淺析龍門山前陸盆地須家河組二段軟沉積物變形

趙 馳

（成都理工大學，四川 成都 610059）

龍門地區一直是地質學家們研究的熱點地區，同時龍門山前陸盆地也是中國典型的前陸盆地，該盆地是晚三疊時期在揚子板塊西緣受到印度板塊向北偏東的擠壓作用向東移動過程中，受到克拉通地塊的阻擋隆升。漸漸形成由造山帶、前陸盆地和前緣隆起共同組成的地質單元。在龍門山晚三疊時期的造山運動中，隨著劇烈的地質構造運動釋放巨大的能量，導致了龍門山地區的抬升。由于受到印度板塊的不斷擠壓，龍門山地區至今依舊是極其危險的斷裂帶。伴隨著劇烈的地質運動，形成一系列由于地震作用形成的軟沉積物變形構造。不僅如此，在同一時期地層中也發現的風暴沉積物。研究地震與風暴所造成的沉積物變形，能從側面反映當時的構造氣候等的影響，同時對還原古地理、古環境，以及當時斷層活動具有極其深遠的意義。

通過對研究區樂地1井巖心的觀察，發現須家河組二段地層中分布有大量的軟沉積物變形。通過對震積巖和風暴巖的描述，進而進一步分析震積巖與風暴巖在時間和空間上的關聯性。本文將從前人研究的基礎上，通過對樂地1井巖芯進行深入觀察描述，分析川西龍門山地區須家河組二段地層中出現的軟沉積物變形形成的原因以及可能存在的關系。

1 研究區概況

龍門山帶處于青藏高原東緣，是青藏高原與四川盆地的分界線。在龍門山地區分布有多條活動性斷裂，自西向東分布著汶川-茂縣斷裂帶、映秀-北川斷裂帶以及彭縣-灌縣斷裂帶等多條斷裂帶。樂地1井處于龍門山前陸盆地的南側，靠近龍門山前陸盆地的沉積中心，其巖芯中含有須家河組、白田壩組、千佛巖組以及沙溪廟組地層。須家河組二段的巖性主要以灰白色細砂巖和粉砂巖為主，夾黑色頁巖和灰白色中砂巖，部分裂隙中有少量方解石填充。

圖1 龍門山前陸盆地南段構造簡圖

2 巖芯中沉積物變形特征描述

結合前人對四川盆地晚三疊統須家河組地層的研究，在須家河組二段地層中識別出大量沉積物變形，包括液化砂巖脈、包卷層理、火焰狀構造、震裂結構、丘狀交錯層理等。

2.1 液化砂巖脈

液化砂巖脈是未固結巖層中的水和砂受到強烈的擾動作用，沿著巖層中應力薄弱的地方向外溢出并穿透上下層的巖石所形成的巖脈。砂巖脈的狀體為砂巖組成，在樂地1井巖芯中可觀察到明顯的液化砂巖脈，液化砂巖脈在形成時，在水流外溢的過程中，往往會帶動周圍未固結的砂巖層發生向著水流方向的略微彎曲。

2.2 重荷模

重荷模是沉積物沉積之后，在其固結之前沉積環境受到擾動形成，受震動以及泄水作用影響明顯，一般和沉積物液化同時出現。其觸發條件可能是地震，也有可能是火山噴發以及海嘯作用。出現重荷模意味著能量變化進入衰減時期。

2.3 彎曲變形

彎曲變形一般是未固結的沉積物受到震動或沉積環境劇烈擾動時形成的構造類型，一般在水平層理和泥沙互層的地層中容易觀察到。在樂地1井中的彎曲層理變形發育，卷曲面極不規則，軸線彎曲方向不同，反映出該地層在沉積過程中受到極其強烈的地震擾動，形成大小差巨大的彎曲變形。

2.4 震裂構造

震裂巖是未固結巖層受強烈震動影響，通常出現在地震活動早期產物，其表現為地震震動作用使已固結（或未固結）巖石產生裂縫，液化的砂泥巖沉積物充填入裂縫內，使得已固結（或未固結）的水下沉積物震碎、斷裂而形成，其特征表現為均一碎塊狀，被拉斷或震裂的邊緣不平整多為碎屑結構，多為棱角狀。在樂地1井中觀察到的震裂巖碎屑大小不一，是在地震壓實作用影響下，其細小層理發生斷裂形成斷層。

