东澳大利亚南悉尼盆地二叠系与地震沉积有关的软沉积变形构造

悉尼盆地位于澳大利亚东部,Lachlan褶皱带和New England褶皱带之间。悉尼盆地从晚石炭世末到中三叠世经历了弧后扩张到前陆盆地的不同阶段:弧后扩张阶段(石炭纪)、被动热沉降阶段(早、中二叠世Berry组)和挤压挠曲负载阶段(中二叠世Broughton组—三叠纪)。此时位于悉尼盆地东侧的New England褶皱带为岛弧背景。因此,二叠纪处于弧后盆地的南悉尼盆地受弧后扩张和东侧弧前海沟俯冲的影响地震活动强烈,发育一系列与地震有关的震积岩,形成多种类型的与地震活动有关的软沉积物变形构造。南悉尼盆地二叠系的软沉积物变形包括地裂缝、震褶层、液化脉、沙火山、负荷构造、火焰构造、枕状构造、球状构造、枕状层、滑塌构造、角砾岩化等。其中地裂缝、震褶层是地震颤动直接引起的断裂和褶皱;枕状层是地震颤动引起的砂层脱水、下沉形成的;液化脉、沙火山为液化的砂层穿入地震形成的裂隙形成的;负荷构造、火焰构造、枕状构造、球状构造是受地震颤动在砂、泥岩界面上由于砂层下沉、泥层上穿形成的;滑塌构造和角砾岩化是地震引起的重力滑塌或泥石流形成的。地裂缝、震褶层、液化脉、沙火山、负荷构造、火焰构造、枕状构造、球状构造、枕状层相当于原地震积岩,而滑塌构造和角砾岩化属于异地震积岩。     

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。     

山东省灵山岛下白垩统浊积岩中与滑塌作用相关的软沉积物变形构造

灵山岛上出露的软沉积物变形构造其成因具有多样性,而灯塔剖面底部滑塌层内的变形构造的触发因素尚不明确.结合野外观察和极射赤平投影方法,研究了滑塌层和内部变形构造的形成过程、触发机制和地质意义,结果表明:灯塔剖面主要由浊积岩沉积序列组成.滑塌层夹在未变形层之间,由地震触发形成,内部发育4个滑脱面,将滑塌层划分为5个变形单元,缩短率和变形程度各不相同.软沉积物变形构造主要为褶皱,形态特征表现为砂岩厚度在枢纽部位大大增加,也可见一些砂岩增厚和减薄现象,两者均是液化的砂岩在驱动力作用下的结果.滑塌过程中,滑塌层中的砂泥岩与海底沉积物之间的孔隙流体自由交换被切断,产生了暂时性的超压,导致了液化的发生.褶皱的轴线延伸方向为SSW-NNE,轴面倾斜方向主要为SEE(120°),指示古水流主要来自SEE方向,与浊积岩内底痕指示的古水流方向一致,说明斜坡沉积系统上发育的滑塌褶皱能够指示古水流方向.      

地震和非地震引发的软沉积物变形*

地震事件沉积(震积岩)是现代沉积学的一个热点问题。地震可引发各种软沉积物变形,容易造成地震成因的和非地震成因的软沉积物变形的混淆。论文重点讨论了地震成因和非地震成因(冰融作用,天然气水合物泄漏,水力破裂,滑坡、滑塌、泥石流,液化等)的软沉积物变形,并对地震同生、准同生软沉积物变形及其与相关的软沉积物变形关系进行了讨论。     

几种较特殊的地震成因软变形沉积构造

地震形成的软沉积变形构造是一种重要的沉积构造, 广泛分布于各个时代的各种地层中。近期在对宁夏固原市杨郎镇境内的寺口子下白垩统乃家河组剖面和北京南口林场中元古代剖面考察时发现了几种较特殊软沉积变形构造, 分别是: 软变形褶皱、软变形宽U形构造、软变形宽弧形构造、软变形平卧"V"形构造、软变形"Ω"形构造、球状枕状构造、软双重构造及软窗棂构造。这些构造的共同特征是: 1)大部是一种连续变形, 揭示它们是在未固结的塑性状态下形成的; 2)几何学特征具有突变性, 与正常的沉积构造极度不和谐, 无法从正常沉积和构造变形的角度得到合理解释; 3)都发生在粒度较细的岩层中; 4)整个岩层受扰动强烈, 显得很"杂乱"; 5)尺度相对较大; 6)一般都有一个或两个再作用面(或剪切面)。我们认为它们是被一种强烈的沉积后改造作用形成的, 与地震(诱发)密切相关, 是一种地震成因的软变形沉积构造。     

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...     

