山东灵山岛北背来石剖面下白垩统顺层砂脉的特征及其成因动力学分析*

山东灵山岛北背来石剖面下白垩统莱阳组发育大量砂脉。根据砂脉与层面的关系,将其分为顺层砂脉和非顺层砂脉。前者主要发育在三角洲前缘黑色泥岩中,顶、底界面普遍参差不齐,常与软沉积变形构造共生。在分析砂脉特征的基础上,建立了非地震条件下顺层砂脉侵入的物理模型和公式,推导出液化砂层的深度与侵位深度和上覆沉积层厚度之间的关系,认为形成大型砂脉的液化砂层深度都很大。该实例对研究砂脉的成因、湖泊相关沉积及盆地构造运动具有重要意义。     

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。     

青岛灵山岛南背来石下白垩统大型砂脉的发现及其形成动力学研究

青岛灵山岛南背来石剖面发育了两层大型不规则砂脉。其主要特征如下：上层大型不规则砂脉呈分散团块状顺黄褐色凝灰质泥岩分布,断续延伸约60 m,宽数米;有17个侵入砂团块。砂团块多呈浅灰色,主要岩性为砂岩、砂砾岩;砂团块直径在1~2 m。砂团块的形态非常复杂,侧向极易尖灭或突然中止。边界与围岩多突变,某些地方与节理发育方向相同。下层大型不规则砂脉浅灰色,主要底部为砂岩、顶部为砂砾岩,呈透镜状顺层产于灰黑色薄层砂泥岩中,均一团块状和边缘含大量泥砾;厚18 m,宽度和高度不详;上层砂脉发育在浅湖中;下层大型不规则砂脉发育在三角洲前缘。与此同时还探讨了上层砂脉的形成的动力学机制,建立了顺层砂脉的形成深度与液化层的深度之间的关系式（h=0.29H）。该公式可以用来预测顺层的侵位深度和寻找砂脉,为含油气盆地砂脉储层预测提供理论依据和新方法。通过流化公式计算获得了形成上层砂脉的流体上侵速度为1.26 m/s。通过本文的论述,进一步为理解灵山岛地区下白垩统的沉积环境和沉积动力学特征提供了新的岩石学证据。     

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.     

Mesoproterozoic Earthquake Events and Breakup of the Sino-Korean Plate

In the Mesoproterozoic time, the northern part of the Sino-Korean Plate experienced a period of intensive tectonic extension and breakup. 1. An abundance of sedimentary earthquake records is preserved in the Chuanlinggou, Tuanshanzi and Gaoyuzhuang formations in the Mesoproterozoic Changcheng System （1800-1400 Ma） and in the Mesoproterozoic Wumishan Formation of the Jixian System （1400-1000 Ma）. These earthquake records are characterized by various liquefied sand-veins, carbonate microspar and coarser spar veins, limestone dikes, liquefied breccia and various forms of liquefied contorted bedding. This deformation is always associated with synsedimentary faults and igneous activity. 2. Three liquefaction models for soft carbonate sediments are recognized, including liquefaction in laminated carbonate rocks, liquefaction in thin-bedded carbonates and large-scale liquefaction along huge carbonate dikes. 3. Based on the record of earthquake and volcanic activities, the Sino-Korean Plate experienced at least twice intraplate breakups. One occurred between 1800-1400 Ma, and the other occurred at about 1200 Ma. The last breakup resulted in formation of the Yan-Liao aulacogen, a tectonic zone characterized by deeper material vibrancy, active faults, major igneous activity and frequent earthquakes.     

鄂尔多斯盆地富县探区三叠系延长组震积岩及其地质意义

通过对26口井岩心观察,结合区域构造背景,在鄂尔多斯盆地富县探区三叠系延长组中识别出典型的震积岩。该区震积岩代表性沉积构造有液化砂脉、液化卷曲变形、环状层理、负载构造、球枕构造、微断层、微裂缝、震裂岩与震碎角砾岩,其中液化砂脉和液化卷曲变形是地震引起的主要软沉积变形构造。震积岩垂向序列划分为两类:一种以脆性变形为主,自下向上依次为下伏未震层,扰动层,微断层、微裂缝及震裂岩层段,液化卷曲变形层段,震碎角砾岩层段,液化砂脉层段及上覆未震层;另一种以软沉积变形为主,自下至上依次为下伏未震层,环状层段,扰动层,球枕构造及负载构造层段,液化砂脉及液化卷曲变形层,枕状层及上覆未震层。富县探区延长组中的震积岩说明在该盆地晚三叠世存在一个强地震事件活跃期;震积岩中的微裂缝、微断层、震裂岩及液化砂脉可改善储集层物性,同时震碎角砾岩和网状砂脉也是良好的储集层。     

