角洲前缘和深湖亚相,结合软沉积物变形构造特征及延长期鄂尔多斯盆地地质背景,认为其触发因素与盆地南部秦岭造山带的形成具有较好的耦合关系,秦岭造山带构造活跃,频繁的火山地震活动导致重力滑塌和砂层液化是该区软沉积物变形构造形成的主要触发机制。

灵山岛早白垩世软沉积物变形构造触发机制及其古环境意义探讨

灵山岛早白垩灵山岛组发育丰富的软沉积物变形构造。野外踏勘船厂、灯塔和千层崖三个剖面,根据沉积外观可分为变形层段和非变形层段两个部分。软沉积物变形构造在变形层段和非变形层段均有发育。其中,变形层段中可见褶皱变形、变形层理及大型负载构造。非变形层段可见火焰构造、同沉积布丁构造和同沉积微断层。研究发现,变形层段软沉积物变形构造尺度大(厚度可至十多米,长度可至数百米),侧向连续性好;非变形层段软沉积物变形构造尺度小(厚度仅几个厘米),侧向连续性差。且变形层段和未变形层段厚度统计数据表明,变形层段软沉积物变形构造与砂岩厚度无必然联系,而非变形层段软沉积物变形构造多出现在粒序砂岩层底部或旋回砂岩层变厚过程中。沉积环境表明,非变形层段和变形层段为一深水低角度斜坡沉积产物。软沉积物变形构造发育形态和数量受到斜坡地形的控制。结合沉积环境及沉积特征分析,认为变形层段软沉积物变形构造触发机制为地震,而非变形层段软沉积物变形构造触发机制为负载作用。锆石测年数据表明灵山岛组与上覆流纹岩沉积时间相近,因此地震活动可能与岩浆侵入或早期火山喷发活动相关。此外,汇总早白垩世重要事件,发现灵山岛组沉积、变冷事件、恐龙迁移、海平面变化和同位素偏移具有时间一致性,因此推断这些事件可能共同对应了早白垩世一次与火山活动相关的短期灾难性事件(如早白垩世缺氧事件)。

灵山岛下白垩统软沉积物变形构造类型划分及其地质意义

软沉积物变形构造是沉积物沉积之后、固结成岩之前尚处于塑性状态时,在液化作用和各种驱动力作用下发生不同程度变形的一系列构造。灵山岛下白垩统发育有多尺度、多形态、多层位、多期次、多成因的软沉积物变形构造。为研究其具体类型和成因机理,以形态特征为基础,以驱动力为分类依据,将灵山岛下白垩统软沉积物变形构造划分为斜坡上的重力驱动、密度倒置条件下的重力驱动和孔隙流体作用下的剪切力驱动等三种类型。此外,结合灵山岛下白垩统滑塌体内部的软沉积物变形构造分布特征,根据斜坡上重力驱动的软沉积物变形构造形成时所遭受的应力类型,将其进一步分为挤压型、拉伸型和剪切型等三个亚类。在分析研究灵山岛软沉积物变形构造的基本类型、发育情况和分布特征等基础上,认为灵山岛早白垩世地震活动非常频繁。驱动力直接作用于软沉积物,驱动力的种类、大小、作用方式和持续时间是影响软沉积物变形构造类型、形态和规模的重要因素,因此,从驱动力角度对其进行系统划分具有科学性、适用性和可行性。探讨软沉积物变形构造的分类方案对其野外识别和成因分析具有科学价值。