新元古代沂沭海峡地震引发的软沉积物变形及其微量元素信息

新元古代沂沭海峡位于郯庐断裂带昌邑—大店断层西侧宽60~90km、长300km的区域内,其分布范围基本与郯庐断裂带中段一致。新元古代,该海峡盆地先后沉积了青白口系、南华系及震旦系的滨—浅海相陆源碎屑、泥质及碳酸盐沉积物,其岩石地层称之为土门群。本次研究从该海峡盆地土门群佟家庄组(由石英砂岩、泥灰岩和页岩组成,属南华系)、浮来山组(由细—粉砂岩夹页岩组成,属震旦系)及石旺庄组(主要由碳酸盐岩组成,下部夹页岩,属震旦系)中鉴别出了一系列地震触动软沉积物形成的变形构造,包括液化砂墙和砂脉、负载构造、火焰构造、球枕构造、软布丁构造、底辟构造、滑塌褶曲和同沉积断层等。它们是地震事件的记录——震积岩。新元古代中晚期(约800—600Ma)沂沭海峡盆地拉张裂陷是它们形成的动力机制。根据石旺庄组中的微亮晶方解石脉与地震成因的变形构造(如负载、火焰、软布丁及同沉积断层等)共(伴)生的事实,并结合模拟地震试验结果分析,认为微亮晶方解石脉很可能是地震引发的饱和灰泥(方解石微粒)液化脉。微量化学元素分析结果表明,这些震积岩中的w(La)/w(Sc)和w(La)/w(Th)值高于上地壳平均值和正常沉积层,而w(Th)/w(Sc)值则较低,深源微量元素Ni和Cr的含量也高于上地壳平均值及正常沉积层。这些微量元素特征是当时的盆地基底不稳定、快速沉积且伴有深部物质元素混入的反映,强地震很可能是快速沉积和促进深源物质混入的主要动力。土门群中发育的一系列地震引起的软沉积物变形(震积岩),再次证明了古郯庐断裂带的存在,由它们记录的地震事件也是晋宁运动乃至Rodinia超大陆的裂解的响应。     

沂沭断裂带及其近区地震事件地层的时空分布及意义*

沂沭断裂带纵贯山东省中部,属郯庐断裂带中段。在沂沭断裂带及其近区新元古代—新生代的沉积地层中,到目前,已识别出25个地震事件层位。这些地震事件层位的名称取自不同年代或年龄的含地震记录的岩石地层。大多数地震记录是震积岩,少部分为震火山岩,它们的时空分布支持该断裂带生成—活动与发展历史分2个阶段: 古郯庐断裂带阶段(新元古代—古生代)和中—新生代阶段。新元古代初鲁中至苏皖北部NNE向韧性剪切带的形成,沟通了秦岭大别与苏鲁洋间的NEE走向的转换断层,可能是沂沭断裂带或古郯庐断裂带的成因机制。在纵向上,古郯庐断裂带阶段形成了8个地震事件层位,其中5个地震事件层位较密集地分布于南华系至中下寒武统;中—新生代阶段形成了17个地震事件层位,其中12个层位较密集的分布于白垩系—古近系。因此,南华纪—早中寒武世、白垩纪—古近纪分别为2个发展阶段的强地震事件频繁发生时段。在这2个发展阶段,该断裂带地震活动的动力来源不同: 古郯庐断裂带阶段主要源于华北与华南板块的相向运动与碰撞;中—新生代阶段主要源于太平洋板块向欧亚大陆板块下俯冲。在横向上,有15个(占60%)地震事件层位分布在此断裂带内或由该断裂带内向两侧延伸,这体现了沂沭断裂带一直是研究区内发震构造的主体。所有地震事件地层分布于该断裂带纵中轴线两侧150~180,km以内的同沉积盆地,这证明该深大断裂带的两侧近区是强构造地震活动区。作者关于地震事件层位的时空分布的论述和图解,展示了该断裂带自形成以来的地震作用的过程与历史,清晰地勾绘出了这条长期活动地震带的影响范围,这不仅对分析此类深大活动断裂带及其附近由地震引发的软沉积物变形与地震作用具有重要意义,而且对评价此类地震带对地表和建筑物的地震破坏效应也具有重要意义。     

