摘 要：龙门山是一个巨型的推覆构造带，龙门山地区强烈的构造活动控制着上三叠统须家河组的沉积作用。在野外剖面考察过程中，首次于龙门山上三叠统须家河组一段（T3x1）地层中识别出典型的软沉积变形构造，包括液化粉砂岩脉、液化卷曲变形构造、阶梯状粒序断层等。在震积岩与断裂带关系进一步研究基础上，推测出造成须家河期软沉积物变形的可能地震震级为5.5＜Ms＜5.8，5＜Mw＜5.137，龙门山地区震积岩的发现为断裂带及古地震研究提供了依据。
关键词：古地震 震积岩 软沉积变形构造 上三叠统须家河组一段 龙门山
中图分类号：K928 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）002-112-02
1 引言
地震是一种常见的灾变性地质事件，是地球内动力作用的表现，是大陆动力学研究的基本内容之一。记录地震灾变事件的岩层称为震积岩（seismites），震积岩是灾变性事件岩的典型代表。近几十年来国内外地质学家对震积岩进行了很有意义的研究。国外对震积岩的研究起步比较早，1969年A.Seilacher在研究美国加州地区中新世梦特里页岩时首次提出了“震积岩”(seismites)一词，原意是指一个构造活动区未固结的水下沉积物受到地震活动改造的再沉积层。随后， A.Seilacher在对比现代与古代震积成因的沉积物之后，提出了微褶纹理、断裂递变层、均一层作为震积沉积物的标志性沉积构造。中国地质学家对震积岩的研究起步较晚，但起点很高，逐渐形成一门新兴的前沿学科，极大的促进了古地震的研究以及沉积学和构造地质学的发展。近20多年来，中国地质学家对震积岩的研究已取得了显著的成果，主要体现在两方面：(1)乔秀夫、孙晓猛、梁定益等对海相震积作用和震积岩的研究；(2)杨剑萍、吴贤涛、袁静等对陆相湖盆震积作用和震积岩的研究。笔者在对龙门山地区晚三叠世地层及沉积环境研究过程中，通过野外观察和描述发现了大量的软沉积变形构造，认为具有震积岩特征，这为古地震及断裂带研究提供了依据。
2 区域地质背景
龙门山断裂带位于青藏高原东缘，川西前陆盆地西缘，它是四川盆地形成的主要控盆断裂带。研究区位于龙门山中段，该区须家河组地层广泛发育（图1），须家河组边界多以断层与其它彭灌杂岩、侏罗系地层相接触。龙门山地区上三叠统须家河组主要为煤层、砂(砾)、泥岩、泥质粉砂岩互层地层，由于厚度、岩性和岩相的纵、横向变化很大，对其进行划分和区域对比难度很大，故须家河组地层划分和区域对比一直存在争议，至今尚无统一标准。在本文研究中，笔者采用1975年1:20万灌县幅地质图中提出的须家河组的划分方案。整个须家河组分布受两条NE向断裂控制，西部断裂为著名的映秀-北川断裂带，现在的须家河组露头分布反映了须家河沉积期是处于挤压构造背景下形成的。地震成因的软沉积物变形构造赋存于映秀-北川断裂带以东2-3km的上三叠统须一段的粉砂岩及泥质粉砂岩层中。须家河组是一个海陆交互相的沉积环境，并且是含煤系地层。软沉积物变形层发生于一个晚三叠世湖沼相尚未固结的粉砂岩及泥质粉砂岩层中。
图1 龙门山断裂带中段地质略图及研究区位置示意图
（据据1∶20万灌县副地质图修改）
A彭州红白乡燕子岩剖面；B彭州大宝山小水沟剖面
3 震积岩识别标志――软沉积变形构造
震积岩是具有特殊震积构造和震积序列的灾变事件岩，笔者等通过对研究区彭州红白乡燕子岩剖面和彭州大宝山小水沟剖面的深入研究，首次在龙门山上三叠统须家河组一段地层中识别出液化粉砂岩脉、液化卷曲变形构造、阶梯状粒序断层等典型的具有地震灾变记录的软沉积变形构造。
