第一作者简介 冯增昭,男,1926年生,中国石油大学(北京)教授。E-mail: Jpalaeo1999@163.com。
近 30年( 1987— 2016)来,中国的软沉积物变形构造、地震岩、震积岩及古地震研究,取得了很大的进展和成绩。但是,在国内中文期刊中已发表的约 140篇文章和已出版的一些专著中,几乎都把具软沉积物变形构造的岩层当作地震岩。可喜的是,中国石油大学(华东)的老师们和学生们,对山东青岛灵山岛下白垩统中的软沉积物变形构造的研究,却有多种不同的观点,呈现出了一种活跃的学术气氛。笔者等的看法是: ( 1)软沉积物变形构造是一种沉积构造,它有多种成因,它是一个很好的沉积学和地质学术语,应继续地和更广泛地使用下去。( 2)地震岩是专指由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层,它是具多成因的软沉积物变形构造的岩层的一种,不能把所有的具软沉积构造的岩层都当作地震岩。有的地质学家建议废弃地震岩这一术语。( 3)震积岩是“ seismites”(地震岩)的误译,不宜再继续使用。( 4)由于地震岩和震积岩这两个术语在国内外已使用多年,要废弃它们或不再继续使用它们,应得到国内外的多数地质学家的同意才行。
About the first author Feng Zengzhao,born in 1926, is a professor of China University of Petroleum(Beijing). E-mail: Jpalaeo1999@163.com.
During the past 30 years(1987-2016),a great progress has been made in researches of soft-sediment deformation structures(SSDS),seismites and palaeoearthquakes in China. However,the research thought of this academic field is not open-minded. It is almost with one viewpoint, i.e.,almost all the papers published in journals of China considered the beds with SSDS as seismites. On the other hand,the authors are very glad to learn that the professors and students of China University of Petroleum(East China)have proposed different academic viewpoints on the origin of SSDS in Lingshan Island,Qingdao,Shandong Province,China. It is a very active academic atmosphere. The authors' ideas are as follows: (1)The SSDS are sedimentary structures with multi-origin. The term"SSDS"is a good sedimentary and geological term and should be utilized continually. (2)The term "seismites"is a term which is definitely assigned to the beds with SSDS induced by earthquakes. It is one type of the beds with SSDS. It is not equal to SSDS. Some geologists suggested obsoleting the term "seismites". (3)"Zhenjiyan"(震积岩)is a mistranslated term of"seismites"and should not be uesd any more. (4)Since the “seismites”and “Zhenjiyan”have been used for a long time in China and other countries,these problems should be diacussed and determined by geologists in China and other countries.
