趙 燦 李旭兵 李志宏 于玉帥 張 華 劉 安

(1.武漢地質(zhì)產(chǎn)研究所 武漢 430223;2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所 北京 100037)

0 前言

震積巖是災(zāi)變性事件巖的典型代表，它是具有震積構(gòu)造和震積巖序列有一定成因聯(lián)系的一組巖石［1］。自20世紀(jì)60年代Seilacher研究美國(guó)加州地區(qū)中新世夢(mèng)特里頁(yè)巖時(shí)首次提出“震積巖”(seismites)一詞以來［2］，國(guó)外有許多沉積學(xué)家就對(duì)地震作用與震積巖進(jìn)行了研究。我國(guó)對(duì)震積巖的研究始于20世紀(jì)80年代［3］，近20年來，我國(guó)學(xué)者對(duì)不同地區(qū)和不同時(shí)代地層中的震積巖進(jìn)行了廣泛的研究，時(shí)代涉及華北地臺(tái)元古代［4～7］、滇中元古代昆陽群［8］、皖北新元古代［9］、南盤江盆地中三疊統(tǒng)［10］、四川盆地上三疊統(tǒng)［11］和下侏羅統(tǒng)［12］、酒西盆地青西凹陷下白堊統(tǒng)［13，14］、濟(jì)陽坳陷古近系［15］等，并建立了諸如地震—海嘯序列、碳酸鹽巖震動(dòng)液化序列［5，7］、震積巖與震積不整合序列［16，17］、薩布哈震積巖序列［7］等震積序列，同時(shí)還總結(jié)了包括斷裂遞變層、斷裂均一層、地裂縫、微同沉積斷裂(包括層內(nèi)階梯斷裂)、重力斷層、微褶皺紋理在內(nèi)的震積作用構(gòu)造標(biāo)志［18～20］。

地震這種常見的災(zāi)害性地質(zhì)作用，在現(xiàn)代仍然頻繁發(fā)生，且同時(shí)伴隨著一系列可供地質(zhì)學(xué)家觀察的現(xiàn)象，這為“將今論古”這一地質(zhì)學(xué)研究方法提供了極佳的途徑。如汶川8.0級(jí)大地震導(dǎo)致龍門山斷裂帶上就廣泛地發(fā)育有震裂縫、微褶皺、斷層和山體滑坡、地層滑塌等與地震作用直接有關(guān)的產(chǎn)物。

震旦紀(jì)陡山沱期處于南沱冰期之后，氣候轉(zhuǎn)暖，海水溫度升高的大背景下，是多細(xì)胞生物起源和發(fā)展的重要轉(zhuǎn)折時(shí)期和磷質(zhì)聚集時(shí)期，是化學(xué)、氣候和環(huán)境變化的劇烈時(shí)期，同時(shí)也是Rodinia超大陸裂解的重要地質(zhì)時(shí)期。陡山沱組的生物地層、巖石地層以及年代地層等方面已有許多成果，如:前人在陡山沱組二段和三段的燧石結(jié)核和條帶中發(fā)現(xiàn)有具刺疑源類、多細(xì)胞藻類、藍(lán)細(xì)菌等化石［21～23］，在四段中發(fā)現(xiàn)大量保存很好的被稱為廟河動(dòng)物群的宏觀藻和疑似后生動(dòng)物化石［24，25］，而對(duì)于陡山沱組中的“震積巖”報(bào)道卻極少。筆者在對(duì)湘西慈利溪口地區(qū)震旦紀(jì)陡山沱組地層進(jìn)行沉積相、層序地層研究過程中，結(jié)合揚(yáng)子陸塊在震旦紀(jì)的構(gòu)造演化背景并通過野外實(shí)測(cè)剖面和室內(nèi)分析，發(fā)現(xiàn)陡山沱組上部許多非正常沉積作用條件下形成的軟沉積變形構(gòu)造，諸如階梯狀層內(nèi)斷層、液化碳酸鹽巖脈、液化角礫巖、負(fù)荷構(gòu)造以及微褶紋理等，這些沉積特征都是震積巖的標(biāo)志性沉積構(gòu)造，該時(shí)期震積巖的發(fā)現(xiàn)不僅是國(guó)內(nèi)震積巖研究的又一例證，而且對(duì)研究震旦紀(jì)陡山沱期揚(yáng)子陸塊構(gòu)造活動(dòng)期次和強(qiáng)度也具有重要意義。

