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。     

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。     

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。     

《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。     

地震岩问题

在过去的82年(1931—2013)中,共出现了39个成因术语。在这39个术语中,只有10个是真正沉积成因的(例如浊积岩),其他29个术语都是比较草率地提出的(just jargons;例如地震岩、海啸岩等)。"地震岩"(seismites)这一成因术语是赛拉赫(Seilacher,1969)提出的,它指沉积记录中的古地震。这是一个误用的(misnomer)术语。赛拉赫仅仅根据美国加利福尼亚州的中新统蒙特雷组(Miocene Montery Formation)10m厚的露头观察,就匆忙地提出这个术语。他并未对这个露头进行认真的科学研究。最根本的问题是,地震是一个触动因素(1),并不是一个沉积作用。在古代的沉积记录中,鉴别不出各种触动因素(trigger)(2),因为自然界不能保留触动因素曾经存在过的证据。"软沉积物变形构造"(soft-sediment deformation structures,可简称为SSDS),通常被人们用来作为地震岩的鉴别标志,其实它是"液化作用"(liquefacation)的结果。液化作用可以由21种触动因素中的任何一种引起,其中包括地震(earthquake)、陨石冲击(meteorite impact)、海啸(tsunami)、沉积负载(sediment loading)等。在死海盆地中的角砾碎屑,所谓典型的由地震引起的沉积,实际上是常见的同沉积作用的碎屑流的产物,与地震没有关系。其他类型的SSDS,例如"双向叠层构造"(duplex-like structures)和碎屑注入体(clastic injections),也可以说是同沉积作用的产物,与地震没有关系。世界上广泛分布的砂岩储油层,包括墨西哥湾、北海、挪威海、尼日利亚、赤道几内亚、加逢、孟加拉湾,都表明这些地区的SSDS的第一起因(primary cause)是沉积负载,其证据是可以观察到的和令人信服的。海啸及陨石冲击,都可以形成大量的沉积,例如SSDS的侧向延伸(lateral extent of SSDS),但这些沉积都不能当作地震的鉴别标志。位于印度东部大陆边缘的Krishna-Godavari(KG)盆地中的SSDS,是多种触动因素(1)引起的沉积物的失控和液化作用的结果,即多成因的SSDS。由于这些原因,"地震岩"这个成因术语确实没有什么科学价值,应当废弃。     

新书介绍

正乔秀夫、李海兵、苏德辰.等.著.2017.软沉积物变形构造——地震、古地震记录.北京:地质出版社.大大16开,263页.定价128元。全书共分12章:第1章阐述了软沉积物变形构造和震积岩的概念、内涵、学科特征及其在地学中的位置和当前研究中的问题。第2~7章,软沉积物变形构造和震积岩的分类及5个成因类型的系统介绍和讨论。第8章,软沉积物复合变形构造。第9章,软沉积物地震振动液     

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。     

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。     

柴达木盆地西南缘更新统震积岩特征及其意义

在柴达木盆地西南缘更新统湖相地层中发现了大量具有震积岩特征的软沉积物变形构造,层内发育有液化砂(泥)岩脉、液化角砾岩、负荷构造、火焰构造、球-枕状构造、液化卷曲变形层等一系列软沉积物变形标志,此外剖面内还发育了大型同震断层、震裂缝、同震褶皱等一系列同震构造变形标志.该区震积岩的发现表明,更新世以来昆仑山北缘及柴达木盆地...     

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。      

济阳坳陷古近系震积岩特征

通过岩芯观察和描述,在济阳坳陷古近系沙河街组沙四段上部和沙三段地层中识别出震积岩。震积岩的主要标志是发育各种类型的软沉积变形构造,包括小规模阶梯状正断层、层内小褶皱、扭曲变形、振动液化砂岩脉、微裂缝、震碎角砾岩、火焰构造等。各凹陷的北部陡坡带的沙三段震积岩较发育,沙四段上部次之。凹陷的不同位置,震积岩的序列有所不同,远离控盆边界断裂,震积岩序列的完整性变差,这反映出震积岩是由控盆边界断裂强烈活动引发的地震所产生的直接结果。震积岩在地层剖面中多次出现表明边界断裂的活动具有周期性和幕式特点。这一成果为陆相断陷湖盆构造演化研究及震积岩的识别和描述提供了重要的地质理论依据。     

再论震积岩及震积不整合——以川西-滇西地区为例

震积岩是“灾变事件岩”的典型代表,震积岩一般由原地相的地震扰动层与上覆的滑来震积层组成,无论后者是否发育,震积不整合都是存在的。伸展构造环境下形成的区域性震积不整合,属于伸不整合,地震扰动层可以进一步分为软沉积及液化变形段,半固结变形的微褶皱和微断层段、脆性变形的震碎角砾岩段及韵律断层段等序列;群震型（多震旋回）剖面也可划分出出前震、主震、后震等序列。地震扰动序列对识别震积岩很关键,群震型剖面及化     

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。     

柴达木盆地西南缘乌南油田新近系古地震纪录及储集性能研究

柴达木盆地为一新生代以来形成的叠合盆地,由于多期构造活动,盆内形成了多组断裂系统。受新近纪昆仑山北侧断裂活动的影响,盆地西南缘乌南地区地震活动强烈,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。乌南油田新近系的软沉积物变形构造主要包括重荷模、火焰构造、震积砂枕、砂球构造、假结核、枕状层、液化砂泥岩脉、泄水构造、层内错断、地裂缝、串珠状构造、微褶皱纹理等。本区震积岩的岩石类型主要包括震褶岩、震裂岩、震塌岩、自碎屑角砾岩等。地震活动使岩层产生大量的微裂缝,裂缝沟通了原有的孔隙。尽管储集层孔隙度没有大幅度增加,但能够极大地改善储集层渗透性,使渗透率大幅度增加。震积岩特别是震裂岩和震碎角砾岩是一种潜在的油气储层,为油气勘探和开发提供了新的视角和领域。     

