尽管砂脉几何学研究由来已久, 但一直还处于积累资料和丰富完善阶段。砂脉在几何学特征上与岩浆岩脉类似, 但笔者认为其远比岩浆岩脉复杂。几何学特征是砂脉的最基本属性, 是探讨其成因和环境的基础, 现在和将来仍会继续受到重视。虽然早有学者对地震及其形成的砂脉进行过研究, 但并未能精细阐明砂脉的几何学特点及其与地震之间的具体联系, 甚至通过三维地震方法(3D seismic data)建立的砂注入体三维模型, 也由于砂脉的形态和产状非常复杂而不够完善。例如, 一些专家从三维角度来研究砂脉(Huuse, 2010; Monnier et al., 2015; 图 1), 但这些研究都限于从野外几个有限的平面或剖面上采集到的离散砂脉数据, 再通过想象去构建砂脉的三维模型, 而并非是从一个足够体量的三维露头上, 通过对砂脉精细的连续三维追踪描述而建立起砂脉的三维模型。值得注意的是, 近几年中国学者就砂注入体三维重建及其形成机制做过一些探讨(易雪斐等, 2012, 2015; 张昌民等, 2012), 但认识也很有限。总之, 国内外还没有一个真正从沉积学角度三维、大尺度地连续解析地震成因砂脉的实例, 所以, 到目前为止, 还没有学者真正从野外地质实例建立起大范围砂脉三维地质模型。造成这种现状的原因主要是野外露头出露不充分(Murton et al., 2000), 同时也不能否认这与砂脉在三维上的极端复杂性有关。

图 1

Fig.1

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	图 1 La Beaume地区砂脉的3D表征(据Monnier et al., 2015, 有修改)Fig.1 3D representation of sandy dykes from La Beaume area(modified from Monnier et al., 2015)

具体来看, 砂脉的形态, 尤其是竖直面形态和空间三维形态均非常复杂(Hurst and Vigorito, 2017)。Ezquerro等(2016)把形态极不规则的砂注入体也称为岩脉, 但也有学者从竖直面的形态把砂脉分为2类: 砂脉(sand vein)和砂楔(sand wedge)(Murton et al., 2000)。砂脉的规模悬殊, 小者细如丝发, 大者可高数米到十余米、宽数十厘米到数米, 如Carter(1983)报道的Alaskan Arctic Coastal Plain地区露头发现的砂脉, 高7, m、宽3, m, 而通过地震资料在地下发现的砂脉则更大, 最大者宽可达2000, m、高200, m。毋容置疑, 重建砂脉的三维几何结构是解决砂脉成因的关键问题。据笔者近20年来在鄂尔多斯盆地(图 2-A, 2-B, 2-C)、松辽盆地(图 2-D)、吐哈盆地(图 2-E, 2-F)等多处出露砂脉地区的观察可知, 砂脉竖直面形态确实非常复杂, 主要有缝隙形、楔形、漏斗形、柱形、梯形、肠状及不规则状, 而其空间网络则更加复杂。图 2-A至2-C为鄂尔多斯东郊倪家梁下白垩统中的网状砂脉: 图 2-A中可见不规则的小型网状砂脉, 网格呈多角状、近圆形和不连续状, 类似泥裂; 图 2-B为成群的微倾斜砂岩脉, 砂岩脉有2层, 上层砂脉规模较小且有“ 根” , 下层砂岩脉相对较大, 既无根也无顶, 是一种“ 漂浮” 岩脉, 在砂岩层底部有大量红色的磨圆泥砾, 长轴均平行层面, 系砂层沿泥层流动、侵蚀、捕获形成的, 且在同一砂岩层的其他地方砂岩底面有槽模, 揭示了砂层是一种密度流; 图 2-C为掘开后的大型砂脉的平面视图, 呈沟槽状, 可见部分长5.5, m、宽0.76, m。图 2-D为松辽盆地白垩系青山口组出露的肠状砂脉, 竖直面上其弯曲成复杂的肠状, 宽度多为2~3, cm, 但在顶部几乎错断, 只有毫米厚的连结, 该砂脉的实际长度大约是岩心高度的一倍, 其弯曲受层理控制, 边缘呈锯齿状, 也是层理影响的结果。此外, 如图 2-E所示, 砂脉的形态经常很复杂, 有时宽度会大于高度, 成扁三角形或梯形, 甚至不规则形。更为复杂的是, 姜块状或瘤状的砂注入体(rejectite)会从底部或侧向分枝形成垂直砂脉(dykes)或水平砂脉(sills)(图 2-F)。值得一提的是, 近年来在露头上分析了尺度达千米级的大型砂脉或砂注入体, 多是一种翼状或盘状的碎屑注入复合体, 其翼状或盘状是由活化砂沿共轭正断层形成的一种特殊几何构型(winglike clastic intrusion complexes或saucer-shaped intrusive complexes)(Hurst and Vigorito, 2017)。

