山东省灵山岛早白垩世软沉积物变形构造特征*

利用野外露头和镜下薄片等资料、地质统计等方法, 对山东省灵山岛老虎嘴剖面和船厂滑塌剖面软沉积物变形构造分布特征和形成期次进行了研究。船厂剖面发育滑塌褶皱、负载构造、阶梯断层、布丁构造、球—枕构造等典型的软沉积物变形构造;老虎嘴剖面发育层内褶皱、微阶梯断层、层内角砾岩等。根据形成时间、发育部位和形态特征, 将船厂剖面变形划分为滑塌前变形和滑塌中变形, 滑塌前变形又可以细分滑塌体下部变形和滑塌体内部变形。滑塌褶皱具有多级别、多尺度的特点;以厚岩层组成的滑塌褶皱为主, 尺寸为米级;岩层内部纹层形成的次级褶皱为辅, 尺寸为毫米级。滑塌过程中岩层不同部位应力不同, 伴生其他变形构造, 如拉张形成的布丁构造和挤压形成剪切褶皱等。滑塌前已经形成的负载构造等在滑塌过程中保持原来形态, 不因地层变形而变形。这些古地震触发形成的软沉积变形构造证明灵山岛在早白垩世古地震活动频繁。     

灵山岛早白垩世复理石不是陆内三角洲沉积——答钟建华教授

山东省青岛市灵山岛早白垩世复理石及大量的滑塌沉积现象披露(吕洪波等,2011,2012)以来,国内很多地学同行先后前往考察.在为壮观而奇特的地质现象所折服的同时,同行们也发现了不少亟待解决的问题,提出了不同的认识.其中,中国石油大学钟建华教授最近撰文明确质疑笔者等的认识,指出这套发育多种软沉积物变形构造的复理石不是深海沉积的浊积岩,而是以三角洲相为主体的陆内浅水沉积,与板块边缘或碰撞造山带无关(钟建华,2012).     

灵山岛早白垩世软沉积物变形构造触发机制及其古环境意义探讨

灵山岛早白垩灵山岛组发育丰富的软沉积物变形构造。野外踏勘船厂、灯塔和千层崖三个剖面,根据沉积外观可分为变形层段和非变形层段两个部分。软沉积物变形构造在变形层段和非变形层段均有发育。其中,变形层段中可见褶皱变形、变形层理及大型负载构造。非变形层段可见火焰构造、同沉积布丁构造和同沉积微断层。研究发现,变形层段软沉积物变形构造尺度大(厚度可至十多米,长度可至数百米),侧向连续性好;非变形层段软沉积物变形构造尺度小(厚度仅几个厘米),侧向连续性差。且变形层段和未变形层段厚度统计数据表明,变形层段软沉积物变形构造与砂岩厚度无必然联系,而非变形层段软沉积物变形构造多出现在粒序砂岩层底部或旋回砂岩层变厚过程中。沉积环境表明,非变形层段和变形层段为一深水低角度斜坡沉积产物。软沉积物变形构造发育形态和数量受到斜坡地形的控制。结合沉积环境及沉积特征分析,认为变形层段软沉积物变形构造触发机制为地震,而非变形层段软沉积物变形构造触发机制为负载作用。锆石测年数据表明灵山岛组与上覆流纹岩沉积时间相近,因此地震活动可能与岩浆侵入或早期火山喷发活动相关。此外,汇总早白垩世重要事件,发现灵山岛组沉积、变冷事件、恐龙迁移、海平面变化和同位素偏移具有时间一致性,因此推断这些事件可能共同对应了早白垩世一次与火山活动相关的短期灾难性事件(如早白垩世缺氧事件)。     

灵山岛北端早白垩世复理石中的滑塌断崖

山东灵山岛北端背来石附近复理石为下白垩统灵山岛组(K1lsd)上段,笔者等在其野外露头上发现了海底滑塌侵蚀区的代表性构造——滑塌断崖。据野外观察,背来石附近复理石以含砾粗砂岩夹泥质粉砂岩为主,偶夹砾岩层。滑塌陡崖一般发育在事件沉积层——粗砂岩或含砾粗砂岩中,断面呈上凹的弧形,上覆继承性沉积了泥质粉砂岩或粉砂质泥岩。滑塌褶皱、震动液化脉等事件沉积普遍发育,说明灵山岛组沉积时地震频发。根据滑塌褶皱枢纽、轴面以及滑塌断崖产状判断滑塌方向有两个:主要为SW→NE,部分为S→N。滑塌断崖的发育揭示了:随着盆地的收缩变浅,灵山岛地区由纯粹的滑塌堆积区逐渐转变为滑塌侵蚀—堆积混合区,灵山岛组上段砂泥比增大且含大量片麻岩和石英岩砾石,说明沉积区更接近陆缘,盆地处于残余洋盆发育的晚期阶段。     

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.      