在中国的中文期刊中, 最早报道震积岩的文章是龚一鸣(1987, 1988)的《事件沉积》和《风暴岩、震积岩、海啸岩— — 几个名词含义的商榷》。龚一鸣教授把“ seismites” 译为“ 震积岩” 。
中国第1篇地震岩的研究成果文章是宋天锐(1988)的《北京十三陵前寒武纪碳酸盐岩地层中的一套可能的地震— 海啸序列》。
乔秀夫和他的科研团队发表了许多软沉积物变形构造、震积岩和古地震研究的文章和专著, 《地层中地震记录(古地震)》(乔秀夫等, 2006)和《震积岩— — 沉积岩中的古地震记录》(乔秀夫等, 2013)是其代表作。
龚一鸣、宋天锐和乔秀夫等, 尤其是乔秀夫等, 对中国的地震岩和古地震研究做出了巨大的贡献。
在近30年(1987— 2016)中, 中国的中文期刊共刊出了约140篇软沉积物变形构造及地震岩的文章, 也有一些专著出版。成绩很大, 应充分肯定。
但是, 在这些文章和专著中, 关于软沉积物变形构造的成因, 却几乎是一个观点, 即软沉积物变形构造几乎都是地震引起的, 即具软沉积物变形构造的岩层几乎都是震积岩。
软沉积物变形构造是多成因的。地震岩是指由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层。决不能把所有的具软沉积物变形构造的岩层都当作地震岩。
Moretti 和 Van Loon(2014)的文章及该文章的参考文献阐述了软沉积物变形构造有多种成因, 如在浊积岩中由快速沉积作用引起的软沉积物变形构造(Morretti et al., 2001), 在碳酸盐岩岩溶地区由于落水洞的垮塌而引起的软沉积物变形构造(Morretti et al., 2011), 在地震的冲击和粗碎屑沉积物超负荷沉积在黏土层之上从而形成的重力流而引起的软沉积物变形构造(Moretti and Sabato, 2007), 等等。
其实, 早在20世纪70年代, 在布拉特等(Blatt et al., 1972; 布拉特等, 1978)的专著《沉积岩成因》中, 就提到了尚未固结的沉积物发生的准同生变形, 即软沉积物变形构造。这些构造包括较重的沉积物沉降到较轻的沉积物之上所产生的“ 载荷构造” 或“ 负载构造” , 沉积物在斜坡上的“ 重力滑动构造” 、“ 重力滑塌构造” , 等等。此书的中文译本是冯增昭等译校的, 已于1978年由地质出版社出版。
Van Loon等(2009, 2014)系统地评论了国外软沉积物变形构造和地震岩的研究, 其中有许多独到的见地。他的新文(Van Loon et al., 2016)提出, 北欧拉脱维亚的软沉积物变形构造, 是由冰盖的溶化而引起的已下沉的地壳的反弹上升而形成的。这就是说, 拉脱维亚的软沉积物变形构造是“ 外力” 即冰盖溶化引起的, 不是“ 内力” 即大地构造活动引起的。
上述这些文章和专著表明, 这些地质学家的思想都是很务实的和很开放的。我们应当向他们学习。
与此同时, 我们也高兴地看到, 中国石油大学(华东)的老师们和学生们, 对山东青岛灵山岛下白垩统中的软沉积物变形构造的成因, 有多种不同的看法, 出现了一个十分活跃的学术气氛。
因此, 《古地理学报》中文版及英文版决定: (1)在2016年9月23— 25日, 在河南焦作的河南理工大学, 在第14届全国古地理学及沉积学学术会议期间, 召开一次 “ 多成因的软沉积物变形构造及地震岩” 的专题研讨会, 对多成因的软沉积物变形构造及地震岩, 展开讨论和争鸣; (2)为此次研讨会而撰写的优秀文章, 将在《古地理学报》中文版中的 “ 多成因的软沉积物变形构造及地震岩” 专辑中分别刊出。
笔者等在2016年早期写了本文, 抛砖引玉, 并把此文发给国内外的多位专家, 请他们为这个专题研讨会写文章, 出席这次专题研讨会, 对这一专题研讨会的文章和问题进行讨论和争鸣, 从而促进这一学术领域的进一步发展。
在山东青岛的灵山岛, 在下白垩统的碎屑岩中, 即在一套“ 灰黄色薄层细砂岩和粉砂岩与黑色泥岩和页岩的互层” (吕洪波等, 2011)中, 软沉积物变形构造很发育。
关于这一软沉积物变形构造的成因及其宿主岩层的成因, 中国石油大学(华东)的老师们和学生们, 有诸多不同的看法。