1 地質(zhì)背景

震旦紀(jì)是全球構(gòu)造、環(huán)境發(fā)生重大變化的地史階段。伴隨全球氣候和環(huán)境的巨大變化，震旦紀(jì)成為生物輻射演化的重要時(shí)期，陡山沱組是南沱冰期冰川消融后引發(fā)的廣泛海侵初期的產(chǎn)物，廣泛分布于揚(yáng)子地層區(qū)，揚(yáng)子地區(qū)大規(guī)模的海侵構(gòu)成了上揚(yáng)子(云貴川)臺(tái)地、鄂西—湘北臺(tái)地和下?lián)P子的開(化)臨(安)臺(tái)地以及巢(湖)寧(南京)碳酸鹽緩坡［26］北東—南西向展布的古地理構(gòu)造格局(圖1)。湘西慈利溪口實(shí)測(cè)剖面(圖2)陡山沱組底部為南華系冰磧巖之上的“蓋帽白云巖”;中下部為黑色—深灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r、碳泥質(zhì)白云巖和黑色碳質(zhì)頁(yè)巖組成;上部以砂質(zhì)灰?guī)r(白云巖)、(含磷)泥晶灰?guī)r(白云巖)為主;頂部見有含硅質(zhì)條帶或結(jié)核的泥質(zhì)白云巖、炭質(zhì)頁(yè)巖及含云灰?guī)r。整個(gè)陡山沱組構(gòu)成一個(gè)完整的二級(jí)級(jí)層序:“蓋帽白云巖”構(gòu)成該層序的海侵體系域(TST)，“蓋帽白云巖”之上富有機(jī)質(zhì)的灰黑色碳泥質(zhì)白云巖和硅質(zhì)泥巖，自下而上所夾的增多變厚的白云巖層，分別構(gòu)成二級(jí)層序的凝縮段(CS)與高水位體系域(HST)。研究區(qū)陡山沱組內(nèi)部陡1～陡4段又細(xì)分為3個(gè)三級(jí)層序(SQ1～SQ3)。震積巖發(fā)育層位見于實(shí)測(cè)剖面陡山沱組頂部，GPS點(diǎn)位為:29°14'14.465″N、110°47'28.919″E、高程為 566 m，地層巖性以碳酸鹽巖為主，震積層僅在厚度約1.45 m范圍內(nèi)出現(xiàn)，上下地層均為未受地震作用改造的砂質(zhì)云巖與含磷質(zhì)泥—微晶云巖薄互層為特征的正常沉積。

圖1 研究區(qū)陡山沱組巖相古地理及剖面位置圖Fig.1 Outlinemap showing the lithofacies and paleogeography of the Doushantuo Formation in the study area

圖2 溪口剖面陡山沱組綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive column of sedimentary facies and and sequence stratigraphy in the study area

2 震積巖成因類型和垂向序列

地震誘發(fā)沉積物變形，特別是軟沉積物變形是十分豐富的，地震作為一種自然災(zāi)變事件，對(duì)沉積作用主要有兩種影響:其一是直接作用于沉積物，在沉積物中留下典型的震積記錄，如震裂縫、沉積斷裂、和震積角礫巖等;其二是作為觸發(fā)機(jī)制，誘使海嘯、山體滑坡、地層滑塌，甚至引起沉積物重力流滑塌和長(zhǎng)距離的搬運(yùn)與沉積，留下滑塌變形構(gòu)造和重力流沉積［11］。總體說來，研究區(qū)陡山沱組震積巖具備如下特征:(1)該地區(qū)發(fā)育的震積巖屬于地震引起的對(duì)先成沉積物的原地改造成因，缺乏地震觸發(fā)的海嘯巖以及震濁積巖的識(shí)別標(biāo)志，為原地震積巖。(2)階梯狀層內(nèi)斷層、液化碳酸鹽巖脈、液化角礫巖、負(fù)荷構(gòu)造以及微褶紋理等，是該地區(qū)震積巖的標(biāo)志性沉積構(gòu)造。(3)最常見的震積構(gòu)造是階梯狀小斷層，在剖面結(jié)構(gòu)上至下而上階梯狀斷層斷距變短，規(guī)模變小，直至消失，與液化碳酸鹽巖脈、液化角礫巖、負(fù)荷構(gòu)造以及微褶紋理等震積構(gòu)造是一系列成因上有聯(lián)系的地震作用的產(chǎn)物。(4)震積序列總體上顯示由階梯狀層內(nèi)斷層—微褶皺層—液化碳酸鹽層—液化角礫巖層—未震動(dòng)層的漸變過程。詳細(xì)的描述如下。