山东诸城早白垩世莱阳期古地震事件与恐龙迁移

在诸城断陷皇华镇大山村黄龙沟存在丰富的、多样的恐龙足迹化石,在紧邻化石埋藏层下伏及上覆地层中发现了下白垩统莱阳群杨庄组多套古地震记录,主要包含波状褶皱、底劈构造、液化砂岩脉、液化角砾岩、粒序断层、卷曲变形和震积不整合等塑性、脆性软沉积物变形构造。分析表明初始沉积物、沉积相及构造作用确定了地震活动作用时形成的软沉积物变形构造类型。在早白垩世莱阳群沉积中期,地震活动具有阶段性及频发性,以单向挤压的丘-槽构造及双向挤压的波状变形为主,且后期有构造活动强度加大的特征。根据已识别的古地震记录发育及古地震活动强度分析,推测此时期发震断裂可能是断陷的南缘断裂——五莲断裂。区域构造作用使得该时期沉积环境发生变化,由湖相逐渐过渡到河流相,在突发古地震事件发生之后,在滨浅湖区域留下了丰富的恐龙迁徙足迹。古地震记录的研究,可建立古地震事件与沉积、构造演化的联系,约束构造作用的属性、频次及时限,为确定盆地及周缘构造-沉积演化历史提供证据。     

灵山岛下白垩统软沉积物变形构造类型划分及其地质意义

软沉积物变形构造是沉积物沉积之后、固结成岩之前尚处于塑性状态时,在液化作用和各种驱动力作用下发生不同程度变形的一系列构造。灵山岛下白垩统发育有多尺度、多形态、多层位、多期次、多成因的软沉积物变形构造。为研究其具体类型和成因机理,以形态特征为基础,以驱动力为分类依据,将灵山岛下白垩统软沉积物变形构造划分为斜坡上的重力驱动、密度倒置条件下的重力驱动和孔隙流体作用下的剪切力驱动等三种类型。此外,结合灵山岛下白垩统滑塌体内部的软沉积物变形构造分布特征,根据斜坡上重力驱动的软沉积物变形构造形成时所遭受的应力类型,将其进一步分为挤压型、拉伸型和剪切型等三个亚类。在分析研究灵山岛软沉积物变形构造的基本类型、发育情况和分布特征等基础上,认为灵山岛早白垩世地震活动非常频繁。驱动力直接作用于软沉积物,驱动力的种类、大小、作用方式和持续时间是影响软沉积物变形构造类型、形态和规模的重要因素,因此,从驱动力角度对其进行系统划分具有科学性、适用性和可行性。探讨软沉积物变形构造的分类方案对其野外识别和成因分析具有科学价值。     

山东青岛地区灵山岛早白垩世碎屑岩锆石U-Pb-Hf同位素特征及其大地构造意义

苏鲁造山带东缘的灵山岛上发育有早白垩世碎屑岩,目前人们对其沉积的精确时代、成因机制和大地构造环境仍然存在着广泛的争议.利用LA-ICP-MS的方法对灵山岛上两套碎屑岩进行了锆石U-Pb测年,并对特征年龄谱中的代表性碎屑锆石进行了Lu-Hf同位素分析.结果表明:（1）碎屑锆石U-Pb测年结果显示,莱阳群法家茔组和青山群八亩地组下部的碎屑岩沉积时代分别为127±3 Ma和128±4 Ma,表明两套碎屑岩都是早白垩世中晚期的沉积产物;（2）灵山岛上两套碎屑岩具有完全相似的年龄谱以及锆石Hf同位素组成,表明发育软沉积变形的粉砂岩、泥岩和上覆的含砾粗砂岩具有相似的物源,并且源区组成较为单一,主要以亲华北的胶北地体为主,其次的物源区为苏鲁造山带;（3）胶莱盆地下白垩统莱阳群和灵山岛下白垩统莱阳群的碎屑锆石年龄谱对比表明,灵山岛上的莱阳群碎屑岩明显不同于胶莱盆地的莱阳群,暗示在早白垩世时,灵山岛上的两套碎屑岩可能受到区域断裂的控制,沉积于一个相对独立的盆地.综合结果表明,灵山岛地区莱阳群法家茔组可能沉积于断陷湖盆的萎缩期,早期的沉积以湖相为主,晚期主要以河流相为主,在此期间遭受到了强烈的火山地震作用,诱发了下部的湖相的砂泥岩发生大规模的滑塌和软沉积变形.      