吕洪波等(2011)认为这些软沉积物变形构造主要是浊积岩的滑塌褶皱构造。这些滑塌褶皱构造的宿主岩层沉积于华北板块和扬子板块之间的残留海洋盆地中, 它揭示了早白垩世发生于这两个板块之间的频繁的强烈的地震。这就是说: (1)灵山岛上这些软沉积物变形构造的宿主岩层, 即这一套“ 薄层细砂岩和粉砂岩与泥岩和页岩互层” , 是深海盆地的浊积岩或复理石沉积; (2)这些软沉积物变形构造主要是沉积滑塌作用形成的; (3)这些软沉积物变形构造的触动因素是华北板块与扬子板块的碰撞所引起的地震; (4)但吕洪波等(2011)并未使用地震岩或震积岩这一术语。
钟建华(2012)不同意吕洪波等(2011)的观点。钟建华的看法是: (1)灵山岛上的软沉积物变形构造的宿主岩层, 不是深海的浊积岩, 可能是三角洲沉积或滨岸沼泽沉积; (2)这些软沉积物变形构造是三角洲前缘沉积或滨岸沼泽沉积的短距离的滑塌形成的; (3)最重要的证据是在这一套宿主岩层中有镜煤细层和炭化的植物碎屑; (4)这些软沉积物变形构造与华北板块和扬子板块的碰撞没有任何关系。
吕洪波等(2013)对钟建华(2012)的质疑作了答复。他们认为镜煤细层及炭屑可能是从浅水沼泽被搬运到深海中去的。笔者等认为: 吕洪波等(2013)提出的这一点很关键, 但应在软沉积物变形构造的宿主岩层中, 尤其是在镜煤细层及炭屑中, 找到它们被搬运的证据才行。吕洪波等再次提及华北板块和扬子板块的碰撞, 但他们仍未提出具体的和可信的证据。
吕洪波等(2012)和董晓朋等(2013, 2014)又对灵山岛软沉积物变形构造的宏观特征及变形的期次作了进一步的阐述。但其学术观点, 即软沉积物变形构造的成因, 基本上仍是吕洪波等(2011)的。
邵珠福(2014a, 2014b)在灵山岛软沉积物变形构造的宿主岩层中, 发现了纹层控制的砂级颗粒支撑的叠瓦构造及重力流沉积。葛毓柱等(2015)在灵山岛软沉积物变形构造的宿主岩层的滑塌体内部, 发现了砂级碎屑流沉积及浊流沉积。钟建华等(2016)在灵山岛软沉积物变形构造的宿主岩层中, 发现了风暴岩及风暴沉积。这些发现均证明灵山岛上的软沉积物变形构造的宿主岩层不是远洋深水复理石沉积, 其中的软沉积物变形构造与华北板块和扬子板块的碰撞无关。
王安东等(2013)认为灵山岛上的软沉积物变形构造是滑塌褶皱, 是地震引起的。但是, 他们没有提出具体的地震证据。
张海春等(2013)建议建立一个新的岩石地层单位 “ 灵山岛组” , 代表灵山岛上这些软沉积物变形构造的宿主岩层, 即深海浊积岩或复理石沉积。这个“ 灵山岛组” 是山东省东部胶莱盆地中广泛分布的陆相下白垩统莱阳群法家茔组的“ 同期异相” 的地层单位。
这又是一个值得讨论和争鸣的新问题。
总之, 关于灵山岛上的软沉积物变形构造的成因及其宿主岩层的成因, 以及宿主岩层的新的岩石地层单位的建立, 在中国石油大学(华东), 出现了诸多不同的学术观点, 呈现出一种活跃的学术气氛。但是, 还有很多问题未解决。
从上述可知, 关于灵山岛软沉积物变形构造的成因及其宿主岩层的成因, 还有诸多问题待解决。
首先, 应把灵山岛上软沉积物变形构造的宿主岩层的岩性特征和古生物特征, 在露头上进行逐层地定量地观察和描述。这是解决灵山岛软沉积物变形构造成因的根本和立脚点。没有这个根本和立脚点, 任何关于这些软沉积物变形构造的成因问题, 都不可能解决。
很遗憾, 到现在为止, 我们还未看到这一套宿主岩层的野外露头的逐层的岩性特征及古生物特征定量的描述资料。
近日, 钟建华教授给我发来了灵山岛露头上的火山碎屑岩、砾岩、砂砾岩、含砾砂岩、粗砂岩的照片, 在这些岩石中, 还发育着板状交错层理、槽状交错层理等沉积构造。这表明灵山岛上的岩石类型决不限于“ 细砂岩和粉砂岩与泥岩和页岩互层” 。因此, 定量地和逐层地研究灵山岛上所有岩石类型的岩性特征就是解决灵山岛上软沉积物变形构造成因的首要任务。
在对软沉积物变形构造宿主岩层的岩性特征及古生物特征定量的和逐层的研究和描述的基础上, 这一套岩层的沉积相问题就可以解决。但是, 到现在为止, 这套宿主岩层的沉积相仍然众说纷纭。它是深海浊积岩相或复理石相?或是浅海的三角洲相?或是滨海沼泽相?这一问题仍未解决。
在对软沉积物变形构造宿主岩层的岩性特征和古生物特征以及沉积相定量研究的基础上, 软沉积物变形构造的成因才有可能解决。
现在, 软沉积物变形构造是滑塌作用形成的, 可能是大家的共识。但是, 这一滑塌作用是在深海浊积岩中发生的?或是在三角洲前缘发生的?或是在滨海沼泽沉积中发生的?仍然没有定论。
