《地震岩问题》中译本序

近30年(1987—2016)来,中国的软沉积物变形构造及地震岩研究,取得了很大的进展。但是,其研究思想却欠开放。在这一学术领域,几乎是一种观点,即中国期刊刊出的文章和一些出版的专著,几乎都把软沉积物变形构造当作地震岩。为了扭转这个几乎是一种学术观点的局面,Feng等(2016)写了一篇文章《中国软沉积物变形构造及地震岩研究简评》,并把这篇文章发送给国内外的多位专家,抛砖引玉,邀请他们为“软沉积物变形构造及地震岩”专题研讨会写文章,在会上宣读论文,对这些文章及这一专题中的问题进行认真的讨论和争鸣。     

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。     

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。     

沉积物的地震及古地震效应*

古地震是依据地层中保留的沉积物变形记录而确定的。系统归纳总结地震诱发沉积物变形将为古地震研究提供理论基础,也有助于野外调查辨认这些记录。作者提出了一个初步的、供讨论与补充修正的地震触发沉积物变形分类的方案。变形的成因机制是分类的基础。这些特殊沉积物变形主要与地震有关,但其中一些变形往往也受其他多种因素的影响,因此要确定地震成因变形必须详尽研究相关的区域地质背景构造。     

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...     

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。     

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.      

地震成因软沉积物变形记录的地震强度研究进展

〗确定地震震级对中长期地震预报、震后应急救援和地震危险性评价具有重要意义。古地震学是研究地质记录中的地震事件,特别是它们的位置、时间和震级大小。然而,传统由地表破裂参数确定的古地震震级仍存在不确定性（大多数地震事件不会导致地表破裂,或位移小于0.3m）,尤其是由湖泊沉积记录的古地震事件。为了解决未发现明显位错地震震级问题,本文依据软沉积物变形构造的类型和形式,对确定地震震级/强度的方法（经验估算、最大液化距离、扰动层厚度、软沉积物变形类型,经验公式,快速沉积砂层厚度）进行总结和讨论,并分析其理论基础、优缺点、误差大小、适用性、存在问题等。并以中东死海盆地利桑组晚更新世湖相沉积中的震积岩(混杂层)和岷江上游萝卜寨晚第四纪湖相沉积中地震成因的液化底劈为例,利用上述6种方法推断,其代表的震级分别为M5.5~6.5和M6.0~7.0,进一步证实了前人的研究结果。这6种方法的结合,为确定地震震级/强度,特别是湖泊沉积中的地震事件提供了一种新的、相对便捷的方法。该研究可为基于地表破裂参数确定的古地震震级提供可靠的参考,为更好地认识构造活跃的地震活动性和危险性提供数据支持。     

地震成因软沉积物变形记录的地震强度研究进展

〗确定地震震级对中长期地震预报、震后应急救援和地震危险性评价具有重要意义。古地震学是研究地质记录中的地震事件,特别是它们的位置、时间和震级大小。然而,传统由地表破裂参数确定的古地震震级仍存在不确定性（大多数地震事件不会导致地表破裂,或位移小于0.3m）,尤其是由湖泊沉积记录的古地震事件。为了解决未发现明显位错地震震级问题,本文依据软沉积物变形构造的类型和形式,对确定地震震级/强度的方法（经验估算、最大液化距离、扰动层厚度、软沉积物变形类型,经验公式,快速沉积砂层厚度）进行总结和讨论,并分析其理论基础、优缺点、误差大小、适用性、存在问题等。并以中东死海盆地利桑组晚更新世湖相沉积中的震积岩(混杂层)和岷江上游萝卜寨晚第四纪湖相沉积中地震成因的液化底劈为例,利用上述6种方法推断,其代表的震级分别为M5.5~6.5和M6.0~7.0,进一步证实了前人的研究结果。这6种方法的结合,为确定地震震级/强度,特别是湖泊沉积中的地震事件提供了一种新的、相对便捷的方法。该研究可为基于地表破裂参数确定的古地震震级提供可靠的参考,为更好地认识构造活跃的地震活动性和危险性提供数据支持。     

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。     

Earthquake-induced Soft-sediment Deformation Structures in the Dengfeng Area, Henan Province, China: Constraints on Qinling Tectonic Evolution during the Early Cambrian