山东郯城麦坡中更新世地震事件记录*

山东郯城麦坡被命名为典型地震活动断层遗址,其最醒目的标志是郯庐断裂带主干断层(F₂)东盘的紫灰色下白垩统逆冲到断层西盘的红棕色第四系之上且界线截然。野外调查和试验分析表明,郯城麦坡第四系于泉组中发育液化砂涌管、液化砂脉、震裂缝充填构造和同沉积断层等地震引发的软沉积物变形构造——地震事件记录。根据软沉积物变形构造的砂质黏土光释光测年分析,推断这些软沉积物变形构造所记录的地震事件属郯庐断裂带主干断层F₂在中更新世晚期发生的强构造与地震活动。这些地震事件记录为研究郯庐断裂带新构造运动与地震活动提供了新资料,也丰富了该地震活动断层遗址的内涵。     

鲁南新元古代一个地震活跃期的地震幕次组合序列

地震灾变事件的直接证据是地层中留下的特殊的沉积记录——震积岩。鲁南地区新元古界石旺庄组底部发育的一套碳酸盐岩泥晶脉、液化卷曲变形构造、丘状层理、砾屑层等典型的地震-海啸震积岩序列,表明本区新元古代曾有过一个持续很长时间的地震活跃期。依据其沉积组合规律,可以识别出7个地震幕,30余次地震。造成这一地震灾变事件的主要原因是古郯庐断裂带的早期裂陷作用。     

山东郯城麦坡中更新世地震事件记录

山东郯城麦坡被命名为典型地震活动断层遗址,其最醒目的标志是郯庐断裂带主干断层(F_2)东盘的紫灰色下白垩统逆冲到断层西盘的红棕色第四系之上且界线截然。野外调查和试验分析表明,郯城麦坡第四系于泉组中发育液化砂涌管、液化砂脉、震裂缝充填构造和同沉积断层等地震引发的软沉积物变形构造——地震事件记录。根据软沉积物变形构造的砂质黏土光释光测年分析,推断这些软沉积物变形构造所记录的地震事件属郯庐断裂带主干断层F_2在中更新世晚期发生的强构造与地震活动。这些地震事件记录为研究郯庐断裂带新构造运动与地震活动提供了新资料,也丰富了该地震活动断层遗址的内涵。     

鲁西枣庄—临沂地区新元古界震碛岩的主要特征

鲁西枣庄—临沂地区新元古界碳酸盐岩系中,发育有由地震造成的同沉积构造现象,如微晶方解石脉、层内变形褶曲、层内微断层和内碎屑碳酸盐岩堆积等。野外实地观察、地质剖面测量和室内分析研究认为它们是由地震产生的强震动,使距震中一定范围的未固结沉积物经震动液化,震动变形形成的震积岩组合。根据其发育规律与组合特征,该地区震碛岩的形成应与古郯庐断裂在新元古代的活动密切相关。可初步确定为含有A、B和C3个震积岩单元的震动液化地震序列。     

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...     

郯庐断裂带南段的重磁场特征及其地质意义

由于断裂两侧的磁性、密度的纵横向差异在重力、磁力异常上有所表现,因此所获得的重力、磁力数据为深入研究关键的地质课题提供了科学基础,如郯庐断裂带的基底性质、断裂形成特征和岩浆岩分布。利用最新的高精度航空重力和磁力数据以及地面重力数据,绘制了郯庐断裂带地区的1∶50 000重力和磁力异常图,并结合区域地质数据分析了重力和磁力异常特征。分析结果认为:存在连体的郯庐—大别古老构造带,郯庐断裂带南段是元古宙和燕山中期岩浆活动的复合反映带;郯庐断裂带为中元古—新元古代时期南华北陆块与下扬子陆块的界限;磁力、重力异常图对比说明,合肥盆地范围由老到新向东扩展。     