砂土液化流动变形的简化方法

已有的液化砂土流动特性试验结果表明,砂土在液化流动状态下是剪切稀化非牛顿流体,可以用幂函数表示其剪应力-剪应变率的关系,从而建立了砂土液化流动的本构方程。基于FLAC3D程序的二次开发平台,将液化流动本构方程开发到FLAC3D中,建立了液化流动变形的简化分析方法。通过倾斜场地的液化流动变形分析,发现倾斜场地的液化变形曲线可以用正弦函数曲线描述,这与Towhata的理论分析成果一致,验证了本方法的合理性。分析了液化层坡度、稠度系数、流动指数以及弹性参数等变量对液化变形的影响。计算结果表明,液化变形随液化层坡度的增大而逐渐增大,液化砂土的稠度系数和流动指数对液化流动变形有重要的影响,而弹性参数对变形基本无影响,因此,在实际工程分析中,需要对流动模型参数进行深入研究。     

前寒武纪与微生物席相关的粉砂岩岩墙——以天津蓟县古元古界串岭沟组为例

在天津蓟县剖面古元古界串岭沟组下部的环潮坪相粉砂质泥页岩细粒沉积中,发育许多粉砂岩岩墙。由于该粉砂岩岩墙在层面上和层内具有特别的形态,因而对其成因具有多种解释:在层面上呈纺锤状粉砂岩裂缝以及在层内呈砂质充填管形态,从而被认为是最古老的后生动物遗迹化石;在层内呈弯弯曲曲的粉砂岩岩墙以及明显的流体化作用特点,所以又被解释为地震振荡作用形成的液化砂岩脉。显微镜下,这种岩墙具有明显的富残余有机质构成的边界,以及由粉砂颗粒相对聚集所显示出的明显的流体化作用特征;再加上与这种粉砂岩岩墙共生的沉积构造主要是皱饰构造,局部还发育变余波痕,由此表明沉积面上曾经发育过微生物席。因此,这种粉砂岩岩墙应该解释为沉积面在曾经被微生物席封闭的情况下,相对富含有机质的细粒沉积物在早期成岩作用过程中所发生的脱气作用和脱水作用的产物,最终可以归为由微生物形成的沉积构造的一种类型。     

强震作用下液化场地群桩动力响应及p-y曲线

为研究液化场地中群桩在强震作用下的动力响应特征及桩侧土抗力-桩土相对位移（p-y）曲线规律,依托海文大桥实体工程,基于振动台模型试验,开展了0.15g～0.35g地震动作用饱和粉细砂土层不同埋置深度下的砂土孔压比、桩身弯矩及p-y曲线动力响应研究。结果表明：地震动强度达到0.25g时,不同埋置深度下的饱和粉细砂土层孔压比均大于0.8,产生液化现象,且随埋置深度增加,孔压比增长时刻明显滞后;不同埋置深度下,桩身弯矩最大值均位于液化土层和非液化土层分界面处;同一埋置深度时,随地震动强度的增大,p-y曲线所包围的面积逐渐增大,其整体斜率逐渐变小,说明桩-土相互作用动力耗能逐渐增大,桩周土体刚度逐渐减小;随埋置深度增加,p-y曲线所包围的面积逐渐减小,其整体斜率逐渐增大,说明桩-土相互作用动力耗能逐渐减小,桩周土体刚度逐渐增大。因此,液化场地桥梁群桩抗震设计时,应综合考虑液化土层与桩基础的相互位置关系,确保桩基础在液化土层与非液化土层分界处的抗弯承载能力。     

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。     

Neogene Paleoseismic Events and the Shanwang Biota’s Burial in the Linqu Area, Shandong Province, China

Several paleoseismic events are recorded in the Neogene Linqu Group, exposed in the Linqu area, Shandong Province, China. The events were interpreted on the basis of fieldwork and laboratory analysis, which showed the presence of seismites with plastically deformed soft-sediment deformation structures in the Shanwang Formation, and of seismic volcanic rocks in the Yaoshan Formation which show brittle deformation. The earthquake-triggered soft-sediment deformations in the seismites include load structures, ball-and-pillow structures, flame structures, pillow-like beds, boudinage structures, slump folds, syn-depositional faults, veins of liquefied sand, and dikes of liquefied sandy lime-mud. The seismic activity is also reflected in what might be called ‘brittle seismites'; these originated when, under the influence of seismic vibrations, semi-consolidated conglomerate was shattered. Moreover, volcanic activity is related to intense earthquakes that affected basalts intercalated with sand layers; these successions are known as ‘seismic volcanic rocks', which are characterized by veins of liquefied sand intruding the basalts. All above traces of paleoseismic activity were left from one single time span of 4 Ma with active seismicity that took place 14–10 Ma. This time span is known as ‘the Linqu Neogene Paleoseismic Active Period', which is divided into four paleoseismic episodes, which were responses to tectonic extension and basin rifting in this area. It even includes the activity of the Yishu Fault Zone during the Miocene and the Neogene. The ratios of trace elements in the seismites, w(La)/w(Sc) and w(La)/w(Th) are higher than the average value of the upper crust, but w(Th)/w(Sc) is lower; this is geochemical evidence for the basin rifting that resulted in a high sedimentation rate. The intense and frequent paleo-earthquakes are held responsible for the rapid burial of the Shanwang Biota. Secondary earthquake-induced processes(e.g. slumping of a lake shore and the strongly increased lacustrine sedimentation rate) contributed to the rapid burial of the biota.     