2.1 震積構(gòu)造特征

2.1.1 階梯狀層內(nèi)斷層

階梯狀層內(nèi)斷層也可以稱為粒序斷層，是限制在一個(gè)巖層內(nèi)部的一組斷距很小的小型或微型正斷層［27］。研究區(qū)所見層內(nèi)斷層屬于震積作用形成的而非后期構(gòu)造，其主要原因?yàn)?①所見層內(nèi)斷層以張性正斷裂為特點(diǎn)(圖3-a，b)，斷裂面不具共軛性;而后期構(gòu)造形成的斷裂常以張扭或壓扭性斷裂為多，斷裂面平直，斷裂縫為結(jié)晶方解石充填(圖3-f)②該剖面震積巖軟沉積物變形構(gòu)造發(fā)育的同時(shí)，也有后期構(gòu)造斷裂形成的構(gòu)造裂縫產(chǎn)出，但是后期的構(gòu)造縫的產(chǎn)狀與震積作用形成的層內(nèi)斷層大為不同，且切割早期形成的地震斷裂(圖3-f)。

研究區(qū)階梯狀斷層規(guī)模不大，但局部可以密集發(fā)育，斷層間距小，一般在0.5～4 cm之間，斷距在0.2～2 cm之間，斷距向下逐漸增加，斷層產(chǎn)狀大多近似:傾向均在 165°～169°之間，傾角在 26°～35°之間，都限于層內(nèi)發(fā)育，以張性正斷裂為特點(diǎn)，微斷層明顯截?cái)嗑呱臣y層理的粗顆粒砂質(zhì)白云巖(圖3-a)，上盤發(fā)生褶皺，下盤則具撕裂狀，微斷層在剖面上大都呈上盤依次下降排列的“階梯狀”或“鋸齒狀”(圖3-a、3-b)，僅少數(shù)微斷層呈孤立產(chǎn)出。其下伏碳酸鹽巖層常有液化現(xiàn)象，同時(shí)許多階梯狀斷層與卷曲變形及液化泄水脈共生，表明它們?cè)诔梢蛏系穆?lián)系。階梯狀層內(nèi)斷層是震積巖中最典型的構(gòu)造類型，階梯狀層內(nèi)斷層被認(rèn)為是重要的古地震證據(jù)［2］。

2.1.2 微褶紋理

微褶紋理亦是研究區(qū)震積巖中的構(gòu)造變形現(xiàn)象，與后期構(gòu)造形成的褶皺變形不同，震積微褶皺屬于層內(nèi)變形，即地震微褶皺紋理局限于地震擾動(dòng)層之內(nèi)，形態(tài)不規(guī)則、定向性差、尺度較小(圖3-c、3-d)。模擬試驗(yàn)證明，發(fā)生液化的顆粒主要集中在0.01～0.3 mm之間，而粒度＞0.3 mm的顆?；静话l(fā)生液化現(xiàn)象［28］。研究區(qū)常見的地震微褶皺紋理單個(gè)褶曲大小在1～6 cm之間，尤以1～3 cm之間者為多，呈小型褶曲(圖3-d)，有與階梯狀斷層伴隨產(chǎn)出的特點(diǎn)。

2.1.3 震積角礫巖(液化角礫巖)

研究區(qū)所見的震積角礫巖相當(dāng)于杜遠(yuǎn)生等提出的“自碎屑角礫巖”，是指地震顫動(dòng)破壞原沉積層形成的初始斷裂角礫巖，這種角礫巖完全是原地原位的。前人通過對(duì)原地震積巖觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)存在兩種不同角礫組成的角礫巖:一種是塑性角礫巖，另一種為脆性角礫巖［18］。本文的震積角礫巖呈軟沉積變形特征，角礫直徑大小在1～7 mm之間，角礫呈拉長(zhǎng)狀或斷續(xù)相連的痕跡(圖3-e)，或近似于礫級(jí)內(nèi)碎屑碳酸鹽顆粒的特點(diǎn)，屬于塑性角礫巖。這些角礫表面特征顯示沒有經(jīng)過搬運(yùn)的特征，而系粗顆粒的液化碳酸鹽巖脈穿刺圍巖(含磷質(zhì)泥晶碳酸鹽巖)產(chǎn)生的巖石角礫巖化，同時(shí)與液化碳酸鹽巖脈共生(圖3-g)，且同一層內(nèi)完成的。