2018年5月28日中国吉林松原M5.7级地震引起的液化构造*

2018年5月28日,吉林松原市宁江区毛都站镇牙木吐村发生M5.7级地震(45°16'12″N,124°42'35″E),震源深度13 km,震中位于郯庐断裂带西北侧的扶余/松原—肇东断裂带、第二松花江断裂带和扶余北断裂带交汇处。地震诱发震中距3 km范围内普遍的液化和地表裂缝,给当地居民带来严重灾害。可见液化构造以砂火山为主,其次为液化砂堆、液化砂脉和液化砂席等。液化砂火山又可分为有火山口型砂火山、无火山口型砂火山和无砂型(水)火山。地震液化伴生软沉积物变形构造有变形层理、负载构造和火焰构造、滑塌褶皱、碟状构造和包卷层理等。地震诱发液化砂火山形成过程包括液化层内超孔隙流体压力形成、上覆低渗透层破裂和水、砂喷出地表后砂涌3个阶段。液化和流化砂体在上涌过程中会注入低渗透黏土层形成各种形态的砂脉、砂席和多种类型的变形构造。垂向上地震液化结构可划分为底部松散可液化层、下部液化变形层、上部液化变形层和地表砂火山4层结构。液化层埋深2~5 m,液化层厚度2 m。松原M5.7级地震发震机制为NE-SW(35°~215°)方向挤压应力使断层活跃,推测扶余/松原—肇东断裂是主要的发震断层。松原地震液化构造研究为现代地震活动区和灾害易发区预测提供依据,为地震引发的现代软沉积物变形构造研究提供丰富的素材,兼具将今论古意义,为揭示本世纪以来郯庐断裂带北段进入了一个强断裂和地震活跃阶段提供了最新的实际资料。     

沂沭断裂带及其近区地震事件地层的时空分布及意义

沂沭断裂带纵贯山东省中部,属郯庐断裂带中段。在沂沭断裂带及其近区新元古代—新生代的沉积地层中,到目前,已识别出25个地震事件层位。这些地震事件层位的名称取自不同年代或年龄的含地震记录的岩石地层。大多数地震记录是震积岩,少部分为震火山岩,它们的时空分布支持该断裂带生成—活动与发展历史分2个阶段:古郯庐断裂带阶段(新元古代—古生代)和中—新生代阶段。新元古代初鲁中至苏皖北部NNE向韧性剪切带的形成,沟通了秦岭大别与苏鲁洋间的NEE走向的转换断层,可能是沂沭断裂带或古郯庐断裂带的成因机制。在纵向上,古郯庐断裂带阶段形成了8个地震事件层位,其中5个地震事件层位较密集地分布于南华系至中下寒武统;中—新生代阶段形成了17个地震事件层位,其中12个层位较密集的分布于白垩系—古近系。因此,南华纪—早中寒武世、白垩纪—古近纪分别为2个发展阶段的强地震事件频繁发生时段。在这2个发展阶段,该断裂带地震活动的动力来源不同:古郯庐断裂带阶段主要源于华北与华南板块的相向运动与碰撞;中—新生代阶段主要源于太平洋板块向欧亚大陆板块下俯冲。在横向上,有15个(占60%)地震事件层位分布在此断裂带内或由该断裂带内向两侧延伸,这体现了沂沭断裂带一直是研究区内发震构造的主体。所有地震事件地层分布于该断裂带纵中轴线两侧150~180km以内的同沉积盆地,这证明该深大断裂带的两侧近区是强构造地震活动区。作者关于地震事件层位的时空分布的论述和图解,展示了该断裂带自形成以来的地震作用的过程与历史,清晰地勾绘出了这条长期活动地震带的影响范围,这不仅对分析此类深大活动断裂带及其附近由地震引发的软沉积物变形与地震作用具有重要意义,而且对评价此类地震带对地表和建筑物的地震破坏效应也具有重要意义。     

