杜芳鵬，鄧 輝，師學耀，2

(1.西北大學地質(zhì)學系，陜西 西安 710069;2.陜西延長石油(集團)有限責任公司，陜西 西安 710075)

地震活動是一種常見的地質(zhì)事件，是地殼在內(nèi)、外營力作用下，聚集的構(gòu)造應(yīng)力突然釋放，產(chǎn)生震動彈性波，從震源向四周傳播引起地面顫動，顫動能引起沉積物的變形，而具有地震引起的變形構(gòu)造的巖層被稱作震積巖(seismites)。雖然從廣義上講，所有具有古地震記錄的巖石都可以歸入震積巖的范疇，但研究中往往取其較為狹義的概念，即具有地震引發(fā)的軟沉積變形構(gòu)造的巖石。

震積巖(Seismites)一詞是 Seilacher［1］于 1969年在研究美國加利福尼亞中新統(tǒng)蒙特利頁巖中的遞變斷層時提出的，是指構(gòu)造活動區(qū)水下未固結(jié)的沉積物在地震活動的改造后再沉積的沉積層。之后有一大批地質(zhì)學家對震積巖進行研究，工作集中在對震積巖識別標志的描述和解釋兩方面［2－6］。時至今日，仍沒有明確的標準可以將地震成因的軟沉積變形與其他多種成因的軟沉積變形區(qū)分開來。我國的震積巖研究始于1988年宋天銳對北京十三陵前寒武紀碳酸鹽巖地層中“異常的沉積構(gòu)造”的研究［7］。90年代，國內(nèi)學者對震積巖的研究定位在建立垂向沉積序列，并取得了一定的成果:吳賢濤、尹國勛(1992)［8］建立了碎屑巖原地系統(tǒng)的地震液化序列;梁定益等(1991、1994)［9－10］建立了震積巖與不整合面序列，喬秀夫等(1994)［11］建立了海相碳酸鹽巖震動液化地震序列;孫曉猛等(1995)［12］建立了大陸邊緣震積巖序列。進入21世紀，震積巖的報道幾乎遍布全國各個盆地，報道較多的有渤海灣盆地的濟陽凹陷、東濮凹陷、惠民凹陷、東營凹陷中的沙河街組［13－19］、柴達木盆地西南區(qū)［20－22］、鄂爾多斯盆地延長組［23－25］、松遼盆地青山口組［26－27］，準噶爾盆地、塔里木盆地、川東、藏北等地區(qū)均有震積巖發(fā)現(xiàn)。然而，這些報道也多限于現(xiàn)象描述，震積巖的研究似乎遭遇瓶頸，一時難以取得突破性的進展。值得一提的是，鄢繼華等［28］于2009年在水槽模擬實驗中觀察到了多種軟沉積變形構(gòu)造，雖然模擬的沉積環(huán)境單一、震級單一，但是給震積巖的研究提供了很好的思路。

1 震積巖識別標志

盡管至今仍沒有明確的標準可以從眾多成因的軟沉積構(gòu)造中識別出震積巖，然而前人的不斷探索已經(jīng)取得了豐碩的成果，以下沉積構(gòu)造普遍被學者們認同為震積巖的識別標志。雖然這些構(gòu)造單獨來看可能有多種形成機制，地震振動只是其中一種，但這些構(gòu)造的組合特征對其形成機制判定有這重要幫助。

1.1 階梯狀小斷層

階梯狀小斷層為一系列小型近平行排列的小斷層，基本上都是正斷層。一般僅發(fā)育在巖層中較薄范圍內(nèi)，斷距3～10 mm，傾角較陡，呈階梯狀排列。階梯狀斷層產(chǎn)生于強烈地震的斜坡地帶，振動作用產(chǎn)生的地震剪應(yīng)力大于斜坡抗剪強度，使得斜坡帶沉積物發(fā)生斷階滑塌，形成斷階。此外，振動作用誘發(fā)的斜坡帶滑塌體對下部沉積物的差異壓實也會產(chǎn)生一系列斷層［29］。

1.2 液化砂巖脈(墻)

