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

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。     

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。     

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。     

书评：软沉积物变形构造--地震与古地震记录

正乔秀夫、李海兵、苏德辰研究员等所著的新书:"软沉积物变形构造——地震与古地震记录"已经由地质出版社正式出版。他们这个科研集体经过20多年的不懈努力,将软沉积物变形构造研究从单一的沉积学课题,变成了沉积学、构造地质学、实验地质学、区域大地构造学与古地震学的综合性研究课题,使之成为地质学的一门新颖的分支学科。此专著文字简明扼要,文图并茂。书中列出了80组精     

皖北新元古界软沉积物液化变形-塌落叠合构造的古地震成因研究

在皖北新元古界四十里长山组下部粉砂岩层中, 发育有一个软沉积物液化变形-塌落叠合构造。观测剖面共分为三部分: 下部为啸积砾岩未变形层, 中部为液化均一层、球枕状层和塌落叠合层, 上部为震积不整合面, 不整合面之上为啸积砾岩未变形层。共同构成一个完整的地震-海啸震积岩序列。中部的液化均一层、球枕状层和塌落叠合层是震积事件的主旋回层。对剖面特征及成因机理研究分析后发现, 该剖面位于浅海陆棚边缘斜坡相带。在古地震多旋回脉动震颤作用下, 经液化均一变形, 负载体下沉滑覆及盖层塌落多重叠合, 最终形成具有软沉积物变形特征的叠合构造。四十里长山组沉积期, 位于浅海陆棚边缘斜坡地带的粉砂质软沉积物, 为震颤变形的能量转化提供了物质基础。而强地震的多旋回脉动作用, 给软沉积物液化均一变形、负载体下沉滑覆、盖层塌落叠合等提供了原动力。     

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。     

地震相关的软沉积物构造变形及其在盆地演化中的意义

以两类新发现的软沉积物变形构造——同沉积拉张构造和同沉积挤压构造为例,探讨其成因机理和在盆地构造演化中的意义。同沉积拉张构造类似于沉积布丁构造,同沉积挤压构造类似挤压岩枕,分别记录了拉张和挤压背景下处于地震活动带的沉积盆地所受到的应力状态及其方向,揭示了盆地分别处于威尔逊旋回的裂谷盆地和残余盆地阶段。同沉积布丁构造发现于内蒙古白云鄂博东南约25km的腮林忽洞群下部的薄层石灰岩中。这些构造只在某些特定的层段中顺层发育,薄层青灰色泥质微晶灰岩条带几乎层层都被密集的同生小断裂错开,而与之相间分布的浅黄灰色薄层微…     

龙门山中、新生界软沉积物变形及构造演化

龙门山是由三条主要断裂组成的山体。汶川—茂县断裂,也称后山断裂,构成龙门山的西部边界;映秀—北川断裂为龙门山的中央断裂;灌县—安县断裂为龙门山的东部边界,也称前山断裂。龙门山断裂带以东为始自晚三叠世末的不同时期的前陆盆地。前陆盆地中从晚三叠世至2008年5月12日汶川地震(MS8.0),在不同年代地层中均有丰富的软沉积物变形构造(SSDS)记录,包括液化变形、重力作用变形、水塑性变形及其他相关的变形。这些变形层的地点紧邻龙门山的三条断裂,这些断裂在不同时期的活动诱发不同时期的强地震,导致当时尚未固结的沉积物变形(震积岩)。上三叠统小塘子组的软沉积的变形构造有液化角砾岩、液化滴状体、液化底辟、触变底辟、卷曲变形、拉伸布丁、负载、球-枕构造、枕状层及粒序断层等。侏罗系、白垩系主要为粗粒沉积物,除少数层位发现有液化变形外,主要的软沉积变形类型为各种形态、大尺度的砾岩负载构造。古近系为湖相沉积,沉积物粒度较细,软沉积物变形又出现大量液化变形构造,如液化混插、液化角砾岩等。2008年5月12日汶川地震(MS8.0)诱发大规模地表以下沙层液化,形成一系列液化变形构造与微地貌:液化沙堆、液化席状沙、沙火山、液化丘、坑状地形与混杂堆积。应用龙门山反射地震成果、古地震记录,结合区域构造可以给出龙门山断裂带发生的时间顺序与地震造山时期:(1)松潘—甘孜造山带与扬子板块的碰撞发生于晚三叠世早期,二者的边界即现在的汶川—茂县断裂;汶川—茂县断裂于晚三叠世末逆冲推覆造山,三叠纪末龙门山地区的山地可称松潘-甘孜山,在其东侧形成前陆盆地;晚三叠世印支造山旋回的大陆动力作用是龙门山诞生与孕育的阶段。(2)映秀—北川断裂与灌县—安县断裂的逆冲活动时间为侏罗纪—早白垩世,形成高山与前陆盆地。(3)早白垩世的龙门山已是一个由三条逆冲断裂组成的断裂带山体,可称古龙门山,山高约3 500m。(4)三条断裂在古近纪的活动诱发古近系软沉积物变形,但断裂未发生逆冲推覆造山,沉积物为湖相细粒沉积,古近纪是一个地震活动期,但不是造山的阶段。(5)中生代龙门山经历了多次瞬时地震造山与平静期山脉剥蚀降低的过程,现在的龙门山是晚新生代期间多次地震瞬时造山的产物。与众多的龙门山地学研究者不同,本文系采用另一种思维——软沉积物变形构造,即通过古地震途径讨论龙门山地区的构造演化。     