山东安丘古近纪冲积层中的地震记录

在山东安丘市沂沭断裂带分布区,发现古近纪朱壁店组冲积相沉积中发育一些震积岩层,它们是一套以振动液化砂岩墙、液化砂岩脉、裂隙充填砂砾岩墙、震塌岩、震成小断裂及塌陷构造等为震积特征的震积岩组合。这些古近纪震积岩表明,沂沭断裂带在新生代早期是一个构造活动强烈、强地震频繁发生的时期。由这些震积岩所记录的地震灾变事件,是该地区继燕山构造旋回结束后进入喜马拉雅构造旋回的响应。安丘古近纪朱壁店组震积岩的发现,为研究沂沭断裂带的活动史及区域地层调研提供了新的实际资料。     

Soft-sediment Deformation Structures Related to Earthquake from the Devonian of the Eastern North Qilian Mts. and Its Tectonic Significance

Devonian in the North Qilian orogenic belt and Hexi Corridor developed terrestrial molasse of later stage of foreland basin caused by collision between the North China plate and Qaidam microplate. The foreland basin triggered a intense earthquake, and formed seismites and earthquake-related soft-sediment deformation. The soft-sediment deformation structures of Devonian in the eastern North Qilian Mts. consist of seismo-cracks, sandstone dykes, syn-depositional faults, microfolds (micro-corrugated lamination), fluidized veins, load casts, flame structures, pillow structures and brecciation. The seismo-cracks, syn-depositional faults and microfolds are cracks, faults and folds formed directly by oscillation of earthquake. The seismic dykes formed by sediment instilling into seismic cracks. Fluidized veins were made by instilling into the seismo-fissures of the fluidized sands. The load casts, flame structures and pillow structures were formed by sinking and instilling caused from oscillation of earthquake along the face between sandy and muddy beds. The brecciation resulted from the oscillation of earthquake and cracking of sedimentary layers. The seismites and soft-sediment deformations in Devonian triggered the earthquake related to tectonic activities during the orogeny and uplift of North Qilian Mts.     

Earthquake-related soft-sediment deformation structures in Palaeogene on the continental shelf of the East China Sea

Earthquake, as disastrous events in geological history, can be recorded as soft-sediment deformation. In the Palaeogene of the East China Sea shelf, the soft-sediment deformation related to earthquake event is recognized as seismic micro-fractures, micro-corrugated laminations, liquefied veins, ‘vibrated liquefied layers’, deformed cross laminations and convolute laminations, load structures, flame structures, brecciation, slump structures and seismodisconformity. There exists a lateral continuum, the wide spatial distribution and the local vertical continuous sequences of seismites including slump, liquefaction and brecciation. In the Palaeogene of East China Sea shelf, where typical soft-sediment deformation structures were developed, clastic deposits of tidal-flat, delta and river facies are the main background deposits of Middle-Upper Eocene Pinghu Formation and Oligocene Huagang Formation. This succession also records diagnostic marks of event deposits and basinal tectonic activities in the form of seismites.     

塔里木盆地顺托果勒地区早中志留世震积岩——高分辨构造事件的记录

在塔里木盆地塔中隆起与满加尔坳陷结合部——顺托果勒地区的深钻井岩心中,发现了大量早中志留世软沉积变形构造。其中主要包括液化砂岩脉、液化角砾岩、触变底劈构造、触变楔、负载构造、球-枕构造和复合混插构造等。通过系统地观察软沉积变形构造的岩石组成、构造形貌及样式、垂向分布的循环性、横向分布的延展性、沉积环境及与古活动断裂的关系,确定其为震积岩。结合该区断裂早中志留世的发育特征,推测发震断裂主要可能是塔中隆起与满加尔坳陷结合部的北东向走滑逆冲断裂以及北西向剪切拉张断裂。在早志留世柯坪塔格组沉积时约4 Ma中最少发生了26次古地震事件(震级M5)。这些古地震记录不仅反映了研究区志留纪构造的活动性,也是弥补主构造运动中高频次构造事件脉动性、循环性的重要证据,为重建中古生代的古构造提供新的线索。     