3.1 液化粉砂岩脉
液化岩脉是沉积物液化泄水过程中充填上覆及下伏沉积物的脉状构造。液化岩脉的形成主要有两种形式：(1)岩脉以垂直或近于垂直的方式充填于上覆及下伏层理中；(2)以平行或近于平行的方式侵入其它岩性岩石中。图2a所示液化粉砂岩脉出露于彭州大宝山小水沟剖面中，属于第一种形式，是下伏红色粉砂岩薄层侵入上覆黑色泥质粉砂岩中形成的。图中液化粉砂岩脉形状极不规则，中间膨胀，向两端变细，并在上部尖灭，整体上呈锯齿状向上部延伸，与上覆黑色泥质粉沙岩层呈60??8?交角，脉体?.5～1.5cm，长约11～12cm；这些液化粉砂岩脉是地震时砂质或粉砂质碎屑受地震波振动影响发生液化，沿震裂缝注入上覆岩层而形成的，为重要的地震标志。
图2 软沉积变形构造（苏德辰摄）
3.2 液化卷曲变形构造
液化卷曲变形是软沉积物液化变形中常见的地质构造。地震作用引起液化卷曲变形形成明显的褶曲，乔秀夫等称此类构造的震积岩为震褶岩，只有在薄层、条带状岩层或具纹层的岩层中方可被识别。卷曲变形限于层内部，其上覆及下伏层均未受影响。图2b系彭州红白乡燕子岩剖面中的液化卷曲变形构造（震褶岩），图中褶皱轴面及枢纽方向无规律，褶曲轴面可与上下岩层直立、平行或斜交，且附近岩层无明显变形，依此可区别重力流中的滑塌构造顺层剪切褶曲，因此可判断图2b中的液化卷曲变形构造是在地震作用下形成的。
3.3 阶梯状粒序断层
阶梯状粒序断层也可称微断层，是限制在一个岩层内部的一组断距很小的小型或微型正断层。图2c系出露于彭州红白乡燕子岩剖面T3x1地层中的微断层，规模很小，断层面相互平行，倾角很大，约65??0?，有些近似垂直，呈上盘下降的正断层，在剖面上排列呈阶梯状。?b是位于该阶梯状粒序断层下伏粉砂岩中具有液化现象的液化卷曲变形构造，它与阶梯状粒序断层共生，表明其成因上的联系。下伏粉砂岩层液化的同时会发生沉陷，不同粒度范围的粉砂岩层沉陷量不等，因而阶梯状断层成因为地震引起液化作用停止后，沉积物重新压实使体积变小，导致沉积物表面差异性下沉而形成的。
4 地质意义
须家河组地层基本沿龙门山断裂带呈带状NE向分布，映秀-北川地震断裂的强烈活动直接影响了须家河一段地层未固结沉积层的液化，研究区震积岩出露剖面位于映秀-北川断裂带东侧，A、B剖面相距映秀-北川断裂分别为2-3km，据乔秀夫（2008）统计的1995年以前中国境内900年间历次地震得出的地震震级与最大震中距关系图，则诱发晚三叠世软沉积物液化变形的古地震震级最小应在5.5-5.8级左右；Ambraseys (1988) 曾利用公式Mw=0.18+9.2 *10?8Rf +0.90 logRf――①计算了古地震发生的震级（其中Rf（cm）表示震积岩出露位置距断裂的距离），应用公式①将2-3km的距离代入公式可得当时的古地震矩震级为5～5.137，这与利用图3换算的Ms5.5-5.8震级基本相一致，中强度古地震震级表明映秀-北川断裂在晚三叠世发生了强烈的构造活动，诱发了强地震。因此，震积岩的研究为断裂带及古地震研究提供了依据。
图3 震级与液化变形最大震中距的关系
（中国境内1995年以前近900年间历次地震喷水冒沙资料）（据乔秀夫等修改）五角星表示须家河组古地震记录
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