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。     

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。     

灵山岛早白垩世岩浆活动及其大地构造意义

灵山岛位于胶东半岛以南约16km处,构造上处于扬子和华北克拉通结合部位——苏鲁造山带东端。早白垩世晚期,灵山岛岩浆活动极为强烈,大量发育流纹岩和火山角砾岩,不整合覆盖于底部碎屑沉积岩层之上;同时,区内广泛发育基性岩墙(辉绿玢岩),沿北东-南西向侵入于碎屑沉积岩地层之中。本文选取流纹岩和辉绿玢岩样品进行了岩石地球化学和年代学研究。结果表明,流纹岩具有富钾(K_2O=4.10%～4.42%)、富碱(Na_2O+K_2O=8.83%～9.06%)、贫钙(CaO=0.10%～0.46%)、低钛(TiO 2=0.08%～0.09%)、低镁(MgO=0.12%～0.15%)和铁(Fe_2O_3~T=0.79%～0.83%)的特征,属于弱过铝质高钾钙碱性岩石系列;岩石稀土总量较低(∑REE=109.0×10~(-6)～128.8×10~(-6)),轻重稀土元素分异较弱((La/Yb)N=6.42～8.09),Eu显著负异常(δEu=0.27～0.28)。辉绿玢岩SiO_2含量为(51.17%～51.97%),具有富碱(Na_2O+K_2O=5.01%～6.07%)和高Mg#值(67.6～69.4)的特征,属于钾玄岩系列;岩石稀土总量较高(∑REE=160.6×10~(-6)～173.5×10~(-6)),轻重稀土元素分馏较为明显((La/Yb)N=11.1～11.6),显示弱Eu正异常(δEu=1.12～1.18),它们在球粒陨石标准化稀土元素图解和原始地幔标准化微量元素图解上与OIB类似。上述地球化学特征指示流纹岩和辉绿玢岩可能均形成于伸展减压背景下。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,流纹岩和辉绿玢岩的形成时代分别为118±2Ma和109±3Ma,属于早白垩世岩浆活动的产物。锆石Hf同位素分析结果显示,流纹岩具有负的ε_(Hf)(t)值(-31.0～-24.5),表明其来源于古老地壳物质部分熔融。辉绿玢岩的岩浆锆石具有负的ε_(Hf)(t)值(-31.2～-28.8)和正的ε_(Hf)(t)值(+7.1～+8.1),指示其来源于有深部亏损软流圈地幔物质加入的富集地幔源区。综合本文研究结果和同时期区域构造演化推测,受伊泽奈崎板块和古太平洋板块俯冲方向改变的影响,中生代期间中国东部构造体制发生转变。早白垩世晚期,华北东部处于伸展构造背景,形成了一系列与之对应的超浅成相-喷出相辉绿玢岩岩墙和流纹岩,是燕山运动在胶东地区的地质表现。     

Characteristics and dynamics origin of the Lower Cretaceous sill in northern Beilaishi section of Lingshan Island,Shandong Province

A lot of sand dikes are found in the Lower Cretaceous Laiyang Formation in northern Beilaishi section located in the Lingshan Island of Shandong Province. There are two types including bedding sand dikes and unbedding sand dikes based on their relationship with the bedding plane. The bedding sand dikes, which are often associated with soft sedimentary deformation, are mainly developed in the black mudstone of delta front, and their top and bottom interfaces are generally uneven. Based on the characteristics of sand dikes, the physical model and formula of bedding sand dikes under non-seismic condition are established. The relationship between the depth of liquefied sand layer, the emplacement depth and thickness of overlying sediment layer is deduced. It is considered that the depth of liquefied sand layer which forms large sand veins is very deep. This paper is of great significance in studying the origin of sand veins, lake related deposition and basin tectonic movement.     