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。     

沉积构造的研究现状及发展趋势

本文简要的总结了近20年来沉积构造研究方面的成果,从五个方面阐述了沉积构造的研究现状及发展趋势：① 继续探寻新的沉积构造;② 通过各种方法,包括野外观察、物理模拟和数值模拟来探讨某些已有（老）沉积构造的成因。③ 纠正人们对某些沉积构造的成因及环境意义的过时或错误认识;④ 重视软沉积物变形构造（softsediment deformation structures）及流水逃逸构造(flow escape structures)和液化构造的研究; ⑤ 继续发掘和拓展沉积构造在沉积学研究（环境分析、层序地层学等）中的应用功能及范围。我国在沉积构造研究方面近年来成果不多,需要迎头赶上。     

鄂尔多斯盆地南部上三叠统延长组软沉积变形特征及构造意义

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组发育有多套软沉积变形构造层。经全面细致的钻井岩心与野外露头观察,发现鄂尔多斯盆地南部发育的软沉积变形构造主要有阶梯状小断层、液化砂岩脉(墙)、枕状构造、球枕构造、液化卷曲变形、泥岩撕裂屑等;从长9-长1油层组均有分布,以长7油层组最为发育,这与盆地演化过程中构造活动强弱关系吻合。平面上,整个盆地南部均有分布,但以盆地西南部环县、庆阳、正宁一带最为发育。经对比分析,认为鄂尔多斯盆地软沉积变形构造主要是地震振动触发的,也有部分是在地震、火山活动等所引发的重力流堆积过程中形成的。     

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。     

青藏高原东部河湖相沉积中的软沉积物变形的主要成因类型及其特征

软沉积物变形构造的成因和触发机制是灾变沉积学的一个热点问题。除地震成因外,非地震成因也能够导致软沉积物变形。因此,区分地震成因与非地震成因的软沉积物变形构造是理解其变形过程和地质事件的关键。论文重点讨论了青藏高原东部河湖相沉积中地震成因和非地震成因(暴雨与河流冲刷、风暴浪、洪水、重力碎屑流、崩塌滑坡、落石沉陷、冻融作用等)的软沉积物变形构造,并对其形成特征、环境意义和区别标志作了初步的归纳和分析。此外,对同震的软沉积物变形构造与震后相关的沉积构造关系进行了讨论。初步认为地震成因的软沉积物变形构造,是一种层间的,变形尺度较小(一般为厘米级)的变形构造,并具有侧向连续性和垂向重复性,变形强弱和频率与之到断层的距离存在明显相关性。对青藏高原东部软沉积物变形的成因进行区分,有助于为正确认识该区的地震灾害类型和致灾机理提供重要的基础资料,也可为更全面地认识该区的古地震事件提供新的依据。     

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。     

Enigmatic clastic pipe swarms and implications for fluidization dynamics in aeolian deposits

Soft‐sediment deformation of contorted and massive sandstone is common throughout much of the siliciclastic record, but clastic pipes represent a distinctive class of pressurized synsedimentary features. Remarkable centimetre to metre‐scale clastic pipe exposures in the Jurassic Navajo Sandstone of Utah (USA) establish a range of pipe sizes, expressions and relationships to the host rock in an erg margin setting, traditionally thought to be just a dry desert system. In particular, the field and laboratory characterizations of cylindrical pipes show internal concentric, annular rings that imply water fluidization, with alignment of long grain axes due to shear flow along pipe margins. Central interior parts of decimetre‐scale pipes appear massive in plan view, but display weakly developed pseudobedding from post‐pressure release, gravitational settling in the cross‐sectional view. Deformation features of conjugate fractures, ring faults, hypotrochoid patterns (geometric arcs and circles) and breccia in the host material reflect both brittle and ductile behaviour in response to the fluidization and injection of the clastic pipes. The stratigraphic context of individual pipes and the stratabound intervals of pipe features imply dynamic deformation nearly coincident with deposition in this Early Jurassic aeolian system related to multiple factors of groundwater expulsion, timing and local host sediment properties that influenced pipe development. Although the pipe features might be easily overlooked as a smaller scale feature of soft‐sediment deformation in dune deposits, these are valuable environmental indications of disrupted fluid pathways within porous, reservoir quality sands, associated with possible combinations of periodic springs, high water‐table conditions and strong ground‐motion events. These pipe examples may be important analogues where exposures are not so clear, with applications to diverse modern and ancient clastic settings internationally on Earth as well as in planetary explorations such as on Mars.     

The Seismic Induced Soft Sediment Deformation Structures in the Middle Jurassic of Western Qaidamu Basin

Intervals of soft-sediment deformation structures are well-exposed in Jurassic lacustrine deposits in the western Qaidamu basin. Through field observation, many soft-sediment deformation structures can be identified, such as convoluted bedding, liquefied sand veins, load and flame structures, slump structures and sliding-overlapping structures. Based on their genesis, soft-sediment deformation structures can be classified as three types: seismic induced structures, vertical loading structures, and horizontal shear structures. Based on their geometry and genesis analysis, they are seismic-induced structures. According to the characteristics of convoluted bedding structures and liquefied sand veins, it can be inferred that there were earthquakes greater than magnitude 6 in the study area during the middle Jurassic. Furthermore, the study of the slump structures and sliding-overlapping structures indicates that there was a southeastern slope during the middle Jurassic. Since the distance from the study area to the Altyn Mountain and the Altyn fault is no more than 10km, it can be also inferred that the Altyn Mountain existed then and that the Altyn strike-slip fault was active during the middle Jurassic.     

