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。     

Soft-sediment Deformation in the Late Triassic and the Indosinian Tectonic Movement in Longmenshan

内容提要:龙门山地区上三叠统包括卡尼阶马鞍塘组、诺利阶小塘子组与瑞替阶须家河组.通过野外研究在小塘子组与须家河组的多个层位中首次识别出丰富的地震触发成因的软沉积物变形,包括液化变形(液化角砾岩、液化滴状体、液化底劈、液化均一层等);塑性变形(卷曲变形,软布丁)以及与重力作用相关的负载、球-枕、枕状层.上述软沉积物变形是龙门山地区晚三叠世构造运动的响应,它们是印支期松潘-甘孜地体与扬子板块裂开、碰撞、逆冲走滑伴生的地震事件的记录.通过古地震事件与沉积事件结合分析,提出龙门山地区印支期的构造运动过程为:晚三叠世中期(印支构造期中期)松潘-甘孜地体与扬子板块开始裂开,古断裂走向近NS,断裂活动产生的地震于小塘子组浅海沉积中触发—系列软沉积物变形;晚三叠世晚期(印支构造期晚期)松潘-甘孜地体与上扬子板块发生陆内俯冲,地震诱发须家河组湖相沉积物变形;晚三叠世末期(印支构造期末期)松潘-甘孜地体左旋走滑逆冲于上扬子板块之上,形成松潘-甘孜山与川西前陆盆地,二者边界即现今的汶川-茂县断裂,印支期的造陆与造山伴随古地震发生.依据已识别的软沉积物液化变形位置与汶茂断裂的距离,估算出诺利阶小塘子组古地震震级约为Ms7.2;目前小塘子组液化变形记录远非距汶茂断裂最远的液化点,因而实际的古地震震级远远大于Ms7.2,应存在更强的地震事件.龙门山发生的毁灭性大地震(如2008,5,12汶川大地震Ms8)实际上于晚三叠世期间早已频繁发生,现今龙门山的活动地震带是中生代古地震带的延续.     

黔西晚三叠世古植物生态学研究

本文通过对古植物生活环境的分析,定性地将黔西晚三叠世植物群分为湿生植物群落、低地植物群落和高地植物群落。利用叶相分析结合该植物群构成特征及当时的沉积特点,推断黔西晚三叠世为潮湿多雨、炎热的热带—亚热带雨林气候。     

晚三叠世留山盆地沉积特征与构造环境分析

本文在实测剖面的基础上,通过薄片观察、粒度分析和阴极发光测试等手段,以沉积相的研究为切入点,将沉积作用和构造作用紧密联系,分析了留山盆地的沉积特征和构造性质。研究表明,留山盆地上三叠统沉积相主要为扇三角洲相,经历了早期的退积作用和晚期的进积作用。沉积相的演化和源区分析综合表现出,留山盆地是一个孤立的陆相盆地,沉积物来源主要为盆地周围的造山带物质。盆地演化经历了盆地形成阶段、平稳沉降阶段、快速沉降阶段和快速充填阶段,其构造动力与盆地周缘的构造作用强度相呼应。盆地性质可能为压坳性盆地,进而推测留山盆地是华北与扬子板块在晚三叠世碰撞期间向南大规模推覆而产生的背驼式盆地。     

晚三叠世留山盆地沉积特征与构造环境分析

本文在实测剖面的基础上,通过薄片观察、粒度分析和阴极发光测试等手段,以沉积相的研究为切入点,将沉积作用和构造作用紧密联系,分析了留山盆地的沉积特征和构造性质。研究表明,留山盆地上三叠统沉积相主要为扇三角洲相,经历了早期的退积作用和晚期的进积作用。沉积相的演化和源区分析综合表现出,留山盆地是一个孤立的陆相盆地,沉积物来源主要为盆地周围的造山带物质。盆地演化经历了盆地形成阶段、平稳沉降阶段、快速沉降阶段和快速充填阶段,其构造动力与盆地周缘的构造作用强度相呼应。盆地性质可能为压坳性盆地,进而推测留山盆地是华北与扬子板块在晚三叠世碰撞期间向南大规模推覆而产生的背驼式盆地。     