图 2

Fig.2

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	图 2 形态多样的砂脉 A— 小型网状砂脉, 网格呈多角状、近圆形和不连续状, 下白垩统, 鄂尔多斯盆地; B— 成群的微倾斜砂岩脉, 三叠系和尚沟组, 鄂尔多斯盆地; C— 掘开后的大型砂脉的平面视图, 呈沟槽状, 下白垩统, 鄂尔多斯盆地; D— 肠状砂岩岩脉, 三角洲前缘亚相, 岩心扫描照片, 白垩系青山口组, 松辽盆地; E— 极不规则砂脉, 侏罗系, 新疆哈密伊吾淖毛湖; F— 多种 类型的碳酸盐岩砂脉和砂注入体, 侏罗系, 新疆哈密伊吾淖毛湖Fig.2 A variety of sandy dykes

众所周知, 砂脉是一个广义的充注、充填形成的岩脉的统称。从成分上来说, 包括砂脉、砾岩岩脉、砂砾岩脉、碳酸盐岩脉、泥岩岩脉、生物碎屑岩脉、盐脉及火山碎屑岩岩脉等(Lunina and Gladkov, 2015)。不同成分的砂脉成因也不尽相同, 所以研究砂脉的物质成分既是基本的地质问题, 同时又是重要的科学问题。笔者通过大量文献调研和野外考察, 不仅发现了图 3中展示的砂岩脉、砾岩脉、泥(岩)脉, 还发现了典型的碳酸盐岩脉和盐岩脉。图 3-A和3-B为大连金州寒武系钙质页岩中发育的钙质泥脉竖直面视图, 其被中下部的2个薄层分为2个明显的层段: 下部层段相对较密集, 近等距, 间距多在1, cm以内, 以直线弯折为特点, 方解石脉宽数毫米、长度多在10, cm以内; 上部方解石脉体更复杂, 表现为多弯曲、呈肠状或蠕虫状, 连续性很差, 产状变化大, 宽度多在数毫米, 长度多在数厘米。这种复杂的弯曲或弯折可能与压实作用有关, 而竖直的长方解石脉是后期构造裂缝的充填物。图 3-C和3-D为韩城盘龙乡三叠系刘家沟组浅湖相灰岩岩脉: 图 3-C中顺层的水平砂脉发育很好, 与泥岩呈互层状, 顶、底面均为波状, 且都有泥岩嵌入; 左侧为近直立的灰岩脉, 呈微曲状, 长4~10, cm; 右侧的斜交灰岩脉极不规则, 可大致分为4~5条, 与泥岩交织组合, 呈不规则团块状。图 3-D中岩脉近直立肠状, 宽3~12, cm, 从第1层岩脉顶部到锤柄顶部, 高度只有37, cm, 但从岩性和形貌特点看其似乎向上贯入到囊状或团块状岩脉的顶部, 据此推测直立岩脉的高度可达70余厘米; 直立岩脉底部与其之下的岩脉相连, 显示出有“ 根” , 顶部膨大成蘑菇状, 左侧中止, 右侧与顶部2层岩脉相连, 极不规则。图 3-E为韩城盘龙乡三叠系刘家沟组碳酸盐岩脉的显微照片, 可以见到碳酸盐岩中混入了碎屑物质, 揭示碳酸盐岩脉在侵位时对碎屑岩寄主层的捕掠。图 3-F为济阳坳陷丰深2井岩心中的盐脉。