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。     

Evidence for Late Messinian seismites,Nijar Basin,south‐east Spain

The Feos Formation of the Nijar Basin comprises sediments deposited during the final stage of the Messinian salinity crisis when the Mediterranean was almost totally isolated. Levels of soft‐sediment deformation structures occur in both conglomeratic alluvial sediments deposited close to faults and the hyposaline Lago Mare facies, a laminated and thin‐bedded succession of whitish chalky marls and intercalated sands alternating with non‐marine coastal plain deposits. Deformation structures in the coarse clastics include funnel‐shaped depressions filled with conglomerate, liquefaction dykes terminating downwards in gravel pockets, soft‐sediment mixing bodies, chaotic intervals and flame structures. Evidence for soft‐sediment deformation in the fine‐grained Lago Mare facies comprises syndepositional faulting and fault‐grading, sandstone dykes, mixed layers, slumping and sliding of sandstone beds, convolute bedding, and pillar and flame structures. The soft‐sediment deformed intervals resemble those ascribed elsewhere to seismic shaking. Moreover, the study area provides the appropriate conditions for the preservation of deformation structures induced by seismicity; such as location in a tectonically active area, variable sediment input to produce heterolithic deposits and an absence of bioturbation. The vertical distribution of soft‐sediment deformation implies frequent seismic shocks, underlining the importance of seismicity in the Betic region during the Late Messinian when the Nijar Basin became separated from the Sorbas Basin to the north. The presence of liquefied gravel injections in the marginal facies indicates strong earthquakes (M ≥ 7). The identification of at least four separate fissured levels within a single Lago Mare interval suggests a recurrence interval for large magnitude earthquakes of the order of millennia, assuming that the cyclicity of the alternating Lago Mare and continental intervals was precession‐controlled. This suggestion is consistent with the present‐day seismic activity in SE Spain.     

软硬相间岩层底板变形研究

引入损伤变量ω理论,分析水平状软硬相间岩层在竖向应力下的应力-应变关系：再引用弹性模量E和岩层厚度L两个变形参数建立软硬相间岩层底板变形参数方程,得出竖向应力随着底板深度的增加而减小的规律：运用数值模拟软件,建立煤层开采模型,模拟软硬相间岩层底板在采动作用下的变形过程。通过数值分析底板在采动作用下的应力-应变关系和位移特征,发现竖向应力作用下软岩受到的水平应力比硬岩大,竖向应变也比硬岩大,而竖向应力和水平应变变化不大,认为在采动影响下软硬相间岩层底板中的软岩具有吸收更多的应变能来保护软岩下硬岩的变形特点。     

蒙古塔木察格坳陷白垩系震积岩特征及其地质意义

通过岩芯观察,结合构造背景研究,在蒙古塔木察格坳陷白垩纪地层中识别出震积岩。震积岩的主要标志有微同沉积断裂、同沉积塑性变形构造、液化脉、震积枕状及伴生构造等。通过对塔219 井、塔1943 井等岩芯的系统观察,建立了蒙古塔木察格坳陷白垩系震积岩的垂向序列。震积岩的垂向序列自下而上依次为砂岩脉（砂火山）层段、水塑性褶皱变形层段、斧式构造层段、滑塌构造层段、阶梯状微断层和震裂缝层段、准原地沉积湖泊津浪丘状层理和内碎屑角砾岩层段、异地沉积震浊积岩层段,对应于地震由强变弱的一个变化过程。震积岩的发现具有重要的研究意义,有助于分析盆地边界断裂的强烈活动时期。     

云南楚雄盆地西缘晚三叠世地震软沉积变形及灾变事件分析

震积岩是古地震事件的重要记录,笔者在滇西楚雄盆地西缘斜坡浊流相罗家大山组中识别出震积岩体系。通过对罗家大山组剖面宏观露头和岩石薄片微观构造观察,总结了楚雄盆地西缘晚三叠世震积岩的识别标志,分为原地相脆性震积构造和软沉积变形震积构造,包括固结层脆性变形和疏松层软沉积变形,以及微断层、褶皱组合形成脆韧性构造、撕裂构造、自碎角砾岩、混滑层、液化卷曲变形、枕状构造、碟状构造、液化（角）砾岩、液化脉、沙火山、火焰状构造、负载构造、串珠状构造等。根据罗家大山组的震积岩特征,建立了斜坡相地震-海啸沉积序列。对这些震积岩的研究有利于对楚雄盆地西侧断陷盆地形成大地构造背景、活动时限的约束,并且可以指导在楚雄盆地内开展油气勘查。