河南济源晚三叠世—中侏罗世陆相地层

<正> 河南济源西承留一带晚三叠世—中侏罗世地层分布广泛、出露良好,化石丰富。60年代,河南省地质局石油队和区测队等做过区测工作,建立了地层系统。1979至1985年,笔者等在“河南省中生代含煤地层及找煤方向”课题研究时,研究地层的岩性及化石群特征,将本区晚三叠世—中侏罗世地层自下而上分为椿树腰组(T_(3ch)~1)、谭庄组(T_(3t)~2)、鞍腰组(J_(1a))、杨树庄组(J_(2y))和马凹组(J_(2m)),分述如下:     

河南南召盆地上三叠统太山庙组软沉积物变形构造及其古地理意义*

河南南召盆地上三叠统太山庙组中发现的软沉积物变形构造包括同沉积断层、液化均一层与泄水脉、底劈构造、塑性变形层、碎裂岩及大型负载构造。它们集中保存在太山庙组中段深湖环境中,以该层段为界,其下水体渐深,其上水体渐浅。多数软沉积物变形构造与浊流沉积砂体相伴生,也可保存在泥岩层中,其形成可能与浊流沉积过程相关,但古地震活动是主要的触发机制。软沉积物变形的类型包括液化变形、塑性变形和脆性变形,指示了高强度的古地震活动,记录了秦岭造山带印支期一次强烈的造山活动。造山带逆冲推覆作用造成南召盆地的抬升,代表了前陆盆地系统中的楔顶沉积。     

云南晚三叠世岩相古地理及煤层赋存规律

通过对云南晚三叠世几个时期岩相古地理图的编制,分析探讨了含煤地层的煤层赋存规律,同时,对成煤期的划分及含煤性评价提出了意见。     

Soft-sediment deformation structures in the Late Quaternary sediments of Ladakh: Evidence for multiple phases of seismic tremors in the North western Himalayan Region

The exposed Quaternary sections of Ladakh show evidence of seismicity during the late Quaternary. Multiple levels of soft-sediment deformation structures (seismites) are recorded from the Quaternary sediments of the Spituk-Leh, along Indus Suture Zone (ISZ) and the Khalsar palaeolakes, along Shyok Suture Zone (SSZ) and Karakoraum Fault (KF). The studied sections are a part of two major tectonically formed palaeolakes at 35,000 yr BP. Nine levels of seismites from Spituk-Leh and eight levels from Khalsar sections are recorded. The deformed sediments comprise of clay, silts and sand and are restricted to a single stratigraphic layers bounded by undeformed beds suggesting synsedimentary deformation. The various deformational structures identified are simple and complex convolutes, pinch and swell bedding, microfolds and microfaults, flame-like structures, pseudonodules, clay diapirs, ball and pillow structures, pillar structures, sedimentary dykes and mud lenses. The release of stress along the ISZ, SSZ and KF, may have been responsible for inducing seismicity in the area during the late Quaternary times which may have caused liquefaction as a direct consequence of permanent deformation of ground surface due to earthquakes of large magnitudes (>5 intensity). The chronological data suggests release of stresses along ISZ, SSZ and KF in the form of earthquakes between 35,000 yr BP to approximately the Last Glacial Maxima (LGM) as evident form the available chronology.     

晚三叠世龙门山前陆盆地须家河组泥页岩沉积环境及有机质富集模式

晚三叠世龙门山前陆盆地形成早期的沉积环境长期存在争议。本文通过对须家河组中泥页岩的元素地球化学分析,并结合古生物、矿物组成和沉积特征对须家河组的沉积环境进行分析,探讨有机质富集模式。研究表明,龙门山前陆盆地须家河组沉积时期属于温暖潮湿的热带—亚热带气候。其中,须一段为海相沉积,泥页岩主要形成于还原环境,可见少量黄铁矿,有机质富集受氧化还原条件控制。须二段—须五段的地球化学特征、古生物特征和泥页岩有机质特征上具有相似性,与须一段的海相沉积有明显差别,在与里海进行分析对比后认为,从须二段开始,须家河组逐渐转为陆相沉积。研究表明,须二段—须五段为半咸水—淡水沉积,泥页岩中黄铁矿消失,菱铁矿出现,结合V/Cr、U/Th和dU等地化指标反映,泥页岩应沉积于弱氧化的水体。须二段—须五段泥页岩TOC含量与古生产力和沉积速率相关性好,有机质富集受古生产力和沉积速率共同控制。前陆盆地持续沉降的构造背景下形成的泥页岩具有较快的沉积速率,使得有机质在弱氧化条件下也能得到较好的保存,在沉积速率大于10 cm/kyr,古生产力充足的条件下,有机质富集和保存不再受氧化还原条件控制。     

Soft-sediment deformation structures in Late Miocene–Pleistocene sediments on the pediment of the Mátra Hills (Visonta, Atkár, Verseg): Cryoturbation, load structures or seismites?