2.1.4 液化碳酸鹽巖脈

研究區(qū)見到的液化碳酸鹽巖脈主要是液化的灰泥穿插軟沉積物層或充填地震微斷裂形成的，以液化的相對(duì)較粗的砂質(zhì)碳酸鹽巖脈常見(圖3-gC)。脈體產(chǎn)狀主要為水平沿層的侵位，形成層狀液化巖脈。脈體在剖面上多呈不規(guī)則彎曲可以水平、低角度斜向穿插圍巖，脈體寬度在0.5～15 mm之間，長(zhǎng)度1 cm至數(shù)十厘米不等。脈體的結(jié)構(gòu)及成分特征基本相似，巖性為砂質(zhì)云巖，與深色含磷泥晶云巖圍巖在成分、結(jié)構(gòu)上差異明顯。液化的碳酸鹽脈體穿切圍巖時(shí)可見紋層發(fā)生彎曲，圍繞脈端形成上拱或者下凹狀彎曲(圖3-g)。

圖3 湘西慈利溪口地區(qū)陡山沱組常見的震積構(gòu)造類型Fig.3 Common seismic structure of Doushantuo Formation in the study area

液化碳酸鹽巖脈的成因源于地震事件發(fā)生，富含水份、未固結(jié)的砂質(zhì)碳酸鹽巖系發(fā)生液化，粗顆粒沉積物在地震活動(dòng)中由于受到上部及四周壓力，向壓力小的方向移動(dòng)，導(dǎo)致在向巖層內(nèi)上方及下方兩個(gè)相反方向液化，擠入泥質(zhì)沉積物。該類碳酸鹽巖細(xì)脈與其他震積構(gòu)造同時(shí)產(chǎn)出，常也是被認(rèn)為是地震成因的。

2.1.5 負(fù)荷構(gòu)造

負(fù)載構(gòu)造系上覆粗顆粒的沉積物下陷落入下伏相對(duì)細(xì)粒層中的一種在沉積物沉積之后固結(jié)之前的變形構(gòu)造構(gòu)造。此類構(gòu)造在研究區(qū)亦為常見，以相對(duì)較粗的碳酸鹽顆粒組成的細(xì)層向下彎曲的向斜狀形態(tài)產(chǎn)出，宏觀上有類似于刻蝕、沖刷下伏泥晶碳酸鹽巖的特點(diǎn)(圖3-fA)。與其相伴生的是發(fā)育在負(fù)載構(gòu)造之間的泥晶碳酸鹽構(gòu)成的的火焰構(gòu)造(圖3-fB)。

上述負(fù)載構(gòu)造的宏觀產(chǎn)狀說明與負(fù)載體相連的母巖與下伏賦存負(fù)載體的巖層一定是發(fā)生液化的軟沉積物，否則上覆沉積物無法陷入下伏層內(nèi)。負(fù)載構(gòu)造雖然不完全排除非地震成因，但這些構(gòu)造在地震過程中是可以形成的［18，29］。