地震岩问题

在过去的82年(1931—2013)中,共出现了39个成因术语。在这39个术语中,只有10个是真正沉积成因的(例如浊积岩),其他29个术语都是比较草率地提出的(just jargons;例如地震岩、海啸岩等)。“地震岩”(seismites)这一成因术语是赛拉赫(Seilacher,1969)提出的,它指沉积记录中的古地震。这是一个误用的(misnomer)术语。赛拉赫仅仅根据美国加利福尼亚州的中新统蒙特雷组(Miocene Montery Formation)10,m厚的露头观察,就匆忙地提出这个术语。他并未对这个露头进行认真的科学研究。最根本的问题是,地震是一个触动因素^①,并不是一个沉积作用。在古代的沉积记录中,鉴别不出各种触动因素(trigger)^②,因为自然界不能保留触动因素曾经存在过的证据。“软沉积物变形构造”(soft-sediment deformation structures,可简称为SSDS),通常被人们用来作为地震岩的鉴别标志,其实它是“液化作用”(liquefacation)的结果。液化作用可以由21种触动因素中的任何一种引起,其中包括地震(earthquake)、陨石冲击(meteorite impact)、海啸(tsunami)、沉积负载(sediment loading)等。在死海盆地中的角砾碎屑,所谓典型的由地震引起的沉积,实际上是常见的同沉积作用的碎屑流的产物,与地震没有关系。其他类型的SSDS,例如 “双向叠层构造”(duplex-like structures)和碎屑注入体(clastic injections),也可以说是同沉积作用的产物,与地震没有关系。世界上广泛分布的砂岩储油层,包括墨西哥湾、北海、挪威海、尼日利亚、赤道几内亚、加逢、孟加拉湾,都表明这些地区的SSDS的第一起因(primary cause)是沉积负载,其证据是可以观察到的和令人信服的。海啸及陨石冲击,都可以形成大量的沉积,例如SSDS的侧向延伸(lateral extent of SSDS),但这些沉积都不能当作地震的鉴别标志。位于印度东部大陆边缘的Krishna-Godavari(KG)盆地中的SSDS,是多种触动因素^①引起的沉积物的失控和液化作用的结果,即多成因的SSDS。由于这些原因,“地震岩”这个成因术语确实没有什么科学价值,应当废弃。     

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...     

柴达木盆地柴西南区震积岩的发现及其引发的勘探启迪

随着勘探和开发的需要,岩性油气藏成为柴达木盆地西南区石油勘探的一个重要领域,然而由于受多期的构造叠加改造,致使柴西南区岩性油气藏分布规律不清,勘探接替领域不明确。笔者通过研究发现,由于受盆缘及其北西向二级断裂的影响,盆地西南区地震活动强烈,深、浅层均发现一系列与地震有关的震积岩,可见阶梯状小断层、液化砂岩脉、振动液化卷曲变形构造、砂火山、火焰状构造、假结核、震积砂枕、震积砂球构造、串珠状构造及震褶层等原地震积岩的软沉积物变形特征,另外可见地震引起的重力滑塌或泥石流形成的滑塌构造和角砾岩化变形特征,诸如震裂岩、震塌岩、自碎屑角砾岩、液化角砾岩、内碎屑副角砾岩等异地震积岩。事实上这些震积岩能够极大地改善储集层渗透性,使渗透率大幅度增加,为油气勘探和开发提供了新的视角和领域。更为重要的启迪是形成震积岩的古地震具有重要的触发机制,很容易引起三角洲前缘相的岩性发生滑塌,进而形成滑塌扇、浊积等一系列沉积现象,这种储集体将成为油田储量增长的新亮点,本着这种思想,笔者通过叠前地震多属性的预测及先进的叠前AVO反演预测,在柴西南区跃东斜坡带发现这种滑塌体的存在,并建立了相应的沉积模式图。这样将可能突破了以往该区“环凹找油”的勘探思路,明确提出了古凹陷区仍然是柴西南区寻找岩性油气藏的一个主要领域。     

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。     

松辽盆地青山口组震积岩的特征、成因及其构造-火山事件

中国大陆科学钻探松科1井南孔青山口组二、三段岩心中发育有4段深水震积岩,赋存在青二段底部到青三段底部的深湖砂岩薄夹层中。标志性震积构造有阶梯状断层、震裂缝、角砾状构造、重荷构造、砂球-砂枕构造(假结核)、液化扭曲变形构造、肠状构造、液化砂岩脉、假泥裂,均属同生-准同生期的软沉积变形构造,缺少震浊积岩表明是原地震积岩。青山口组震积岩展示了震积岩的一个发育模式和沉积序列,该序列由地震作用强烈时期发育的液化变形下部单元和地震作用衰减时期发育的塑性变形上部单元构成。松科1井南孔青山口组中火山物质与火山灰夹层共生。在金6井、金65井相当层位有橄榄粗安岩、火山角砾岩发育,乾124井、乾109井有玄武岩发育,这些井均位于孙吴-双辽超壳断裂一线,表明在青山口期有构造-火山事件的发生,震积岩是构造-火山事件引发的地震在深水环境中的记录。松辽盆地青山口期有构造-火山事件的发生,显示坳陷阶段也存在相当规模的断裂活动和火山喷发。