The studied area, built up by silty clayey and partly sandy sediments and paleosols, lies on the tectonically active Northern margins of the Pannonian Basin. Wavy, sagging load casts can be observed in the upper part of the Late Miocene alluvial complex and larger scale sagging load casts, flame structures, drops and pillows detected in its Quaternary cover were studied in detail, in order to understand the origins of soft sediment deformation which characterized this young sedimentary suite. Sedimentological, paleopedological and mineralogical observations suggest that:

1. One of the reasons for the soft-sediment deformation might have been the relatively low cohesive strength of the predominantly smectitic sediment covering a gentle slope similar to the actual landscape.

2. On such a surface, the down-slope gravitational component of the mud-blanket might easily have been sufficient to overcome its cohesive strength.

3. Frost action traceable in the studied formations might also have contributed to the observed deformation, particularly along the eroded top of the Late Miocene sediments.

Combined evidence from field observations and laboratory analyses support the idea that liquefaction–fluidization was of prime importance in bringing about the observed structures. In conclusion two alternative Quaternary/Holocene scenarios are proposed, which might have resulted in the unusual behaviour of the sediments/paleosols. One is a seismic event, the other is the combined effect of freeze–thaw cycles and of the sloping foothill position, which might have resulted in episodic downslope transport and the associated deformation of the eroded soil material when its water content surpassed a certain threshold. We accept that the anomalous abundance of soft-sediment deformation in this marginal position may be causally related to paleo-earthquakes, but the obvious complexity of the phenomenon requires caution. In case the proposed scenarios would not have been alternatives but acted simultaneously, the analysed phenomena were to be interpreted as the joint results of tectonics and climate change.     

小秦岭东吉口印支期辉石正长岩年代学及其地质意义

东吉口辉石正长岩是小秦岭地区此前唯一获得加里东期年龄的岩体,呈不规则卵圆状侵入于古元古代太华群高级变质岩中,发育弱片麻理。详细的岩相学观察发现,岩体内部可以分为两种具不同结构特征的岩性,从野外接触关系来看:细粒辉石正长岩形成较早,发育烘烤边;中粒含斑辉石正长岩略晚,发育冷凝边。二者的矿物均由斜长石、钾长石、辉石、角闪石、石英等组成,斑晶主要为辉石和斜长石,辉石和角闪石均发生退变质作用。细粒辉石正长岩LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果为(214.8±3.1) Ma（MSWD=0.48）,中粒含斑辉石正长岩为(212.9±3.1) Ma（MSWD=5.6）,均形成于晚三叠世印支期,而不是此前认为的加里东期。这一组年龄表明,小秦岭地区加里东期岩浆活动可能极其微弱,或者不存在该期岩浆活动。总结前人资料,发现东吉口辉石正长岩的形成时代与小秦岭印支期成矿事件同时,印支期岩浆活动与洋陆俯冲转为陆陆碰撞作用有关,强烈的壳幔相互作用导致了深部物质的上涌,岩浆活动为金的富集提供了热驱动力。     

用地震资料估计的龙门山断裂深部形变及其对于汶川地震成因的意义

2008年5月12日汶川8.0级地震前龙门山断裂被“忽视”的原因之一是地质学证据和GPS测量证据均显示龙门山断裂长期以来形变速率很低。问题是,构造地质的结果是对一个较长的时间尺度的,而GPS结果反映的是较短时间尺度上的、地表上的、水平方向的形变,因此有理由怀疑由此得到的结论能否反映现今龙门山断裂的深部形变的全貌。我们采用类似于Kostrov方法的思路,利用最近30 a的地震资料,试图研究龙门山断裂的深部形变,并与其相邻的断裂进行比较。利用ML2.5以上的微震资料,给出了沿龙门山断裂带的累积Benioff应变,并根据震级频度关系计算了a值的空间分布。作为对照,同时计算了龙门山断裂邻区沿鲜水河、安宁河、则木河断裂各区域内的累积Benioff应变和a值。结果表明,在与地质学证据不同的时间尺度上,在与GPS证据不同的时间尺度、不同的深度上,并且不仅考虑到水平形变,与周边的断裂带相比,龙门山断裂带其实并不是一个“安静的”断裂带。在更短的时间尺度上,可以回溯性地观察到微震活动的一些异常变化,但这些变化似乎很难用于该地震的预测。我们讨论了相关的观测资料分析对于汶川地震的成因的意义。     