2.2 震積巖垂向組合

沉積序列是沉積單元有規(guī)律的組合，它反映沉積環(huán)境的規(guī)律變化(環(huán)境)或沉積作用過程(事件相)。震積作用的沉積序列是在地震及其觸發(fā)的海嘯、重力流事件作用過程中形成的沉積單元的規(guī)律組合［18］。前文已經(jīng)述及，研究區(qū)的震積巖成因主要是地震作用對(duì)先成沉積物的原地改造，受地震改造后的沉積物在剖面結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)出不同原巖成分對(duì)地震振動(dòng)過程的不同反應(yīng)類型，也反映了地震作用活躍、減弱直至停止的過程。實(shí)測(cè)剖面發(fā)育震積巖的位置自下而上可以觀察到有如下幾種序列，各序列的震積構(gòu)造組合有:Ⅰ.下伏未震層—階梯狀層內(nèi)斷層—微褶皺層—液化碳酸鹽層—上覆未震層(圖4Ⅰ);Ⅱ.下伏未震層—階梯狀層內(nèi)斷層—液化碳酸鹽層—液化角礫巖層—上覆未震層(圖4Ⅱ);Ⅲ.下伏未震層—液化碳酸鹽層(及微褶皺層)—上覆未震層(圖4Ⅲ);三個(gè)序列層厚分別為46 cm、37.5 cm、72 cm，其中以序列Ⅰ最為常見，Ⅰ序列和Ⅱ序列中以階梯狀層內(nèi)斷層為最典型的震積構(gòu)造。總體上體現(xiàn)出剖面自下而上由階梯狀層內(nèi)斷層—微褶皺層—液化碳酸鹽巖層—液化角礫巖層—未震動(dòng)層的漸變過程，反映震積作用由強(qiáng)至弱的活動(dòng)過程，而階梯狀層內(nèi)斷層、液化層在研究區(qū)尤為發(fā)育，反映出地震規(guī)模、震級(jí)較大的特點(diǎn)。因?yàn)橐话銇碚f，震積角礫巖是微固結(jié)或半固結(jié)巖石表層部分發(fā)生振動(dòng)破碎，與母巖分離的結(jié)果，微褶皺層的形成是半固結(jié)巖石下部(巖石基本上已整體化，但上部為可活動(dòng)的弱自由面)在地震振動(dòng)下整體塑性變形的結(jié)果，而微型遞變層是半固結(jié)或一部分已固結(jié)巖石在振動(dòng)下呈剛性破裂變形的結(jié)果，是具備一定規(guī)模的地震作用的結(jié)果。與其它事件沉積序列一樣，很難在單一剖面上見到完整的震積巖垂向序列，這既與所觀察剖面的位置有關(guān)，也與地震震級(jí)和地震發(fā)生處的巖性有關(guān)［19］，以本文的研究為例，最典型的序列為Ⅰ型震積序列，震積構(gòu)造以呈階梯狀排列、上盤下降、下盤上升的階梯狀斷層為最常見，階梯狀斷層在震積層下部—中部頻繁出現(xiàn)，而向上部層位逐漸消失，如在震積序列Ⅲ中并未見到層內(nèi)小斷層。次常見的震積構(gòu)造為液化沉積物脈，在各震積序列中均能識(shí)別出來。而呈拉長(zhǎng)狀或斷續(xù)相連的震積角礫巖在溪口剖面出現(xiàn)的概率最小，僅在震積序列Ⅲ中常見。

圖4 研究區(qū)陡山沱組震積巖垂向序列特征Fig.4 Vertical sequence features of the seismites of the Doushantuo Formation in the study area

3 陡山沱組震積巖的地質(zhì)意義

震積巖的研究有助于重新恢復(fù)古構(gòu)造活動(dòng)性，解決古構(gòu)造、古斷裂、古環(huán)境以及同一個(gè)構(gòu)造帶中地層等時(shí)對(duì)比與構(gòu)造作用等時(shí)對(duì)比的問題［1］。地史時(shí)期的震積巖主要見于活動(dòng)的構(gòu)造帶，所以，可以通過震積巖的研究恢復(fù)古構(gòu)造的活動(dòng)性，幫助認(rèn)識(shí)沉積盆地的大地構(gòu)造背景。另外，從沉積環(huán)境來看，一方面要求沉積環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定，才能保留下地震信息;另一方面要求地層表現(xiàn)出構(gòu)造活動(dòng)的特點(diǎn)。顯然，震積作用及其產(chǎn)物是古地震作用和與之對(duì)應(yīng)的沉積環(huán)境疊合的產(chǎn)物。

3.1 構(gòu)造意義

如前文所述，地震主要發(fā)生在活動(dòng)的大地構(gòu)造背景下，依將今論古的原則，地史時(shí)期的地震同樣發(fā)生在大地活動(dòng)的構(gòu)造背景下，構(gòu)造活動(dòng)的階段性和非同步性，往往震積巖的軟變形構(gòu)造中可以得到充分反映。為研究陡山沱期研究區(qū)的古構(gòu)造特征，本文將華南震旦系陡山沱組已發(fā)現(xiàn)震積巖的另外兩處剖面進(jìn)行了對(duì)比(圖5)，認(rèn)為該時(shí)期震積巖層的發(fā)育反映出以下幾方面的特點(diǎn):