图 3

Fig.3

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	图 3 不同物质成分的砂脉 A, B— 钙质页岩中发育的钙质泥岩岩脉, 寒武系, 大连金州; C, D— 灰岩岩脉, 浅湖相, 三叠系刘家沟组, 韩城盘龙乡; E— 碳酸盐岩岩脉, 正交光, 三叠系刘家沟组, 韩城盘龙乡; F— 盐脉, 古近系沙四段, 济阳坳陷丰深2井, 4200, mFig.3 Representative photographs showing sandy dykes of different component

以往对砂脉的研究多集中在细粒沉积物方面, 如近几年田洪水团队在灰泥液化形成砂脉的研究中取得重要进展(田洪水, 2015; 张邦花等, 2017), 但对砂砾液化及其形成砂脉的研究不多。事实上, 砂质砾岩和砾质砂岩液化形成的砂脉并不罕见, 但是除了工程方面, 地质学家很少从沉积角度对这种粗粒物质的液化成脉进行系统的研究。

砂脉的成因既是砂脉研究的关键问题, 也是难点问题。自从Sims(1973)提出软沉积物变形与地震有关之后, 许多学者都在积极探讨软沉积物变形与地震的关系, 并取得了很多成果, 甚至不少学者将砂脉作为发现和鉴别震积岩或古地震的标志性构造(乔秀夫等, 2001, 2011; 苏德辰等, 2013; 田洪水等, 2006, 2016)。不可否认, 地震液化和流化的最直接结果之一是形成砂脉, 但还有其他许多地质过程或动力也能形成砂脉, 如超压、冰川、滑动滑塌、浊流、风暴、海啸、波浪及生物扰动等。另外, 钟建华(1997)根据黄河下游边、心滩侵蚀沟槽被风成砂充填这一现象, 认为砂脉的成因也有可能由这种方式形成。所以, 砂脉并不是判断地震发生的充分证据。

3.1 地震成因

这是砂脉成因的最主流观点。大多数论文中将砂脉的成因都归咎于地震(Sims, 1973)。典型的代表是, Reddy等(2009)报道了1950年Assam 地区8.62~8.37级大地震形成了一条长250, km、宽100, km的液化带, 该次地震使得距离震中250, km远的Brahmaputra河谷也强烈液化, 形成了大量以楔形为主的大型岩脉。Lunina和Gladkov(2015)归纳了世界上的16个地震事件及其形成的36条砂脉的特征, 发现这些地震的震级范围为6~9.5级, 形成的砂脉大部分为注入砂脉, 极少数为充填砂脉。笔者在大连金州寒武系中发现的震裂岩脉, 其原先的水平层理因脉体向上充注牵引而向上弯曲, 但脉体之间的水平层理未变形, 导致脉体之间部分呈碟状, 成为特殊的碟状构造(图 4-A, 4-B)。推测这种砂脉是在高压下充注形成的, 且围岩的压力较大, 裂缝较紧闭。另外, 在河北唐山乐亭滦河口现代泥沼沉积中发现的广泛分布的小型砂脉(图 4-C, 4-D), 在平面上呈不规则网格状, 直径数十厘米到1~2, m, 多角形, 脉宽数厘米到20余厘米, 突出地表数毫米, 非常宽平; 在垂直剖面上呈直立、倾斜或水平状, 脉宽数毫米到数厘米, 垂直或倾斜砂脉向下常分叉, 向上多合并, 主要由黄灰色细粉砂组成。推测该砂脉是1976年唐山地震时形成的, 由于该地区距震中较远, 约81, km, 故地震能量较弱从而形成了这种小型砂脉。

图 4

Fig.4

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	图 4 震裂砂脉 A, B— 网状震裂岩脉, 寒武系, 大连金州; C, D— 网状震裂岩脉, 现代砂脉, 河北唐山乐亭滦河口Fig.4 Representative photographs showing sandy dykes triggered by seismic activity