在地震作用的震動過程中，尚未固結(jié)或弱固結(jié)的少黏性沉積物的砂、水關(guān)系被打亂，重新配置形成懸液，在泥巖夾砂巖或砂泥巖互層的地層中，液化砂巖沿裂隙充填或主動刺穿圍巖侵位而形成液化砂巖脈(墻)，液化砂巖脈與巖層呈高角度或垂直相交。規(guī)模上，這種構(gòu)造在垂向上延伸為幾厘米到幾米變化不等。以向上刺穿的脈體為主，也見向下侵位的脈體，沿侵位方向不規(guī)則地變窄，直到尖滅。然而，并非所有地震都能造成液化，一般認為只有地震震級大于5級砂巖才會液化［30］，當然，與沉積物的類型、類型和狀態(tài)也有密切聯(lián)系［17］。

1.3 震碎角礫

有兩種角礫可能是地震過程中形成的。一種是薄層沉積物被拉成鏈狀礫石層(loop bedding)，礫石間有時呈“藕斷絲連”狀，作用進一步加強就會分離，但是礫石間具有可拼合性，能追蹤出它原始的層。它們很明顯是原地的，未經(jīng)過搬運。它們的形成被解釋為薄層未固結(jié)或半固結(jié)的沉積物對一系列低等級地震造成的張應(yīng)力場的響應(yīng)，從根本上是對張性斷裂緩慢活動的響應(yīng)。由于沉積物力學性質(zhì)的不同，可能會形成從純塑性到純脆性的角礫。另一種角礫則是液化砂巖脈向不同方向侵位，使得上覆薄泥巖角礫化，從而形成泥巖角礫，有些可以拼接，看到原來的層，而有些則被打亂，沒法拼接到一起了。

1.4 砂侵蘑菇

沙侵蘑菇在形態(tài)上類似于小型的底辟構(gòu)造，一般是分選較好的細砂、粉砂侵入到上覆泥巖層并造成其變形，形成近似蘑菇狀的構(gòu)造。在平面上，砂體呈帶狀分布。砂侵蘑菇常與液化砂巖脈、球枕構(gòu)造混層共生，說明它們形成機理、條件上的近似性。

1.5 液化卷曲變形

液化卷曲變形主要表現(xiàn)為細砂、粉砂等在地震波的影響下，塑性泥質(zhì)、粉砂質(zhì)沉積物液化引起的水平層卷曲，形成以一系列形態(tài)各異的小型褶曲，呈波狀、槽狀起伏。

1.6 枕狀構(gòu)造

這種構(gòu)造橫向展布的一系列向上彎曲的粉砂、細砂質(zhì)地質(zhì)體，每個枕狀體內(nèi)的紋層平行于枕狀體的地面彎曲，其頂面為平直的截切面［5］。枕狀構(gòu)造的形成的解釋，一種是由于下伏塑性細粒沉積物擠入上覆弱液化層，形成火焰構(gòu)造，相應(yīng)地，砂巖發(fā)生卷曲變形形成枕狀構(gòu)造;另一種是下伏粉、細砂巖層產(chǎn)生液化時，底辟侵位到上覆較粗弱液化砂巖層，使上覆層的巖石紋層沿向上流動的方向牽引彎曲，形成枕狀構(gòu)造。

1.7 球枕構(gòu)造

這種構(gòu)造是地震液化作用結(jié)束后，沉積物體積收縮，加上振動和重力作用，上覆細砂、粉砂等較高密度層向軟性低密度泥質(zhì)沉積中沉陷，形成球枕構(gòu)造。形態(tài)上呈不規(guī)則的碎塊狀、球狀、枕狀、瘤狀等。此類構(gòu)造多出現(xiàn)在以泥質(zhì)沉積物為主的層段中。

1.8 液化均一層

該層是軟沉積物層在地震液化作用中，沉積物經(jīng)歷振動、液化、稀釋作用后，上層的沉積物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)趨向均一并在地震結(jié)束后形成的沉積層，反映了地震活動所引起的軟沉積物液化作用以及構(gòu)造變形的結(jié)束。