贺兰山中段长城系黄旗口组地震岩的发现及意义

通过野外观察,发现贺兰山中段长城系黄旗口组中发育大量的软沉积变形构造,主要包括液化砂岩墙（脉）、液化水压破碎构造和液化角砾岩、负荷构造、砂岩球和砂岩枕构造、砂岩串珠状构造、包卷层理（液化卷曲变形）、阶梯状微断层等。室内显微镜下观察发现,石英砂岩成分成熟度相对较高,但结构成熟度较低,颗粒多呈次圆状-圆状,粒径大小不等,碎屑颗粒间有泥质混入,泥质多呈不规则脉状穿插在砂岩中,显微镜下也见微逆断层切过纹层。沉积环境分析结果显示,黄旗口组发育脊状波痕、小型交错层理、水平层理、泥裂等沉积构造,指示沉积时水体较浅,沉积环境为滨-浅海。认为黄旗口组中的软沉积变形构造不是由上覆重荷引起,可能为古地震成因。在黄旗口组中第一段下部识别出4个地震事件层,推测黄旗口组沉积时早期地壳运动相对活跃,晚期渐趋稳定。地震岩的出现可能与贺兰裂陷槽拉张-裂陷的构造背景有关。     

北天山构造带晚侏罗世构造隆升与沉积学响应

天山构造带是经历了多期次隆升—剥蚀过程而呈现今地形地貌特征的。在北天山山前的准噶尔盆地南缘雀尔沟一带上侏罗统喀拉扎组中发现一系列软沉积变形构造,如负载构造、液化砂岩脉、纹层卷曲变形、V型地裂缝等,属于典型的地震岩,为探讨晚侏罗世构造—沉积关系提供了重要的研究载体和时限约束。对喀拉扎组古水流方向及砾石成分分析的结果显示,喀拉扎组主要物源来自南侧依连哈比尕山地区石炭纪的火山—碎屑岩系。结合相对构造变形序列,认为北天山构造带—准噶尔盆地南缘于晚侏罗世（喀拉扎组沉积期）发生强烈的构造抬升,形成早期山前断裂带及喀拉扎组地震岩事件沉积。区域构造—沉积过程分析表明,沿北天山构造带—准噶尔盆地南缘边界断裂发生的多期次隆升、逆冲构造,揭示了盆—山构造边界和盆地沉积边界向北迁移的动态演化过程。多阶段构造隆升的动力学机制尚不明确,进一步开展构造—沉积过程研究以精细刻画盆—山结构动态演化过程,可能是理解其地球动力学机制的有效途径。     

大连上震旦统地震灾变事件研究

笔者在大连工作区的上震旦统南关岭组、甘井子组和营城子组碳酸盐岩地层中,识别出以震动液化脉、震动液化角砾岩、碳酸盐岩注积岩等震积岩为代表的古地震灾变事件层（工作区缺失上震旦统顶部的兴民村组震积岩）,这在工作区属首次发现,这一发现进一步提高了辽南震旦系的研究程度,证明了辽南地区晚震旦世存在4个地震活跃期,从而为区域地层对比提供了新的实际材料,新发现的甘井子组白云岩中的地震灾变事件层表现为白云石质的震动液化脉及液化卷曲变形,是对辽南震旦系研究程度的提高和丰富。     

中国地震事件沉积研究的若干问题探讨

地震事件沉积已经成为当今沉积地质学的一个热点领域.文中通过回顾国内震积岩的研究历史,总结了中国震积岩研究的成果及其存在的问题,重点讨论了地震引起的软沉积物变形、地震事件沉积的时序、地震事件沉积的空间分布和地震事件沉积序列等.按照地震对沉积物改造的时间,将软沉积物变形划分为同生、准同生、后生变形3类,并对地震同生断裂、准...