山东省灵山岛早白垩世软沉积物变形构造特征*

利用野外露头和镜下薄片等资料、地质统计等方法, 对山东省灵山岛老虎嘴剖面和船厂滑塌剖面软沉积物变形构造分布特征和形成期次进行了研究。船厂剖面发育滑塌褶皱、负载构造、阶梯断层、布丁构造、球—枕构造等典型的软沉积物变形构造;老虎嘴剖面发育层内褶皱、微阶梯断层、层内角砾岩等。根据形成时间、发育部位和形态特征, 将船厂剖面变形划分为滑塌前变形和滑塌中变形, 滑塌前变形又可以细分滑塌体下部变形和滑塌体内部变形。滑塌褶皱具有多级别、多尺度的特点;以厚岩层组成的滑塌褶皱为主, 尺寸为米级;岩层内部纹层形成的次级褶皱为辅, 尺寸为毫米级。滑塌过程中岩层不同部位应力不同, 伴生其他变形构造, 如拉张形成的布丁构造和挤压形成剪切褶皱等。滑塌前已经形成的负载构造等在滑塌过程中保持原来形态, 不因地层变形而变形。这些古地震触发形成的软沉积变形构造证明灵山岛在早白垩世古地震活动频繁。     

中国软沉积物变形构造及地震岩研究简评①

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。     

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。     

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。     

事件层组合特征限定软沉积变形的地震成因——在青岛灵山岛的应用

对软沉积物变形构造的形成过程解析和触发因素识别一直是国内外事件沉积学研究的重点和难点。国内外学者常将地层中保存的软沉积物变形构造的形成归因于地震作用,但缺乏足够的证据来支撑地震震动触发相应的沉积过程与变形机制。由于软沉积物变形构造可以由地震、风暴和非地震参与的液化作用、重力作用及滑坡等因素触发,且可能受瑞利—泰勒不稳定性（因密度差异沿垂向变形）或开尔文—亥姆获兹不稳定性（沿水平方向变形）机制的控制,软沉积物变形构造本身并不能作为特定触发因素的判别标志。此前,通过解析事件层组合特征来揭示与软沉积物变形构造形成相关的沉积过程和变形机制,进而限定变形构造触发因素的方法已成功应用于中东地区死海盆地（死海断裂带）的事件沉积研究中。尝试应用此方法来解析灵山岛灯塔剖面底部软沉积物变形构造的变形机制与触发因素,研究发现灯塔剖面底部的软沉积物变形构造是原位形成与保存的,并被浊流沉积层上覆,且二者之间无背景沉积物。这种独特的事件层组合指示原位变形和异地搬运两种水下沉积过程准同期发生,而能够同时激发这两类物质来源与沉积过程迥异的事件沉积响应的最可能因素是区域强震震动。结合灵山岛研究案例认为,前人所做的模式化...     

鄂尔多斯盆地下白垩统大型类碟状构造的发现及其地质意义

在鄂尔多斯盆地北部下白垩统中发现一种特殊的软沉积物变形构造,其与碟状构造非常相似,主要出露于G109国道鄂尔多斯市至杭锦旗段100余千米长的公路两侧的露头剖面中。该类软沉积变形构造岩性为下白垩统的一套黄褐色或灰白色的中厚层砾岩或砂砾岩,在竖直面上其边缘翘起、中部平坦或下凹,故笔者把它称之为"类碟状构造"。类碟状构造特征为:(1)规模总体很大。小型者的宽度一般为1~3m,高度多为0.5~1.5m;大型者的宽度一般为5~6m、最大可近10m,高度多为1~1.5m、少数可达2m;(2)两侧翘起程度不同,包括倾角小于45°的倾斜边、倾角在45°~75°之间的陡斜边、倾角在75°~90°之间的近直立边和倾角大于90°的翻卷边;(3)类碟状构造之间为泄水形成的液化充填体,竖直面上多呈漏斗形和倒三角形;(4)类碟状构造边缘的砾石长轴优势排列方位平行于流动变形方向;(5)类碟状构造常与砂岩岩脉、液化脉、软变形层理或软变形褶皱等共生。(6)底部多为湖相棕红色(有时夹少量灰色)泥岩或砂质泥岩,其由于液化流动而多呈块状,极易破碎。根据上述特征,认为类碟状构造系泥泄水形成的,是受强烈地震扰动所致,地震强度可达8级、甚至9~10级。该地震活动可能与鄂尔多斯盆地北部中生代强烈的构造运动有关。     