尽管砂脉的成因有多种, 但砂脉还是作为一种常见的用于识别地震成因的软沉积物变形构造, 被广泛应用于识别古地震(乔秀夫等, 2001, 2011; 田洪水等, 2006, 2016; 魏垂高等, 2007; 袁静等, 2008; 何碧竹等, 2010; 钟建华等, 2017)。值得一提的是, Lunina和Gladkov(2015)详细阐述了地震形成的砂脉, 他们指出多数情况下注入砂脉为地震成因毋庸置疑。但其也存在很大问题, 即怎样确定砂脉为注入砂脉; 而且即使其是注入砂脉, 有的也是负压性注入砂脉, 其成因与地震无关。总之, 仅将注入砂脉作为识别地震的标志或依据都经不起推敲, 需要综合分析, 并辅助于其他证据。

3.3 冰川及冰冻成因

砂脉的另一个比较认可的成因动力是冰川及冰冻作用。巨厚的冰川也会在其底部松散的沉积物中形成超高压, 这有利于砂砾的液化和充注, 但因其具有独特性, 文中作单独讨论。值得一提的是, van der Meer等(2009)指出砂脉广泛分布于冰川环境中, 他们基于Switzerland, Patagonia, Iceland和Antarctic等4个地区发育的砂脉研究, 认为碎屑岩的发育影响了冰川动力学(如冰川运动速度、冰川涌流、地貌地形以及冰碛物厚度和基岩剥蚀等), 并总结出冰成砂脉具有11条特征: (1)沉积物和基岩均有发育; (2)长度均一, 常呈米级; (3)多数为近垂直的岩墙, 也可见近水平的岩床; (4)砂脉的宽度和长度一般相对应, 且一端最宽, 另一端终止; (5)砂脉内部常含纹层, 很少呈厚层块状; (6)成分多为黏土、粉砂和细砂, 也可见内碎屑灰岩和细砾石; (7)层理近平行于砂脉壁; (8)层理常交叉切割; (9)除层理之外, 手标本上难以观察到其他沉积构造; (10)难以确定砂脉填充方向; (11)难以界定砂脉侵入与其裂缝形成的先后顺序。此外, le Heron和 Etienne(2005)研究了冰岛南部Só lheimajö kull一带的碎屑脉, 发现砂砾层液化形成的充填砂脉是从上往下充注的, 认为其与冰川形成的超压有关; Dreimanis和Rappol(1997)描述了加拿大Ontari湖威斯康星阶冰川之下变形形成的水力压裂缝, 被由下向上充填形成砂脉; Murton等(2000)在加拿大Mackenzie Delta 的Crumbling Point寒冷的沙漠地区发现由热膨胀和冰冻交替形成的巨大砂脉。上述这种成因形成的砂脉多呈楔状, 如图 5所示(Gruhn and Bryan, 1969)。

图 5

Fig.5

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	图 5 冰楔形成的砂脉示意图(据Gruhn and Bryan, 1969, 有修改)Fig.5 Sketch showing sandy dykes triggered by ice wedge(modified from Gruhn and Bryan, 1969)

3.4 滑动滑塌成因

在一些斜坡地带, 重力诱发的滑动滑塌也会产生裂缝, 然后被砂泥充填形成砂脉。钟建华(2012)在黄河下游边滩、心滩外缘观察到这种大型滑动滑塌形成的现代砂脉(泥脉, 如图 6所示)。在三角洲前缘这种砂脉则更常见, 如在山东青岛灵山岛野外露头区的三角洲前缘亚相中也发现了这种砂脉(钟建华等, 2016)。

图 6

Fig.6

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	图 6 滑动滑塌成因泥脉 A— 大型环状滑塌构造, 长58.30, m, 宽46.24, m, 高0.76, m, 发育侵蚀沟槽; B— A图局部放大, 滑塌沟槽被软泥充填。山东济南黄河泺口Fig.6 Representative photographs showing mud dykes triggered by slump