Soft-sediment deformation structures are abundant in the Cambrian Zhushadong and Mantou formations of the Dengfeng area, Henan Province, China. Soft-sediment deformation structures of the Zhushadong Formation consist of fluidized deformation, synsedimentary faults, seismo-folds and plastic deformation; the Mantou Formation is dominated by small-scale horst faults, intruded dikes, fluidized veins, and seismo-cracks. These structures are demonstrated to be earthquake-related by analysis of trigger mechanisms, and may indicate the activity of the Qinling tectonic belt during the early Cambrian. Furthermore, the assemblages of soft-sediment deformation structures altered with time: large-scale, intense deformation in the Zhushadong Formation alters to small-scale, weak deformation in the Mantou Formation. This striking feature may have been caused by changes in hypocentral depth from deep-focus to shallow-focus earthquakes, indicating that the Qinling tectonic belt developed from the subduction of the Shangdan Ocean to the extension of the Erlangping back-arc basin. This study suggests that soft-sediment deformation structures can be used to reveal the activity of a tectonic belt, and, more importantly, changes in deformation assemblages can track the evolution of a tectonic belt.     

川西南地区荥经坳陷早中奥陶世地震事件记录及意义*

川西南荥经坳陷开展了多口页岩气调查井及参数井(CYY1,YD1和YD2)的钻探。通过大量岩心观察和沉积构造特征分析,在中下奥陶统识别出大量软沉积变形构造及脆性变形构造,包括重荷模、火焰构造、球-枕构造等负载相关构造,液化砂岩脉、液化泥砾等液化构造,以及布丁构造、卷曲变形、震裂缝、震裂角砾、同沉积断层等,具有典型地震导致的同生及准同生构造变形特征。记录显示至少发生了2次地震事件,并引发海啸以及多次余震。该区震积岩的发现表明早中奥陶世曾发生明显的构造活动,是加里东早期都匀运动一次构造运动幕的响应,这对川中隆起具有重要意义。构造运动导致荥经坳陷周缘断裂活动并引发地震。地震对沉积地层的改造极大地改善了研究区油气储集层条件,更利于油气的运移。     

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。     

软沉积变形构造的分类和形成机制研究

软沉积变形构造是指沉积物沉积之后、固结之前在处于软沉积物阶段时由于物理作用发生变形所形成的一系列构造.作为一种广泛发育的沉积构造,对其分类和成因机制的研究一直是国内外研究的热点.目前主流的分类方案是依据其成因机制为主再考虑其他因素将软沉积变形构造分为负载构造、包卷层理、变形交错层、滑塌构造、泄水和沉积物挤入构造、塌陷构造以及由生物和化学作用所形成的变形构造.而作为一种重要的软沉积变形构造,震积构造可以依据地震对沉积物改造的时间划分为同生、准同生和后生变形三种基本类型,而每一种基本类型可以分别受到伸展、挤压、剪切、液化以及震动而形成不同的软沉积变形构造.软沉积变形构造的触发因素多样,但主要是地震引起沉积物的液化产生的变形,因此可以按照沉积相分析、触发因素评估和标准评估三个步骤对软沉积变形构造的成因进行识别.作为一种广泛分布的沉积构造,软沉积变形构造成因机制的识别和判断仍然将是其研究的一个重要方向;其次软沉积变形在地质工程方面的应用也是一个研究方向;最后,随着油气勘探走向深水,发现软沉积变形构造有关的油气藏也将是另外一个研究的方向.     

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.     

末次冰消期气候转型对青藏高原东部地震活动的影响

探讨构造和气候在地质演化过程中的耦合作用一直是地球系统科学研究的热点.通过对青藏高原东部古地震和古气候资料的收集和分析,发现18–15 ka期间湖相沉积存在大量且强烈的地震成因软沉积物变形构造或地震事件,可能是末次冰消期以来青藏高原大陆冰川(或冰帽)快速消融和冰川剥蚀卸载作用,引起中上地壳应力卸载和均衡反弹,以及冰川融水引起地下水波动,导致区域应力场变化和断层活动增强,诱发了区域频繁的地震所致.本研究为更好地理解晚第四纪青藏高原东部的地震活动、气候变化和地貌过程具有一定的启示意义.     

鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长8段液化柱及相关软沉积物变形

笔者在鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长8段的岩芯中首次识别出液化柱变形构造,本文从三维空间研究其宏观与微观特征。赋存液化柱的长8段的多个层位的岩芯中均发现有软沉积物变形构造,如液化流动变形、水塑性变形及脆性变形等,广泛分布于盆地不同地区的钻井岩芯中,并在垂向上重复出现。结合长8段的沉积环境和构造背景分析,笔者认为长8段的液化柱与软沉积物变形系地震触发。晚三叠世鄂尔多斯盆地以南秦岭地震造山运动与盆地沉陷是长8段软沉积物变形的构造背景。根据地震触发软沉积物变形构造的时空分布,鄂尔多斯盆地在长8段沉积的地质时期已受控于秦岭造山带动力机制的控制,而不是传统认为的仅在长8段沉积末期。