枕、球—枕构造：地层中的古地震记录

枕状构造(pillow)与球—枕构造(ballandpillow)、负载构造(load))是地层中的软沉积物变形构造,它们在形态、产状、变形机制等方面是不同的。枕状构造是砂层中一组呈“凹”形弯曲的变形沉积体,它的原始层平行于枕状体的底面,顶面则是一个平直的截切面。枕状构造是由于层状砂层强烈液化向上覆软沉积砂层流动、穿刺,使之弯曲褶皱,在原地固定位置形成,因此枕状构造在一个层内是沿岩层走向呈现一系列相间隔的向形和很窄的背形。形成球—枕构造与负载构造的软沉积层包括细砂单元与上覆粗砂单元。他们的变形机制与砂层的液化作用有关。下伏细粒砂单元具强的液化变形而上覆粗砂单元为弱变形层。上覆粗砂单元（比重大）在下伏细砂单元（比重小）之上形成一个不稳定重力驱动系统,地震发生时的剪切力使重的粗砂（弱液化）陷落下沉至下伏细粒单元（强液化）中成负载构造和球—枕构造。球—枕体位于细砂层的不同位置,表明他们是下沉穿越细砂层单元为异地沉积体。形成枕、球—枕及负载体的软沉积物液化变形机制不同,但液化作用的触发机制是强地震。这些液化变形构造在实验室砂层的振动液化模拟实验中也已得到证实。地层中的枕状构造及球—枕、负载构造代表一次Ms>5的古地震灾变事件。古地震往往是沿着某些古地震断裂分布,是古地震断裂活动的表现。本文将举例讨论我国古老地层中的某些枕状构造、球—枕与负载构造,并简述当时发震的构造背景。     

龙门山造山带早期断裂活动的古地震制约——来自汶川科钻(WFSD)岩心的证据

强地震是断裂活动的表现形式,可以诱发地表沉积层序顶部未固结的软沉积物发生变形,形成新的变形层(即震积岩***)。因此,在连续沉积剖面中赋存的多层震积岩应是断裂活动的直接证据。川西前陆盆地中的软沉积物变形记载了龙门山断裂带的活动信息,对认识龙门山造山带演化历史具有重要意义。本文通过"汶川地震断裂带科学钻探"一号孔(WFSD-1)和三号孔(WFSD-3)连续岩心剖面的岩性分析和构造研究,识别出11段不同深度的液化角砾岩层,它们是地震触发成因的软沉积物变形岩层。11个液化角砾岩段厚度从~20m至102m不等,分布在晚三叠世须家河组二-五段。这些液化角砾岩层记录了龙门山前陆盆地形成过程中晚三叠世断裂活动特征及趋势。这些厚度不等的震积岩粗略指示约2~20万年的地震活动长周期(地震幕),以及约4至70万年的间震期(地震幕的间隔时间),反映了龙门山断裂早期脉动式(幕式)活动特征。从不同段液化角砾岩层分布间隔规律来看,地震活跃期间隔(即间震期)越来越短,显示龙门山造山带断裂活动越来越强的趋势。结合前人地表软沉积物变形研究,我们认为龙门山造山带在晚三叠世经历了多期次的正断-逆冲活动的造山作用(至少经历14个地震活跃期),形成龙门山雏形及前陆盆地。     

山东省胶莱盆地东北部下白垩统莱阳组震积岩特征及地质意义

胶莱盆地为中生代残留盆地,受郯庐断裂带、牟—即断裂带活动的影响,盆地南部、东北部地震活动强烈,发育一系列与地震作用有关的地震事件沉积构造.利用大量的岩心、野外露头资料,在胶莱盆地东北部下白垩统莱阳组砂泥质沉积物中可识别出两大类地震事件沉积构造:软沉积物变形构造(液化变形构造、拉伸变形构造、挤压变形构造)和硬岩层脆性变形...     