3.6 侵蚀沟槽充填成因

钟建华(1997)根据黄河三角洲边滩、心滩广泛发育的雨水侵蚀沟槽被风成砂充填这一现象, 提出砂脉也可由这种方式形成。不能否认有些被动砂脉(Passive dyke)就是通过这种方式形成的。如图 7所示, 侵蚀沟槽充填成因砂脉的特点是: (1)形态非常复杂。在平面上呈复杂的树枝状, 并可分为主枝和次枝, 达3~4级, 边缘参差不齐; 剖面上多呈底宽顶窄的梯形, 边缘也参差不齐。 (2)充填物分选极好, 有向一侧倾斜的“ 层理” 或“ 水平层理” , 但底部经常有垮塌砂块或泥块。 (3)边缘一般没有由砂注入形成的变形层理。(4)由于雨水水流造成的二次侵蚀, 在充填砂内经常会发育2次砂注入。(5)大部分充填砂(脉)的主枝垂直边、心滩或河道, 最长可达20余米, 最宽可达数米, 最高可达2~3, m(与边、心滩的高度接近)。此外, 黄河三角洲上的雨水侵蚀沟槽也可以被后期洪水携带来的泥沙充填, 形成与水下充填砂脉(Neptunian Dyke)或被动砂脉(Passive Dyke)相似的砂脉。这方面需要今后深入研究以臻完善。

图 7

Fig.7

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	图 7 黄河三角洲上的侵蚀沟槽(A)及风成砂充填沟槽(B)(据钟建华, 1997)Fig.7 Erosion groove(A) and dykes filled by eolian sand(B) on the Yellow River Delta(after Zhong, 1997)

3.7 混合成因

实际上砂脉的成因是非常复杂的, 如在某些地区的砂脉即便是由充注形成的, 但动力究竟是地震引起的液化超压还是构造应力引起的液化超压, 甚或是成岩流体引起的超压等也难以确定。这种复杂性来自于3个方面: (1)相同形态的砂脉可以由多种因素形成; (2)单一成因的砂脉往往会叠加其他成因的分量; (3)不同成因的砂脉经常共生在同一个地区或同一套地层中, 如山东青岛灵山岛背来石北剖面下白垩统砂脉发育在三角洲前缘的砂泥互层中, 这套地层既受到地震作用的影响, 又受到了包括风暴作用在内的其他作用的影响, 所以, 该砂脉既有明显的地震成因, 又有滑动滑塌的影响, 还叠加了风暴液化的因素(图 8)。但有学者认为这种构造的成因与地震有关(Thorson et al., 1986)。值得一提的是, 近期Ko等(2017)刚报道了火山爆发引起的震动液化也能形成砂脉。因此, 砂脉触发机制的确定取决于识别标准, 但这一标准至今尚未建立起来。所以, 建立一种可靠的识别砂脉成因的标准迫在眉睫, 尽管目前还具有一定难度。总之, 砂脉的成因确实比较复杂, 不能以一概万、以点概面, 要针对具体问题进行具体分析。

图 8

Fig.8

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	图 8 山东灵山岛的多成因砂岩脉 A— 细砂岩脉, 含泥砾, 平行层理侵入; B— — 砂岩岩脉, 近于垂直层理侵入。三角洲前缘亚相, 下白垩统, 灵山岛背来石北剖面Fig.8 Polygenetic sandy dykes in Lingshan Island, Shandong Province

目前砂脉的分类方案很多, 主要有以下几种: (1)根据砂脉的成因分类(如地震成因砂脉、冰成砂脉、生物成因砂脉等); (2)根据砂脉中的砂砾粒度分类(如粉砂脉、粉— 细砂脉、细砂脉、粗砂脉、含砾砂脉等); (3)根据砂脉与地层的接触关系分类(直立砂脉、斜交砂脉、岩席等); (4)根据砂脉的尺度分类(微型砂脉、砂脉、砂注入体等); (5)根据形成动力的特点分类, 如注入砂脉和水下充填砂脉。但到目前为止, 尚无统一的分类方法或方案能够获得大家的认可。文中重点阐述第5种分类。