软沉积物变形中负载、球—枕构造的古地震研究综述

在构造活动地区,软沉积物变形是研究古地震的一种关键证据。近年来,湖相沉积中的软沉积物变形受到越来越多的关注,但多数研究局限于软沉积物变形的形态分类。相比之下,对软沉积物变形的成因分析、触发机制和变形过程缺少系统分析,以至于软沉积物变形能否反映地震事件,以及软沉积物变形类型、强弱与地震震级和震中位置是否存在明确关联还存在较大争议。鉴于此,本文选择软沉积物变形中典型的变形构造—负载、球—枕构造,从其具体特征、成因、触发机制、变形过程、变形强弱与震级及震中距关系等方面展开讨论。统计结果显示,当沉积记录中的负载、球—枕构造为地震成因时,其代表的震级可能为6.0~7.0级,震中距约为20~70 km。就相同变形强度的负载、球—枕构造来说,湖相沉积记录的震级最强,其次为河湖相沉积和海相沉积。负载、球—枕构造变形层的宽度和厚度以及球状半径大小与地震震级具有正相关关系,而岩性与地震震级大小没有直接的对应关系。利用软沉积物变形所对应的地震震级估算距震中距离,或者采用软沉积物变形距断层距离估算地震震级的方法都是可行的。这样看来,软沉积物变形不仅能够记录地震事件,而且能够根据其变形类型、尺度大小和强度变化等,较好地确定地震震级及震中位置,为古地震研究提供了一个相对独立的研究方向。     

山东省灵山岛下白垩统青山群火山地震软沉积物变形构造特征及成因机制

近年来,针对山东省灵山岛地区软沉积物变形构造的研究呈现热潮,但研究层位主要集中于下白垩统莱阳群的浊积岩,对下白垩统青山群未见详述。利用野外露头与镜下薄片资料,详细描述了灵山岛地区下白垩统青山群的岩性特征、岩相组合、软沉积物变形构造类型与特征,指出研究区青山群软沉积物变形构造主要宿主岩层为陆相扇三角洲沉积,其沉积水体逐渐变浅,并伴随多次火山爆发。软沉积物变形构造类型主要有负载构造、球—枕构造、泄水构造、挤入构造、水塑性褶皱、塑性砂岩团块包卷构造、火山地震落石构造和"V"型地裂缝等,形成原因主要为火山爆发引起的古火山地震作用,成因机制主要分为地震波、火山碎屑物重力及惯性作用与瞬时差异气压效应3种,这与莱阳群浊积岩层位的软沉积物变形构造主要为滑塌与构造古地震机制不同。通过分析火山碎屑流堆积层位与软沉积物变形构造发育层位的关系,建立了青山群软沉积物变形构造的分布模式,即随着与火山口距离的变化,近源易见的脆性变形逐渐消失,中源以液化软沉积物变形与塑性变形为主体,远源呈现弱的液化软沉积物变形,且软沉积物变形构造的规模与距离呈负相关。     

西藏许如错地区中全新世地震触发软沉积物变形构造及其地质意义

湖相沉积古地震研究是对地表破裂古地震研究的重要补充.通过详细的野外地质调查,在西藏许如错地区全新统湖相地层内新发现大量地震触发软沉积物变形构造(震积岩),层内发育液化脉、液化曲卷变形、液化角砾岩、液化水压构造、滴状体与锥状体、砾石丘、负载构造和火焰构造等软沉积变形标志,还发育同震断层、震裂缝和同震褶皱等同震构造标志.根据软沉积变形标志与震级之间的关系,结合历史地震统计液化颗粒范围,通过C14和光释光年龄测定,推测古地震事件发生在±7.5 ka,M_S>7.5级;填补了该区历史地震的空缺,为恢复青藏高原南北向地堑地震活动历史及迁移规律提供了素材.震积岩中见大量砾石液化现象,这对现阶段以砂土-粉砂土研究为主的砂土液化调查工作提出了新挑战.      