柴达木盆地西南缘更新世地震事件层年龄测定及意义

柴达木盆地西南缘新近纪以来受昆仑山断裂活动影响,地震活动强烈,发育一系列与地震活动有关的软沉积物变形构造,主要包括: 负荷构造、火焰构造、球—枕状构造、地震角砾、震裂缝、层内震褶曲和同沉积微断层等。通过区域地质调查、实测剖面、点上解剖和样品测试分析,初步认为柴达木盆地西南缘区分别于1.8—1.2,Ma、0.8,Ma、0.15,Ma发生过3次强烈构造活动,这些事件均伴随强烈的古地震活动,作为这些隆升事件的沉积和构造响应,盆地更新统中形成了一系列典型软沉积物变形以及相关的震积构造,对于研究青藏高原板内不均匀隆升过程及其隆升构造—地震—沉积效应具有重要意义。     

羌塘地块东南部上三叠统巴贡组软沉积变形特征及其意义

羌塘地块东南部巴青、索县一带,在上三叠统巴贡组内发育大量未固结状态下发生的软沉积变形。其形态特征主要表现为枕状、球状、链状以及卷曲状,在平面较大范围内均有发现,纵向上密集分布,100余米长的扎德改剖面中发育有7层明显的软沉积变形构造。经过详细地变形特征描述与比对,认为这些软沉积变形主要是与地震振动相关的震积岩,部分变形清晰地显示出受伸展背景的控制。震积岩是软沉积物对古构造活动的记录,研究区内巴贡组震积岩的密集发育表明巴贡组沉积期区域构造活动强烈,对比晚三叠世早期地层中震积岩的发育状况,发现构造活动在诺利中晚期更加强烈,与羌塘地块中晚三叠世火山岩的年代呼应。     

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。     

微生物形成的原生沉积构造研究进展综述

早在上世纪60年代，沉积学家Pettijohn和Potter曾经将形成原生沉积构造的地质作用划分为剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和变形作用。在沉积期间和沉积之后到沉积物还未固结之前由上述作用所产生的沉积构造被定义为“原生沉积构造”，包括各种类型的层理、层面上的各种作用痕迹以及各种变形现象。在该分类之中，叠层石被定义为突出沉积面的正生长构造，这种构造由微生物与同沉积胶结作用共同构建而成。上世纪90年代中期至今，随着研究程度的深入，沉积学家们越来越认识到除了叠层石以外，微生物还会形成一种并不突出于底层面的原生沉积构造，并被认为是微生物席或微生物膜与各种物理作用营力共同作用的产物。这些作用营力包括剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和变形作用。该类沉积构造被定义为微生物形成的原生沉积构造并被归为第五类原生沉积构造。正如叠层石主要产在前寒武纪以及显生宙未受到后生动物强烈改造的浅水环境中一样，微生物形成的原生沉积构造也主要发育在前寒武纪，以及显生宙的一些未受到后生动物强烈改造的潮坪和潟湖等环境之中。因此，该类沉积构造（第五类原生沉积构造）的研究，对于前寒武纪沉积环境重塑具有重要意义。燕山地区元古界串岭沟组和大红峪组碎屑岩中的变余波痕、皱饰构造和纺锤状裂缝，是碎屑岩中微生物形成的原生沉积构造的代表； 高于庄组第三段非叠层石碳酸盐岩（以灰岩为主）层面上发育大型皱饰构造和变余波痕，是碳酸盐岩中微生物形成的原生沉积构造的代表。这些沉积构造的发现和初步研究，为今后进一步深入研究奠定了良好的基础。     