软沉积物变形构造与地震的关系是软沉积物变形构造是否地震岩的关键问题。关于这个问题, 有两条特定的标准:
1)软沉积物变形构造应位于以地震震中为中心和以大约 40, km为半径的范围内(Moretti and Van Loon, 2014)。
2)地震的震级应大于4.5~5级(Van Loon et al., 2016)。
当然, 这两条标准中的一些具体问题, 如40, km或其他多少千米为半径的范围问题, 如最低震级应是几级问题, 都可讨论。但这两条定量的标准是必须有的。
假如没有这两条定量的标准, 将很难确定该软沉积物变形构造为地震岩。
假若用这两条定量的标准去考察和鉴别软沉积物变形构造是否地震岩, 那么将会有不少的软沉积物变形构造不是地震岩, 或者是推测的地震岩。
当然, 在地质学中, 推测是需要的。但推测并不是最终的科研成果。因此, 确定软沉积物变形构造是否地震岩, 应十分谨慎。
因此, 灵山岛上的软沉积物变形构造是不是地震岩, 必须有确切的和可信的证据, 证明该软沉积物变形构造是由地震引起的。
张海春等(2013)建议建立一个新的岩石地层单位 “ 灵山岛组” , 代表灵山岛上这些软沉积物变形构造的宿主岩层。他们的意见是: 此“ 灵山岛组” 是山东省东部胶莱盆地中广泛分布的下白垩统莱阳群法家茔组的“ 同期异相” 的地层单位。“ 同期” 指灵山岛组与莱阳群法家茔组同属于早白垩世法家茔期。“ 异相” 指灵山岛组为深海浊积岩相, 而法家茔组则为陆相。
这是一个新问题。
笔者等的意见是: 由于灵山岛上的软沉积物变形构造的宿主岩层的岩石类型到底有多少种、其岩性特征到底是什么等诸多问题尚未解决, 尤其是其沉积相问题尚未解决, 其地层厚度以及它与上覆及下伏岩层的接触关系还均不清楚, 现在就提出建立这个新的“ 同期异相” 的岩石地层单位, 显然是为时过早。
近日, 我收到田洪水教授的信。他说: “ 根据1︰20万区域地质图, 灵山岛不位于胶莱盆地中, 而位于胶南造山带北缘的陆相盆地中。灵山岛上的地层不能与胶莱盆地中的莱阳群对比。” — — 这一段话涉及张海春等(2013)建议的建立“ 灵山岛组” 的地质基础。这一段话更加深了我对建立“ 灵山岛组” 的质疑。
总之, 关于灵山岛上软沉积物变形构造的成因及其宿主岩层的成因, 以及建立“ 灵山岛组” , 还有诸多问题未解决。
综上所述, 可以得出以下的结语:
1)“ 软沉积物变形构造” 是一种沉积构造, 它有多种成因。它是一个很好的沉积学和地质学术语, 应继续使用下去。
2)“ 地震岩” 是一个成因的术语, 它是指由地震引起的具软沉积物变形构造的岩层。地震只是引起的软沉积物变形构造的一种成因。决不能把所有的具软沉积物变形构造的岩层都当作“ 地震岩” 。
3)Van Loon等(2016)建议尽快废弃“ seismites(地震岩)” 这个术语, 以免它与软沉积物变形构造混淆。Shanmugam(2016)亦建议废弃“ 地震岩” 这个术语。这些建议都有一定的道理。
4)“ 震积岩” 是“ seismites” (地震岩)的误译。因此这个术语不宜继续使用下去。
5)笔者等的意见是: 由于“ 地震岩” 和“ 震积岩” 这两术语在国内外已使用多年, 要废弃它们或者不再继续使用它们, 应得到广大的国内外地质学家讨论和同意才行。我们这次“ 多成因的软沉积物变形构造及地震岩” 专题研讨会, 就是要对“ 地震岩” 和“ 震积岩” 这两术语进行认真地讨论。
6)笔者等相信, 在这个“ 多成因的软沉积物变形构造及地震岩” 的专题研讨会召开以后, 以及“ 多成因的软沉积物变形构造及地震岩” 专辑在《古地理学报》中文版及英文版中出版以后, “ 多成因的软沉积物变形构造” 这一概念和术语将会被广大的地质学家认可和使用, 而如何对待“ 地震岩” 和“ 震积岩” 这两个术语, 也会有一个大体的共识。
祝中国的和全世界的软沉积物变形构造及地震岩研究取得更进一步的进展。
致谢 作者等感谢Prof. A.J.(Tom)van Loon和Prof. G. Shanmugam对本文英文稿的评审和他们对本文英文稿的文字修正。感谢田洪水教授和钟建华教授对本文中文稿和英文稿的评审意见以及他们为本文提供的地层学和岩石学方面的信息。感谢多位国内专家对本文的支持。感谢吴晓鸣同志对本文的中文稿和英文稿的十多次修正稿的打印工作。
作者声明没有竞争性利益冲突.
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