(1)包括研究區(qū)慈利溪口、石門楊家坪以及黔中甕安南堡在內(nèi)的三處震積巖剖面巖性雖有所差別，但震積巖發(fā)育的層位均為陡山沱組上部，記錄在震積巖中的液化碳酸鹽巖脈、液化磷質(zhì)巖脈、液化角礫巖、以及層內(nèi)斷層等震積構(gòu)造在三個(gè)地方均被觀察到，同時(shí)層內(nèi)斷層和液化碳酸鹽巖脈同為三處剖面最典型和常見的震積構(gòu)造。

(2)缺乏震濁積巖和滑塌沉積代表的異地系統(tǒng)，震積構(gòu)造主要是同生—準(zhǔn)同生期的軟沉積物變形構(gòu)造，表明陡山沱期晚期黔中、湘西一帶碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)部地形平緩(與陸表海環(huán)境吻合)，盆地呈現(xiàn)大范圍的沉降，處于饑餓沉積狀態(tài)。同時(shí)以黔中南堡剖面的磷質(zhì)震積巖發(fā)育的多期次的特點(diǎn)來看(圖4)，陡山沱期晚期，揚(yáng)子地區(qū)至少有過2次以上的地震高峰期［30］。

(3)慈利溪口、石門楊家坪以及黔中甕安南堡等地同時(shí)期震積巖的發(fā)現(xiàn)表明:陡山沱期晚期震積巖的發(fā)育也表明這一時(shí)期的揚(yáng)子地區(qū)處于較為強(qiáng)烈的地震構(gòu)造活動(dòng)，也是震旦紀(jì)始的華南古大陸裂谷系不斷擴(kuò)大，雪峰山以西地區(qū)的揚(yáng)子陸塊的向被動(dòng)陸緣(并基本上延續(xù)至海西期)演化的大地構(gòu)造演化背景的響應(yīng)。發(fā)生于該時(shí)期的地震，也應(yīng)該與斷裂等構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)，并對(duì)其沉積作用和沉積物產(chǎn)生影響。

3.2 地層對(duì)比意義

從目前的研究現(xiàn)狀看，在某些缺少可用于精細(xì)生物地層對(duì)比的古生物化石的新元古代地層中，作為陡山沱期晚期強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)的響應(yīng)，震積巖的出現(xiàn)無疑具有較好的等時(shí)對(duì)比意義，這對(duì)于震旦系陡山沱組地層在區(qū)域上的對(duì)比具有一定的參考價(jià)值，也不失為進(jìn)行地層劃分的一種有效手段。但由于沉積物與震源距離的差異、震積巖記錄在地層中保存程度的不一，以及調(diào)查范圍的限制，用震積沉積在進(jìn)行華南陡山沱組地層對(duì)比時(shí)還需要做進(jìn)一步的工作。

3.3 沉積環(huán)境的指示意義

“雪球事件”之后的震旦紀(jì)早期(陡山沱期)，揚(yáng)子板塊的氣候轉(zhuǎn)暖，海平面上升，環(huán)境發(fā)生了劇烈變化。在南華紀(jì)剝蝕夷平作用的基礎(chǔ)上，大規(guī)模的海侵由東而西侵入，除揚(yáng)子板塊西南緣的中滇古陸外，大部均被淹沒于海水之下，在其西緣形成濱淺海環(huán)境，上、中揚(yáng)子地區(qū)發(fā)育成碳酸鹽臺(tái)地的陸表海環(huán)境，黔東—湘西—鄂中一線以及以其東南地區(qū)成為大陸斜坡的半深海和深海海盆環(huán)境，從而構(gòu)成大陸架呈北東—南西向的古地理格局［26］。圖1顯示研究區(qū)該時(shí)期主要為潮坪—開闊臺(tái)地沉積，然而，與宜昌天柱山、鄂西秭歸等地有所不同，陡山沱組上部泥晶白云巖、鮞粒、藻砂屑亮晶白云巖、結(jié)晶白云巖和白云質(zhì)角礫巖等代表潮坪相的巖相在慈利溪口地區(qū)不常見，取而代之的是以泥質(zhì)灰?guī)r、泥—微晶白云巖和深黑色泥巖為主的巖石類型，水平層理常見，反映震積巖發(fā)育的沉積環(huán)境主要為開闊臺(tái)地相—灘間海、潮下靜水泥微相等低能靜水環(huán)境中。這種相對(duì)安靜的沉積環(huán)境無疑為地震信息在沉積物中的保存起到了不可或缺的作用。

3.4 與生物輻射、成磷事件的耦合

圖5 華南震旦系陡山沱期剖面震積巖地層分布對(duì)比Fig.5 Stratigraphic section through the Doushantuo Formation in South China，showing occurences of seismites