西昆仑山前塔里木盆地叶城凹陷中新统震积岩及其地质意义

通过对6口钻井岩心的详细观察,在塔里木盆地西南缘的西昆仑山前叶城凹陷中新统克孜洛依组和安居安组发现同沉积的软沉积物变形构造,包括液化砂脉、负载及球枕构造、挤入构造、液化卷曲变形、软泥触变变形、液化底劈、软布丁构造及同沉积微断层等,分布广,且重复出现。经与典型的震积岩比较认为,它们都属于地震成因的沉积构造。分析认为,克孜洛依组和安居安组的震积岩可分为4个发育时期,时间跨度大约为5 Ma (16-11 Ma),第1、2期时间较长、构造活动较强烈,第3、4期时间较短、构造活动较弱。这是首次在塔西南地区新近系陆相地层中发现震积岩,震积岩的发育与中新世西昆仑山阶段性隆升、山前逆冲带多条逆冲断层活动引发的周期性地震活动有关。     

西昆仑山前塔里木盆地叶城凹陷中新统震积岩及其地质意义*

通过对6口钻井岩心的详细观察,在塔里木盆地西南缘的西昆仑山前叶城凹陷中新统克孜洛依组和安居安组发现同沉积的软沉积物变形构造,包括液化砂脉、负载及球枕构造、挤入构造、液化卷曲变形、软泥触变变形、液化底劈、软布丁构造及同沉积微断层等,分布广,且重复出现。经与典型的震积岩比较认为,它们都属于地震成因的沉积构造。分析认为,克孜洛依组和安居安组的震积岩可分为4个发育时期,时间跨度大约为5 Ma(16—11 Ma),第1、2期时间较长、构造活动较强烈,第3、4期时间较短、构造活动较弱。这是首次在塔西南地区新近系陆相地层中发现震积岩,震积岩的发育与中新世西昆仑山阶段性隆升、山前逆冲带多条逆冲断层活动引发的周期性地震活动有关。     

Evaluation of soft sediment deformation structures along the Fethiye–Burdur Fault Zone,SW Turkey

Burdur city is located on lacustrine sedimentary deposits at the northeastern end of the Fethiye–Burdur Fault Zone (FBFZ) in SW Turkey. Fault steps were formed in response to vertical displacement along normal fault zones in these deposits. Soft sediment deformation structures were identified at five sites in lacustrine sediments located on both sides of the FBFZ. The deformed sediments are composed of unconsolidated alternations of sands, silts and clay layers and show different morphological types. The soft sediment deformation structures include load structures, flame structures, slumps, dykes, neptunian dykes, drops and pseudonodules, intercalated layers, ball and pillow structures, minor faults and water escape structures of varying geometry and dimension. These structures are a direct response to fluid escape during liquefaction and fluidization mechanism. The driving forces inferred include gravitational instabilities and hydraulic processes. Geological, tectonic, mineralogical investigations and age analysis were carried out to identify the cause for these soft sediment deformations. OSL dating indicated an age ranging from 15161±744 to 17434±896 years for the soft sediment deformation structures. Geological investigations of the soft sediment deformation structures and tectonic history of the basin indicate that the main factor for deformation is past seismic activity.     