成兰铁路软岩隧道大变形特征及成因机制探析

成兰铁路软岩隧道大变形具有衬砌开裂、钢架扭曲、隧道断面缩小等一般大变形的特点,更具有其区域特殊性,即成兰铁路穿越龙门山构造带、松潘甘孜褶皱构造带及西秦岭褶皱构造带三大构造单元的10条活动断裂,构造条件极为复杂活跃;全线70%的地层岩性为板岩、千枚岩、片岩及炭质板岩等软质岩,受构造影响,多表现出强烈的揉皱变形和挤压破碎,地层岩性条件极为软弱破碎;穿越汶川512强震区,地震波对岩体震裂损伤作用进一步降低软岩岩体的完整性、增强其透水性,汶川地震效应极为显著;构造应力环境极其复杂,高地壳应力的构造应力场特征明显。成兰铁路呈现以复杂的构造应力条件、软弱破碎的地层岩性条件、不利结构面组合的偏压现象及地下水软化效应等相互作用为主的大变形成因机制,可概括为应力作用下的松散型大变形、挤压性大变形及软岩结构型变形3种类型。本文研究结论对在建成兰铁路及类似工程地质条件下的隧道工程建设具有重要的指导意义。     

《软沉积物变形构造——地震与古地震记录》——献给地质调查和相关地学工作者的一本好书

正沉积岩中同沉积或准同沉积变形构造,即"软沉积物变形构造"是野外地质研究中经常遇到的一种地质现象,也是地质调查中的一个薄弱环节。乔秀夫先生等从1980年代末开始,以观察大连金石滩剖面新元古界—寒武系软沉积变形为起点,近30年来又在辽东半岛、山东半岛、燕山、太行山、吕梁山、龙门山、郯城—庐江带、秦岭、天山南北、鄂尔多斯、广西、豫西、台湾等地,对元古宙—新生代地层的同沉积变形构造,坚持不懈地进行了广泛的观察研究,并陆续发表了多篇论文。与一般研究软沉积变形构造的学者不同的是,乔先     

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.      

鄂尔多斯盆地早中侏罗世延安组软沉积物变形及成因分析

在统计分析我国2000~2018年油气生产量、消费量及进口量数据的基础上，通过研究与总结我国当前油气需求及勘探开发特点，提出了我国未来油气勘探的趋势，并认为中国油气资源在未来较长期将处于短缺状态.剖析了自然生态产品的价值及油气勘探开发对生态产品价值的影响，阐述政府应对油气产业实施并加强生态管理与规划.政府可通过健全法律法规和激励型环境经济政策培养生态产品市场，分层次对油气产业进行精细管理，并建立国家能源生态技术实验室，通过在生态敏感区规划建立油气区生态产品示范项目，不断提升油气区自然生态产品的价值，对石油天然气产业实行生态产品管理机制，为稳步推进自然生态产品价值的实现奠定基础.     

鄂尔多斯盆地早中侏罗世延安组软沉积物变形及成因分析

古地震相关的软沉积物变形构造在盆地演化中具有指示盆地及其周缘构造活动的作用.在鄂尔多斯盆地延安组岩心描述和野外调查过程中,于定边西南部DT3522井、安塞延河剖面中,发现并识别出软沉积物液化变形层,包括液化作用相关的枕状层、液化砂岩脉、液化角砾岩、泥火山,以及负载构造、球枕构造等9种变形构造.通过软沉积物变形层位对比,变形特征研究,结合区域构造背景认为,鄂尔多斯盆地延安组延7油层组沉积末期,发生了3期古地震活动,且呈现地震强度先弱后强的特征.     

新疆博格达地区早二叠世软沉积物变形构造:弧后碰撞前陆盆地地震记录

早二叠世下岌岌槽子群发育于博格达弧后碰撞前陆盆地缓坡带,为一套长石含量较高的陆源碎屑岩。古流向、沉积相带分布研究表明,当时的古坡向向南。岌岌槽子群中首次发现大量软沉积物变形构造,包括链环层理、水塑性褶皱、液化沙脉、沙侵蘑菇、碟状泄水构造、球枕构造、流化砾岩、底辟流化砾岩坨、滑混层、同沉积断层等,均是与地震驱动相适配的变形构造。这些变形构造常沿限定的岩层发育,上、下均为未变形的岩层,显示事件变形特征。大量滑混层褶皱枢纽和球枕构造轴面实测结果显示,它们既没有优势方位,其位态也与古坡向无关,进一步证实最有可能的驱动机制是地震。由于古地震活动直接与东天山造山活动密切相关,因此,研究软沉积物变形构造的时、空发育特征能够成为认识天山造山过程和相关盆地发育的一个新视角。