值得一提的是，在石門楊家坪以及黔中甕安南堡保存有震積巖記錄的相同層位，發(fā)育有以廟河生物群為代表的宏體多細(xì)胞藻類，以碳質(zhì)壓膜形式保存的宏體后生動(dòng)物，如 Eoandromeda octobrachiata［31～33］，以及可能的蠕蟲類化石Wenghuiia jiangkouensis［31］等。此外甕安生物群、皖南的藍(lán)田植物群、以及黔東北的甕會(huì)生物群等多細(xì)胞宏體生物群被發(fā)現(xiàn)于陡山沱期晚期的地層中，表明這一時(shí)期是多細(xì)胞生物起源、演化和發(fā)展的重要時(shí)期。同時(shí)，陡山沱期也是揚(yáng)子地區(qū)首次重要的磷質(zhì)成礦時(shí)期，前人的研究大多認(rèn)為磷質(zhì)成礦物質(zhì)的主要為地幔，并有海底熱水成礦的特征［34～36］同時(shí)，甕安地區(qū)陡山沱期磷塊巖形成于淺海低等水生生物繁盛的含磷沉積環(huán)境。近期越來越多的研究證實(shí)，陡山沱組疑源類、多細(xì)胞藻類、宏體藻類及埃迪卡拉動(dòng)物群的演化，可能同埃迪卡拉紀(jì)海洋的含氧量密切相關(guān)，而埃迪卡拉紀(jì)海洋有機(jī)碳庫(kù)氧化，為該時(shí)期碳同位素的漂移和生物的輻射提供了很好的解釋［37～41］。根據(jù)這些特征文本做出這樣推測(cè):一方面，活躍的地震構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷層，震裂縫可以為磷質(zhì)來源和熱水活動(dòng)提供通道，而成為必要的疏導(dǎo)體系;另一方面，根據(jù)陳壽銘等2009年對(duì)峽東地區(qū)陡山沱組的碳同位素與世界相關(guān)地區(qū)對(duì)比研究，陡山沱組的第三次負(fù)偏移事件出現(xiàn)在陡山沱組上部—頂部，且對(duì)應(yīng)生物多樣性的發(fā)展。那么活躍的地震構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)海水升溫、加速有機(jī)碳庫(kù)的氧化，豐富水體中的磷等無機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽，提供為多細(xì)胞生命的繁盛創(chuàng)造有利的環(huán)境，也有益于磷質(zhì)礦物的生物富集作用，而石門、甕安剖面報(bào)道的震積巖更是直接出現(xiàn)在磷質(zhì)巖中，且與甕安生物群的產(chǎn)出層位相當(dāng)［30］。所以地震活動(dòng)與該時(shí)期的生物輻射和成磷或許存在一定的關(guān)系，對(duì)生物的繁盛起到一定的促進(jìn)作用。而生物變化、磷質(zhì)富集與震積作用之間的具體關(guān)系有待于通過更全面系統(tǒng)的研究來加以系統(tǒng)闡釋。

4 結(jié)論

(1)階梯狀層內(nèi)斷層、液化碳酸鹽巖脈、液化角礫巖、負(fù)荷構(gòu)造以及微褶紋理是研究區(qū)典型的震積軟沉積物變形構(gòu)造的地質(zhì)記錄，震積序列在剖面結(jié)構(gòu)上顯示自下而上由下伏未震動(dòng)層—階梯狀層內(nèi)斷層—微褶皺層—液化碳酸鹽巖層—液化角礫巖層—上覆未震動(dòng)層的漸變過程。

(2)與華南目前已發(fā)現(xiàn)的另外兩處震積巖地層剖面進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果顯示:震積巖發(fā)育的層位在時(shí)、空上有良好的可對(duì)比性，是陡山沱期晚期相對(duì)活躍的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的沉積響應(yīng)。

(3)震積巖發(fā)育的沉積環(huán)境主要為開闊臺(tái)地相—灘間海、潮下靜水泥微相等低能靜水環(huán)境中。這種相對(duì)安靜的沉積環(huán)境無疑為地震信息在沉積物中的保存起到了不可或缺的作用。地震構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在一定程度上為促進(jìn)海水升溫、有機(jī)碳的氧化、多細(xì)胞生命的繁盛、以及磷質(zhì)礦物的富集創(chuàng)造了條件。

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