燕辽裂陷槽中元古代古地震与古地理

位于中朝板块北部的燕辽裂陷槽是中元古代板内裂解的产物。中元古代的伸展裂解构造诱发强地震。中元古代长城系（1800-1400 Ma）的串岭沟组、高于庄组及蓟县系的雾迷山组（1200 Ma）中保留有丰富的地震灾变事件记录：各种软沉积物液化变形,如液化砂岩脉; 碳酸盐岩中的泥亮晶脉、灰岩墙、液化角砾岩、水塑性变形、各种卷曲构造、环形层、层内粒序断层以及碳酸盐岩成岩初期的脆性变形。这些地震成因的变形构造与同沉积断裂相伴生。依据地震记录,中朝板块北部地区中元古代经历两次板内裂解,即1800-1400 Ma之间与1200 Ma,200 Ma的裂解导致燕辽裂陷槽的最终形成。燕辽裂陷槽中元古代的古地理格局与两次板内裂解相联系,古海盆的范围、盆地的边界、岩相带均受同时期断裂-地震控制。燕辽裂陷槽的古地理环境是一个深部物质活跃、断裂火山活动剧烈和地震频繁的构造带。     

液化后砂土流体特性测试装置的研发及试验研究

为研究液化砂土的流动变形特征,开展了液化砂土的流体特性试验研究。基于边界层理论研发一套液化砂土表观黏度测试装置,主要由调速电机、电机调速器、圆柱转子、扭矩传感器等部分组成,该装置能有效测试液化砂土的表观黏度;开展了不同孔压比、转速下饱和砂土表观黏度及圆柱转子所受摩擦力矩特性研究,着重分析了液化后砂土的表观黏度特性。结果表明,液化前孔压发展及液化后孔压消散阶段摩擦力矩均受到孔压比及转速的影响;液化后砂土孔压逐渐消散,强度恢复,流动能力衰减,表观黏度升高,表观黏度与孔压比呈现出一定的线性相关性;表观黏度随着剪应变率的增大而降低,且两者呈现出幂函数关系,表明液化后砂土具有典型幂律型剪切稀化非牛顿流体特征。     

柴达木盆地西南缘新近系与地震沉积有关的软沉积物变形构造及其地质意义

在区域构造背景研究和岩心观察的基础上,在柴达木盆地西南缘新近纪地层中识别出与地震沉积有关的软沉积物变形构造。软沉积物变形构造包括液化砂岩脉、泄水构造、重荷模、火焰构造、震积砂枕、砂球构造、枕状层、层内错断、地裂缝、串珠状构造、震褶层、混合层及地震角砾状构造等。液化砂岩脉有喉道状、脉络状、飘带状、尖突状及“V”字形五种,主要是由振动流体化作用、振动液化挤压作用和振动拉张裂缝充填作用形成的;重荷模、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;地裂缝、层内错断、震褶层是地震颤动直接引起的断裂、错断和褶皱;枕状层是地震振动引起的砂层脱水、下沉、变形形成的;混合层构造的完整性取决于地震强度和地震持续时间;地震角砾状构造是由地震振动使原始沉积层断裂形成的自碎屑角砾、脆性角砾和塑性角砾组成。该成果从沉积学角度证明了新近纪是昆仑山造山带北侧断裂活动较强烈时期,也为柴达木盆地新生代构造演化研究提供了依据。地震作用极大地提高了储层的渗透率,改善了油气储层的储集物性。     

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。     

新疆塔中卡塔克隆起加里东构造运动的古地震证据

从塔中顺2井、中12井、顺8井岩心中识别出奥陶系及志留系古地震记录。其中志留系中地震触发沉积物变形记录最强烈,并且出现的变形层也较密集。志留系的软沉积物变形类型有:负载构造、液化砂岩脉、液化角砾岩、碟状构造、液化底劈及混滑层。卡塔克隆起演化受断裂控制,北缘为塔中1号断裂,中部为塔中10号、2号断裂,塔中2号断裂位于隆起的顶部。顺2井位于塔中1号断裂末端、中12井位于塔中10号断裂旁。断裂活动诱发地震,志留系频繁的古地震记录表明塔中地区是一个加里东期断裂与构造隆起地带。塔里木板块内部加里东运动特点是:断裂活动、强地震、隆起与坳陷。     