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。     

青岛灵山岛及邻区早白垩世大地构造演化

正灵山岛位于苏鲁造山带中段,青岛市西南约35 km的南黄海之中,总面积约7.66 km~2,最高峰海拔513.6 m,是中国北方第一高岛。据山东省区域地质资料,岛上的岩石主要由早白垩世河湖相碎屑岩及其上覆的中酸性火山岩组成(宋明春和王沛成,2003;钟建华,2012)。吕洪波等(2011)对青岛灵山岛碎屑岩进行了深入的考察和研究,认为其属于典型的深海—半深海沉积而非传统的河湖相沉积,进一步指出灵山     

A New Understanding of the Sedimentary Environment of the Laiyang Group in the Lower Cretaceous of Lingshan Island, Shandong Province, East China

The sedimentary background and sedimentary environment of the Lower Cretaceous of Lingshan Island, Shandong, remain unclear. There is considerable controversy as to whether the sedimentary environment was marine or continental. In this study, analyses were conducted with respect to indicators of paleosalinity, the chemical composition of clay, paleobiota, the characteristics of strata exhibiting salinization in eastern China during the Early Cretaceous, and the relationship between paleosalinity and paleoclimate. The results indicate that the sedimentary environment of the Lower Cretaceous Laiyang Group of Lingshan Island was that of a salified lake rather than a marine environment. This study not only provides a reference for determining the sedimentary environment of the Lower Cretaceous Laiyang Group of Lingshan Island but also offers a new perspective for the study of Cretaceous strata with salinization characteristics in eastern China.     

山东省灵山岛负载构造和球-枕构造研究

本文运用野外露头考察、沉积岩石学、地质统计等方法,对灵山岛的负载构造和球-枕构造进行研究。这些负载构造和球-枕构造侧向延伸好,在整个剖面上连续分布,具有多尺度、多形态、多组合等特点。形成负载构造和球-枕构造的前提条件是地层密度的倒置(上大下小),变形的根本驱动力是沉积物自身的重力。球-枕构造和负载构造的形成机制相同,只是变形程度和阶段不同。根据不对称负载构造受横向剪切力分析,证明早白垩世时该盆地存在古斜坡,并且SE高、NW低。综合考虑地震触发形成震积岩的标志特征和灵山岛的构造地质背景,认为本研究区的负载构造和球-枕构造系古地震触发形成。     

山东灵山岛晚中生代滑塌沉积层的发现及区域构造意义初探

灵山岛位于青岛胶南市东南黄海近岸海域中,为中国北方第一高岛,构造上属于苏鲁造山带,但岛上很多重要的地质现象尚未在地质文献中披露过。本文作者对灵山岛进行了初步地质考察,在被看做早白垩世莱阳期的地层中发现远源浊积岩及其内部大量的滑塌沉积层,孢粉鉴定初步结果显示该地层的时代很可能为侏罗纪。滑塌构造以同沉积滑塌褶皱为主,而在滑塌体内部还发现有很多同沉积变形构造,如:同沉积布丁构造、同沉积拉伸线理、同沉积双重构造等。同沉积滑塌褶皱体的排列方向揭示了其物源来自南东方向,韵律层中弱粒序层单元颗粒为细砂到粉砂,反映出远源浊积岩的特征。根据滑塌体运移方向判断盆地的古地理特征为东南侧水体变浅而西北侧水体变深。滑塌沉积发育时,盆地为介于扬子板块和华北板块之间的残余洋盆。发育于砂质单元中的早期平面X剪节理指示了该套浊积岩在褶皱之前受到了SE—NW向的动态挤压,而后期的不对称褶皱构造记录了扬子板块自南东向北西侧的华北板块俯冲的历史。灵山岛中生代滑塌沉积层的发现不仅揭示了中国东部存在着晚中生代海相沉积,更为扬子板块与华北板块在郯庐断裂以东碰撞缝合的演化历史研究提供了珍贵的实际材料。