注入砂脉(Injection dykes), 又可以称为“ 主动充填砂脉” 或“ 侵入岩脉” , 是一种超压流体形成的典型构造, 必须谨慎地将其与一般的充填砂脉区分开来。由高压液化、流化与水力破裂共同作用形成的注入砂脉主要形成于2种环境中: (1)当砂体被埋藏后, 孔隙流体的压力超过寄主层裂缝的抗张强度引起高压砂的注入。这一过程可形成毫米级到千米级的水力压裂裂缝, 其走向往往垂直于最小主压应力, 当达到了流化速度时常被砂— 流体混合物充填。(2)负压注入砂脉。当未固结的沉积物在一个伸展区域被快速地充填到米级到千米级深、突然被打开或再次被打开的裂缝或断层的时候, 发生亚侵入充填, 充填物由于裂缝打开形成的局部欠压而被吸入到裂缝或断层中(Winslow, 1983)。这些现象揭示了砂脉的充注动力非常复杂。同生的超压孔隙流体促使断层活动形成裂缝, 为砂脉形成提供空间。地震可使近地表砂层液化, 液化砂层下部(< 10, m)有一个固结的沉积层, 液化的砂通过流化方式向上扩展形成典型的砂火山, 这一现象揭示了固结基底在砂层液化过程中具有重要作用。有2种过程必须区分开: 一是不同类型的应力在硬岩中形成裂缝网络(各种成因的继承性裂缝、构造破裂和水力压裂等); 二是超压软沉积物对裂缝的充填, 充填物可以穿透断层带。这2种现象必须同时和连续发生, 且不断循环, 使得充填和封闭的裂缝可以被重新打开和再充填, 因此, 通过砂充注特征可以记录注入时间幕。这些砂脉表现为碟状、柱状和流体逃逸(寄主岩壁外的弯曲)。砂脉有时形成于同沉积裂缝中, 这种同沉积裂缝是形成砂脉的沉积物水下收缩的结果。形成在硬岩中的砂脉一般成组成群出现, 其向各个方向充注, 尤其是向紧靠活动断层面的岩石充填, 造成硬岩中产生形态复杂的充填裂缝。所以, 通过砂脉的微结构研究可以反演砂脉的形成过程和形成动力。因此, 明确向各个方向充注的岩脉群的几何学特征(没有查明具体的几何学形态, 是网状还是群状?)是识别地震成因砂脉的很好标准。

水下充填砂脉(neptunian dykes)又可以称为“ 被动砂脉” (passive dyke)或水成砂脉, 是早期形成的毫米到米级裂缝或孔洞由于重力作用, 在干燥或者有水的条件下被缓慢充填形成的, 但总的来说, 这种砂脉相对较少(Lunina and Gladkov, 2015)。这种充填砂脉与各种成因的张性裂缝有关, 譬如与伸展有关的滑动滑塌、与斜坡有关的松弛和张性裂缝、与底辟有关的裂缝及超负载等, 且裂缝长期保持开放。地震也会形成大量的开放性裂缝, 随后被沉积物充填, 表面上与非地震成因砂脉没有差别。但由非地震形成的砂脉往往为泥质环境的密度流充填, 充填海底开放性裂缝的砂流则来自于超载注入, 由砂和生物碎屑充填形成的大尺度充填砂脉常被褶皱变形, 这表明砂脉切割了早期未成岩的沉积物, 而后期又受到泄水和压实作用的影响。充填砂脉常被大规模的水和细粒泥质物混合, 细粒物质甚至还会穿透基底的孔洞。当地震发生震动时, 这些流体形成高压, 注入到断层带内形成砂脉。玄武岩裂缝中也可见这种类型砂脉。

砂脉的形成过程与其沉积环境关系密切, 可以用来重建古地理环境、古冰川动力学和区域构造环境等(Purvis et al., 2002; Huuse, 2010; Monnier et al., 2015; Shanmugam, 2016); 此外, 在某些特殊的(深水)条件下由饱和砂液化充注形成的砂脉, 可作为一种特殊的储集层及油气运移通道, 使其具有油气意义, 尤其是近年来在深水沉积中发现了横向达千米级别的砂脉或砂注入体, 成为油气勘探开发的有利目标(Hurst and Vigorito, 2017)。但中国在这方面的研究还很不足, 迄今为止还没有见到一个典型实例报道。