地质名山馒头山及其附近早寒武世古地震沉积事件研究

蜚声中外的地质名山馒头山处在济南南部山区。通过野外调查和室内研究,从馒头山及其附近的青杨村东山、红叶谷、滚球山等地的下寒武统中,鉴别出了许多地震引起的同沉积变形构造（震积岩）,主要有卷曲变形（震褶岩）、粒序微断层、滑移构造、滑塌褶曲、负载构造、枕状体、混插沉积、软硅质脉、软硅质层底辟构造、硅藻叠层石变形、沉陷构造、触变楔、布丁、震裂缝、震裂角砾岩及震碎角砾岩等。本文较详细地阐述了它们的特征和形成机理。触变楔属国内首次发现。触变楔和沉陷构造发育在夹软硅质层的白云岩中,其原始沉积物是含软硅质层的白云质灰泥。受强震触动,因软硅质沉积物(SiO2·nH2O)的粘度变小,软硅质层的粘度变小而变得更软,灰泥同时发生液化;在竖向震动力作用下,软硅质层被断开、继而沉陷形成了沉陷构造;沉陷构造向下延伸,结果使断开的硅质层汇聚,形成了触变楔。根据早寒武世古构造板块与地震带的分布,认为这些地震沉积遗迹是早寒武世板内地震记录,推测由古郯庐带的构造活动的响应。这些古地震事件记录的发现,丰富了济南南部山区、尤其是馒头山的地质科学内涵。      

南京地铁运营隧道变形的工程地质机理研究

根据南京地区的工程地质与水文地质条件和多年隧道结构变形的监测资料,系统分析了不同地貌单元内隧道结构的变形特征,指出影响南京地铁隧道结构变形的主要工程地质因素是盾构隧道的软土问题和矿山法隧道的水文地质问题。结果表明:南京地区发育不同成因类型的软土,特别是长江河谷平原区软土,具有高孔隙比、高含水量、高压缩性、结构性强等特性,易导致隧道结构发生不均匀沉降。同时,穿越丘岗地区的矿山法隧道,一旦上游水源补给量超过正常值时,易导致隧道结构的衬砌逐渐抬升变形甚至引发运营中断事故。这一研究成果为南京地铁运营隧道结构变形分析提供了工程地质方面的理论基础,以便采取针对性的措施及时控制变形,确保安全营运。     

柴达木盆地新生代不同层次构造特征

应用柴达木盆地地震、非地震资料进行综合解释研究发现,新生代盆地深、浅层构造存在较大差异,盆地沉积在不同时期受到不同构造格局的控制。古近系受近东西向构造控制,新近系受北西向构造控制,显示了柴达木盆地新生代为不同时期受不同方向构造控制的大型叠合盆地。盆地地层深、浅层构造变形特征不同,深层表现为陡倾的逆冲断裂构造,以断块构造为主要特征;中浅层表现为滑脱褶皱与滑脱断裂构造;地表在背斜核部发育斜列展布的正断层构造。盆地经历了多旋回沉积和多方式的后期改造,不同的构造组合形成了不同的储油气构造模式,认识这一点对于盆地深层的油气勘探,特别是寻找隐蔽油气藏具有重要意义。     

沧东凹陷始新统孔店组二段深水细粒沉积岩中的软沉积物变形构造*

湖相深水细粒沉积岩中的软沉积物变形构造主要发育在泥岩和泥晶碳酸盐岩为主的地层中,大部分因为发育规模小(镜下尺度),在岩心观察中很容易被忽略掉。本文以沧东凹陷G108-8井孔店组二段(孔二段)细粒沉积岩为研究对象,通过密集的镜下观察和精细岩心描述,识别出同沉积微断裂、液化岩脉、微褶皱变形、微重荷变形和杂乱变形等多种类型的软沉积物变形构造。研究区深水细粒沉积岩中的软沉积物变形构造总体表现为规模小、垂向无明显重力流砂体伴生、原地成因、沉积纹层发育等特点。从应力调节方式的角度考虑,可以将软沉积物变形构造的形成机制划分为上覆应力卸载、侧向应力挤压和层内应力释放等3种类型,不同的形成机制分别是对不同沉积环境变化的响应。通过湖相深水细粒沉积岩软沉积物变形构造的研究,可以恢复古沉积环境变化、预测重力流方位,对深水细粒沉积岩的油气勘探也具有一定的指导意义。