龙门山南段盐井-五龙断裂磁组构特征及其对几何学、运动学的制约

盐井?五龙断裂是龙门山中央断裂北川?映秀断裂的南延部分,也是龙门山南段的三大控制性主干断裂之一。为了详细认识盐井?五龙断裂的构造几何学、运动学特征,在野外构造研究的基础上,运用磁组构方法对盐井?五龙断裂105块构造岩定向样品进行深入研究。野外构造解析表明断裂至少发生了韧性挤压剪切、脆?韧性逆冲和脆性挤压碎裂三期构造变形。磁组构研究显示构造岩磁组构样品的平均磁化率k_m值具有强磁化率和弱磁化率两种特征。磁组构形状参数T、磁面理F值、磁线理L值和T-P_J图解显示磁化率椭球体主要为压扁型,磁面理较磁线理发育,局部发育较强磁线理,进一步表明盐井?五龙断裂以挤压、剪切为主,伴有拉伸变形的整体特征,样品的P_J整体较大,显示出构造强变形磁组构特征。最小磁化率主轴K_min方位表明盐井?五龙断裂北段和南段分别受到了NW-SE向和NEE-SWW向的挤压作用;K_min方位和倾伏角表明北段晚一期的脆韧性变形主体为自NW向SE的较高角度的挤压逆冲剪切变形,局部伴有极小量的左行走滑特征。断裂南段早期韧性变形整体以自SWW向NEE的挤压逆冲剪切变形为主,上盘(西盘)远离主干断裂表现为左行走滑兼逆冲的运动学特征,下盘变形主要以逆冲剪切变形为主,走滑分量极小,并且自西向东韧性剪切变形具有相对强弱相间的特征。     

鄂尔多斯盆地西南部汭水河地区上三叠统碎屑锆石U-Pb年代学特征及其地质意义

鄂尔多斯盆地西南部延长组物源及其演化是进行区域原盆恢复和认识区域构造演化及华北克拉通西部破坏的关键。本文以鄂尔多斯盆地西南部汭水河地区晚三叠世延长组砂岩为研究对象,采用锆石LA-ICP-MS测年方法,通过砂岩样品中碎屑锆石U-Pb年龄及其变化,结合区域背景及古水流资料,系统地研究了盆地西南部延长组物源及其演化。研究认为,晚三叠世早期(231～225Ma),盆地西南部延长组沉积物源主要为盆地东北部阜平杂岩及盆地北部的海西期岩浆岩,部分搬运来的物质与来自秦祁造山带的剥蚀物质一起经宝鸡—武都裂陷槽流入松潘—甘孜地区;晚三叠世中期(225～218Ma),来自秦岭造山带的挤压开始增强,盆地西南部延长组地层中来自南缘秦岭造山带的物源开始增加,盆地西南部沉积物源开始与松潘—甘孜地区出现明显差别,宝鸡—武都裂陷槽开始关闭;至晚三叠世晚期(218～210Ma),秦岭与祁连造山带完成拼贴,宝鸡—武都裂陷槽最终完全关闭。     

西藏申扎地区晚三叠世多布日组地层剖面的启示——对冈底斯印支运动的地层学制约

冈底斯地区古生代台地之上上叠一个重要的沉积地层单元——上三叠统多布日组。其层序特征及底部不整合界面性质的研究,确认了该区在早中生代曾发生过强烈的褶皱运动,随后为一次重要的拉伸事件所更替,从而进一步证实了印支运动对冈底斯地区产生过深刻的影响。     

延边—东宁地区晚三叠世花岗岩地球化学特征及其大地构造背景

U-Pb锆石测年结果表明,东宁地区太平岭岩体形成于201 Ma,与区域上七十二顶子、闹枝沟及珲春大荒沟等岩体形成时代一致,均为晚三叠世末.岩石类型以花岗闪长岩和二长花岗岩为主,地球化学特征表明该期花岗岩属于中钾钙碱性系列,并有向高钾钙碱性系列演化的趋势;富集大离子亲石元素Rb、Th、K、La,相对亏损Sr、P、Ti和高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf等,Ba相对Rb、Th具有轻微的负异常.同位素地球化学研究表明,本区花岗岩具有低ISr、高εNd(t)、年轻Nd模式年龄的特点.综合研究表明,该期花岗岩的形成与大洋板块的俯冲作用有关,标志着古太平洋板块对东北地区俯冲作用的开始.