2.6 丘狀交錯層理

丘狀交錯層理是風暴或海嘯事件后形成的最典型的層理構造，丘狀是巨大的浪波影響導致沉積物形成紋層平緩、丘狀起伏或洼狀下凹的交錯層理；交錯則是指不同巖層相互交錯存在，如砂巖泥巖交互。由于巖芯柱展開面積有限，觀察到的丘狀交錯層可能比觀察到的范圍更大。主要表現為泥沙互層。

3 軟沉積物變形形成原因討論

我國對震積巖和風暴巖的研究始于20世紀80年代（宋天銳）。地形發生重大改變（隆升或下沉）時，必然伴隨著劇烈的地質運動，如地震、火山噴發等（馮增昭）。因此，在龍門山隆升的過程中，必然伴隨著局部應力的劇烈釋放——地震。這在過程中形成的軟沉積物變形保存下來便形成了震積巖。在晚三疊世早期龍門山斷裂帶馬鞍塘組、小塘子組、須二段、須三段和須四段的地層中就已經發現震積巖。對于龍門山前陸盆地須家河組地層中的風暴巖，前人已經有詳盡描述，并將其成因歸結為風暴氣候成因。由于風暴巖在正常的沉積環境下極難保存，在樂地1井巖芯中觀察到的風暴沉積在數量與規模上都不及震積巖。

在須家河組二段之下的地層中，還發現有一段置積層。受巨浪影響，破壞水下未固結巖層或者帶來異地的沉積物。巨浪過去后由于水流動能下降，這些被破壞的巖層便就地沉積，形成置積層。F.Nanayama對1993年地震海嘯和1959年的臺風沉積物粒度對比研究發現，風暴沙的分類比任何海嘯沉積物都好，與海岸和近岸的沙子相似；而海嘯所形成的沉積物則更為粗糙。

造成軟沉積物變形的原因極為復雜，地震、風暴、火山噴發都會造成一定程度的軟沉積物變形。黃其勝（1995）通過測試對比須家河組地層CaO/MgO值與Sr/Ba值，表名須家河組二段時期CaO/MgO的值與Sr/Ba的值較須家河組一段和三段的值要低，說明須家河組二段時期氣溫較溫和、濕度小，且水體鹽度也較低。在須家河組一段和三段時期可能受到海洋物質影響更強，在須家河組二段時期產生的強惡劣天氣可能也更少。本文的研究從巖芯出發，與前人的研究成果結合，對軟沉積無的變形成因做了簡要分析。由于資料有限，當時具體的氣候情況已無法考證，希望能為以后的研究提供新的思路。

4 研究軟沉積物變形的意義

龍門山前陸盆地須家河組地層以砂巖、粉砂巖為主，在沉積過程中包含了大量水分，從而為軟沉積物的變形創造了條件。在須家河組二段沉積時期，隨著龍門山的隆升，構造作用變強，導致須家河組二段地層中出現大量受地震影響的軟沉積物變形構造。這些構造以枕狀構造和火焰狀構造為主，分布在整個須家河組二段地層中。在樂地1井須家河組二段中發現的大量軟沉積物變形說明，須家河組二段時期，龍門山已經開始隆升，并引發劇烈的構造運動。其沉積物種形成的多數軟沉積物變形多與地震相關。通過對樂地1井巖芯中的軟沉積物變形的研究，有助研究對龍門山南段構造活動演化，對研究龍門山南段斷裂帶逆沖推覆構造運動及強弱有重要意義。

5 結語

（1）樂地1井須家河組二段的軟沉積物變形種類多樣，包括液化砂巖脈、包卷層理、火焰狀構造、震裂結構、丘狀交錯層理等。通過對比分析將其分為四期事件沉積。

（2）巖芯中包含有大量震積巖于少量風暴巖的構造，由于須家河時期屬于快速沉積時期，將其劃分在同一事件成因沉積。初步分析其為地震和之后引發海嘯的共同作用導致。

（3）本文資料以樂地1井巖芯作為主，資料有限，僅對巖芯中沉積物變形產生原因做一個初步探討，觀點的印證還需要更多的數據資料。