内蒙古大井锡多金属矿床岩脉LA-ICP-MS锆石 U-Pb定年及其地质意义

内蒙古大井矿床是我国北方一个重要的锡多金属矿床,矿区浅成-超浅成岩脉发育,并与矿脉密切共生。前人的年代学研究结果显示矿区岩脉与矿脉同属于燕山中晚期岩浆热液活动的产物,因此该矿床成因被定为与矿区次火山岩脉有关的热液脉型矿床。本文通过选取矿区分布最广,且与矿脉相伴出现的霏细岩脉和英安斑岩脉进行LA-ICP-MS锆石U-Pb定年,结果表明两个英安斑岩脉样品DJ-7和YX-20的形成年龄分别为240±1Ma和239±1Ma,而霏细岩脉样品DJ-1的形成年龄为162±1Ma。因此,矿区岩脉至少形成于两个不同时代,即印支早期和燕山中期。结合前人在区域上的研究成果分析,认为英安斑岩脉和霏细岩脉形成的构造背景分别为同造山-后造山转换阶段和造山后的伸展阶段。因为该矿床的成矿年龄可以确定在140Ma左右,所以本文认为矿区岩脉的形成与矿床的形成并无直接关系,只是为后者提供了有利的就位空间。     

南襄盆地泌阳凹陷深凹区核三段沉积特征及演化

通过测井、录井、粒度分析资料,结合区域地质资料、前人研究成果、岩心描述和地震反射资料,认为核三段发育辫状河三角洲、近岸水下扇、滑塌浊积扇及湖泊沉积,并进一步识别出5个亚相及6个微相。其中,近岸水下扇发育于研究区西南部和东南部的控边断层处,辫状河三角洲发育于东北部,滑塌浊积扇发育于辫状河三角洲前端的半深湖-深湖区域。近岸水下扇岩性主要为灰白色中、细砾岩,砾石成分复杂,分选差,磨圆程度低。辫状河三角洲发育平行层理、交错层理及冲刷充填构造,垂向上构成间断正韵律,其岩性为浅灰色砾岩、砾质砂岩、砂岩,中-厚层或块状,自然电位曲线和电阻率曲线呈钟形或箱型。辫状河三角洲前缘砂体失稳,产生滑塌,在深湖区形成滑塌浊积扇,其岩性为细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩,多呈正韵律,发育块状层理、液化变形层理、波状层理及泥岩撕裂屑、槽模、沟模构造等,电测曲线表现为钟形、箱形、漏斗形等。湖泊沉积主要发育于三角洲前缘和近岸水下扇前方的深凹区。从H38-H31研究区经历了水体由深到浅再略加深的沉积演化。     

桂西北二叠纪灰岩墙(脉)的地震成因解释

广西西北部的泥盆纪灰岩中发育大量产状直立的二叠纪茅口组的碳酸盐岩岩墙,其成因一直引起地质学家的兴趣。本文尝试用地震灾变事件解释这一奇特的地质现象,即:二叠纪强地震发生时,茅口组未成岩的软沉积物中产生的液化沉积物流借助上覆沉积物的压力,贯入下伏已成岩的坚硬的泥盆系灰岩的裂隙(断层、节理等)中,形成具直立层理的灰岩墙(脉)。上述过程反映一次强地震灾变事件作用在软沉积物与坚硬岩层中的不同响应。     

岩脉的侵位机制对成矿作用的约束 ———以内蒙古大井锡多金属矿床为例

[摘 要] 岩脉的侵位机制对理解岩脉和矿脉的侵位过程有着重要的意义。本文详细介绍了岩脉 的侵位机制,并以大井锡多金属矿床为例初步探讨了矿区内岩脉与矿脉的关系。研究表明,区域上主要 受NW-SE 向的挤压应力,在海西期向燕山期转变阶段,区域应力场并没有发生变化,只是林西断块发 生了顺时针转动的结果。矿区范围内,同样受NW-SE 向挤压应力作用,块体也发生了相应的变化,推测 矿区西南向北东方向挤压应力逐渐减小,隆升剥蚀量也随之减小。整体上,岩脉侵位于先存裂隙,矿脉 侵位于岩脉形成的构造空间,局部具有互相穿插的现象。通过岩脉和矿脉的侵位过程,认为矿区西部寻 找斑岩型矿床潜力较大。