具体来看, 砂脉可以发育在多种沉积环境中, 如冰川、河流、三角洲、潮汐带及海岸线、滨浅海、大陆斜坡到深海扇和浊积系列、荒漠地区及山间凹陷, 但以湖泊和海洋环境中尤为发育(王国栋等, 2010; 何碧竹等, 2012; 邱欣卫等, 2013; 邵珠福等, 2014a; Hurst and Vigorito, 2017)。从构造角度来看, 在构造活动且具有快速沉积速率的地区更容易发育砂脉, 褶皱带和冲断带也常发育有成群的砂脉(Winslow, 1983)。笔者认为, 在砂脉的形成过程中, 沉积环境的2个关键作用在于: (1)砂体与其侵入的泥岩层之间存在压力差; (2)特殊沉积环境下形成的干净、细粒、分选好的砂体具有强液化敏感性。Friese等(2011)明确指出, 砂脉的形成过程与其沉积环境关系密切, 可以用来重建古地理环境和区域构造环境。此外, 有大量学者认为砂脉液化特征不仅可以用来判识地震, 而且还可以用来量化评估震中、震级、烈度等(Lunina and Gladkov, 2015), 但也有专家持反对意见, 认为很难从震积岩的尺寸和形态来推测古地震震级(Moretti and Sabato, 2007)。笔者认为脱离砂脉形成的地质背景, 单纯将砂脉和地震震级建立对应关系是不大可靠的, 应结合其他地质本构要素一并考虑。同时, 地震引起的液化作用研究主要集中在盆地细粒沉积中, 很少关注山间流域, 因此未来应拓宽研究领域。

此外, Purvis等(2002)发现, Gryphon油田古近系深水砂岩受到了液化的影响, 砂体在液化流动的影响下重新充注, 形成了形态十分复杂和规模很大的砂脉, 这是油气勘探开发的良好对象。Huuse(2010)、Monnier等(2015)通过三维地震资料重建了地下深部砂脉的三维形态, 发现砂侵入形成的巨大砂脉(砂注入体)宽度可达1000~2000, m、厚度可达100~200, m, 而且有一种特殊的翼状结构, 易于地震识别, 可以成为油气的良好储集场所, 为油气勘探指明了有利靶区。Ross等(2014)通过研究Kodachrome Basin发育的大型砂注入体, 认为泥岩中发育的大型砂脉可以直接作为地层圈闭储集油气, 而砂岩中发育的砂脉可增强储集层中以及储集层之间的砂体连通性。Zheng等(2015)指出, 砂液化可使储集层变形, 有利于油气聚集, 如砂脉切割许多隔层形成油气运移通道。砂脉形成于不同阶段, 其地质意义也有差异, 既可作为油气运移通道, 也能随胶结作用增强而阻碍流体运移, 之后经过再活化又可作为输导层。所以, 液化砂脉的问题不是一个简单的纯理论问题, 其应用价值也值得重视。

毫无疑问, 砂脉的研究是SSDS(软沉积物变形构造)研究的重要内容: 一是因为它是一种广泛分布的SSDS, 二是因为它与地震的关系很密切。此外, 随着油气勘探开发的难度加大, 人们对油气勘探开发的领域不断拓展, 对砂体预测和描述精度的要求也在不断提高, 对深层液化成因的这类砂体的描述和预测将会更加感兴趣。工程地质方面也会要求将砂脉的研究向深度和广度发展, 为解决工程地质问题提供服务, 如大型人造工程的选址。尽管中国众多学者已经做了大量相关工作, 但与砂脉的复杂性和国际同类研究的关注度相比还远远不够, 尚存在许多值得探讨的问题。基于中国的砂脉十分丰富且复杂, 很有必要重点对一些典型砂脉开展精细研究, 建立起砂脉的三维几何模式, 并探讨其与地震的关系和成因动力机制, 为建立基于砂脉的地震识别标志或标准提供基础, 为丰富和完善沉积学基础理论提供素材。毋庸讳言, 由于近年来在砂脉研究上进展神速, 文中难免挂一漏万、捉襟见肘, 但不佞抛砖引玉。