2 震積巖垂向序列

如前所述，所發(fā)育的單個沉積變形構(gòu)造不能證明其為震積巖，因而學者們以大量的實際素材總結(jié)出了震積巖在垂向上所具有的特征，即單個變形構(gòu)造在垂向上的排列規(guī)律——震積巖垂向沉積序列。1988年引進震積巖這一概念以來，國內(nèi)學者們建立的多種沉積環(huán)境下的震積巖垂向沉積序列，典型代表有海相碳酸鹽巖震積系列和陸相碎屑巖震積序列。

2.1 海相碳酸鹽巖震積巖垂向序列

喬秀夫等［11］研究了華北地臺震旦系幾下寒武統(tǒng)的震積巖，建立了鹽巖振動液化序列，包括原地系統(tǒng)和異地系統(tǒng)。原地系統(tǒng)自下而上分為A、B、C三個單元。A單元:液化泥晶碳酸鹽巖脈和碳酸鹽泥塊體;B單元:液化變形的各種卷曲變形構(gòu)造及震褶巖、震裂巖與震塌巖;C單元:液化作用即將結(jié)束或停止形成的層內(nèi)韻律斷層、階梯狀斷層、地裂縫以及地面下沉形成的開啟性質(zhì)的地裂縫。

2.2 陸相碎屑巖性震積巖垂向序列

國內(nèi)最早建立碎屑巖震積垂向序列的是吳賢濤、尹國勛［8］，將震積巖自下而上分為未震層、微斷裂層、微褶皺層、碎塊層及液化均一層，上覆見有未震層。之后又很多學者對自己研究區(qū)震積巖的實際發(fā)育狀況對這一序列進行了些微改動(如圖1所示)，但總體特征變化不大，這從另一個側(cè)面表明典型的震積巖垂向序列與此差別不大，而實際工作中能觀察到的多數(shù)為發(fā)育不完整垂向序列的震積巖。

圖1 碎屑巖垂向震積序列

3 結(jié)語

(1)現(xiàn)代地震多發(fā)育在板塊邊界和板塊內(nèi)部的活動斷裂帶，“將今論古”，古海洋裂谷盆地、活動大陸邊緣盆地、殘余盆地、前陸盆地、內(nèi)陸斷陷盆地存在震積巖的可能性比較大［29］?，F(xiàn)今的諸多報道中，震積巖發(fā)育層位的古構(gòu)造背景無疑都是十分活躍的。比如松遼盆地震積巖發(fā)育的青山口組，同時還發(fā)育著火山巖和火山灰沉積;鄂爾多斯盆地的震積巖最發(fā)育的延長組長7油層組，同樣發(fā)育有多層的凝灰?guī)r，并且長7期為印支運動幕式活動最強的時期;渤海灣盆地震積巖發(fā)育最多的沙三、沙四期則處于盆地控盆(凹)斷裂活動最強期。由上不難看出，震積巖的發(fā)育是區(qū)域內(nèi)強烈構(gòu)造活動的表現(xiàn)之一，因此，詳細研究震積巖對于區(qū)域古構(gòu)造活動的強度甚至是期次分析具有重要意義。

(2)震積巖發(fā)育在深大斷裂附近，以及特殊背景下的成巖作用、孔隙演化與烴類成熟、運移方向的配套性表明，地震作用形成的震裂角礫巖是一種較好的儲集層;同時地震造成的滑移不整合面可作為油氣運移通道。因此，開展生油斷陷、坳陷湖盆中震積巖的研究具有一定的石油地質(zhì)意義。

(3)震積巖的研究經(jīng)歷了40多年的發(fā)展，取得了豐碩的成果。由下至上發(fā)育的階梯狀小斷層、液化卷曲變形、液化砂巖脈(墻)、砂球枕構(gòu)造以及液化均一層這一垂向序列是確定震積巖的重要證據(jù)，然而必須清醒地認識到實際工作遇到的往往是不典型的沉積構(gòu)造序列，這就要求我們能夠綜合其古構(gòu)造背景、沉積環(huán)境、水底地形等條件來加以分析判斷。震積巖的細致研究有著重大的構(gòu)造意義及油氣意義，盡管研究難度大，但所能獲得的價值必將遠高于所付出的。

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