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1、 背 地 质 论 评 G E O L O G I C A L R E V I E W V o 1 6 0 N o 3 M a v 2 0 1 4 鄂尔多斯南缘 中奥陶统 中的滑塌构造及其地震成 因 袁 效 奇 苏 德 辰 贺 静 孙 爱 萍 吕 洪 波 李 海 兵 乔 秀 夫 2 1 中国石油长庆油 田分公 司勘探开发研究院 西安 7 1 0 0 1 6 2 中国地质科学院地质研究所大陆构造与动力学 国家重点实验室 北京 1 0 0 0 3 7 3 中国石油大学 华东 地学院 山东青岛 2 6 6 5 8 0 内容提要 奥陶系赵老峪组主要出露于鄂尔多斯盆地南缘的陕西富平地区 该组地层主体为深水
2、相的薄层灰岩 和页岩状极薄层灰岩 期间夹有大量的滑塌构造和异常角砾灰岩 作者对属于中奥陶统的赵老峪组 1 4段地层中 的滑塌构造进行了专题调查 在近 3 0个层位中发现了典型的 规模不等的滑塌褶皱变形和滑塌角砾岩 这些滑塌体 主要由强烈褶皱变形的灰岩和角砾灰岩组成 与上下岩层之间界线截然 大部分滑塌 砾岩 层厚度稳定 分布范围 较大 根据滑塌构造的形态和成分特征 非滑塌软沉积物变形构造的特点以及前人成果 认为赵老峪组中的滑塌构 造和滑塌砾岩的最直接触发因素不是风暴 潮汐等盆地内部的因素 而是构造活动 包括火山活动 引发的地震 每 一 个滑塌变形层对应一次较大的地震事件 赵老峪组地震成因的滑塌层
3、的大量发育 说明其形成期间 盆地周边的 构造活动非常强烈 并进一步推论赵老峪组中的没有明显滑塌变形的异常角砾灰岩很可能也是由地震触发的滑塌 形成的颗粒流或浊流的产物 关键词 滑塌构造 角砾灰岩 古地震 赵老峪组 鄂尔多斯盆地 滑坡或滑塌是 常见 的地质现象 但其 中英文定 义和术语的使用都没有统一的规范 迄今为止 在 地质专业英语文 献中引用最 多的滑坡 塌 分类方 案由 V a r n e s 于 1 9 7 8年提出 V a r n e s 把滑坡 塌 分 为两类 第一类滑坡体的滑动面平直 下滑过程 中没 有伴生 的褶皱变形 称 为平 移 型滑坡 t r a n s l a t i o n
4、 a l s li d e s 第二类滑坡 塌 体的滑动面凹凸不平 滑坡 塌 体在下滑过程中会发生不 同程度的旋转 褶皱 和断 裂 等 称 为 旋 卷 型 滑 坡 r o t a t i o n a l s l i d e s V a r n e s 1 9 7 8 但在英文文献和经典的地学工具 书中 S l i d e 或 L a n d s l i d e通 常泛指 滑坡或者表示第 一 类滑 坡 第 二 类 滑坡 塌 通 常用 S l u m p表 示 2 0 0 3年 版 Mi c G r a w H i l l D i c t i o n a r y o f G e o l o g y
5、 a n d Mi n e r a l o gy L i c k e r 2 0 0 3 和2 0 0 9 年 版 的 E n c y c l o p e d i a o f o c e a n s c i e n c e s S t e e l e e t a 1 2 0 0 9 中均采用类似 的定义 中文没有 与 s l i d e和 s l u mp严 格对应 的专业术 语 通 常 将 二者 笼 统称 为 滑坡 或 滑 塌 吕洪 波等 2 0 1 2 张星等 2 0 1 3 将 由滑塌堆积作用形成 的岩 石称为 滑积 岩 其 中巨大 的岩 块称 为 滑积 岩 块 贾振远等 1 9 8 8
6、 在研究本区古滑坡特征时 把具有 大型的滚动 揉皱 滑褶皱构造组成 的岩 层称之为 滑动滑积层 将少有滚 动构造和变形 主要 由滑动块体和角砾灰岩组成 的岩石称为 滑动 沉积岩 本 文中用 滑移 或 滑坡 对应英文 的 S l i d e 用 滑塌 或 滑塌构造 对应于英文的 s l u m p 因滑塌作用而形成的同沉积层间褶皱和断裂统称为 滑塌构造 所形成的砾岩称为 滑塌砾岩 滑塌 构造 和 滑塌砾岩 发育 的层位称为 滑塌层 S h a n m u g a m 1 9 9 4 根据沉积物特征 沉积环境 和沉积动力学特征 把重力驱动 的沉积物和沉积过 程划分为如下 4大类 滑移 s l i
7、d e 滑塌 s l u m p 颗粒流 d e b r i s fl o w 和 浊流 t u r b i d i ty c u r r e n t 这 4类地质体的分布与形成模式如图 l所 示 这 4种沉积物之 间并不存在截然 的界线 经常 呈过渡或混杂关系 尤其是其前端组分 颗粒流和 浊流 中往往缺少 明显的滑塌变 形 褶皱或卷 曲 常被认为属非滑塌成因 对海底浊流和滑塌作 用 s l u m p 的研究始于上 世纪 5 O年代 H e e z e n和 E w i n g等 1 9 5 2 1 9 5 4 发 收稿 13期 2 0 1 4 0 1 2 8 改 回 13期 2 0 1 4
8、 0 3 2 9 责任编辑 章雨旭 作 者简介 袁效奇 男 1 9 5 3年生 现为 中国石 油长庆油 田分公 司勘探 开发研究 院高级工 程师 通讯作 者 苏德 辰 男 1 9 6 4年生 1 9 9 4 年 获得博 士学位 现 为中国地质科学 院地质研究所研究员 主要从事沉积学研究 E m a i l s u d e c h e n 1 6 3 c o n 第 3期 袁效奇等 鄂尔多斯南缘中奥陶统中的滑塌构造及其地震成因 5 3 3 图3鄂尔多斯南缘中奥陶统 赵老峪组 1 4段 岩性柱状图 F i g 3 T h e s t r a t i g r a p h i e c o l u mn
9、 o f 1 4 Me mb e r o f t h e Mi d d l e O r d o v i c i a n Z h a o l a o y u F o r ma t i o n i n t h e s o u t h r i m o f t h e Or d O S B a s i n 图中的分层方案 岩性描述等数据源 于贾振远等 1 9 8 4 提交的实测剖面资料 滑塌构造层的分布为笔者等对本 区多个露 头进行 的逐层 观测 T h e s t r a t a d i v i s i o n a n d l i t h o l o g i c a l d e s c r i p
10、t i o n a r e b a s e d o n t h e d a t a p r o v i d e d b y J i a Z h e n y u a n i n 1 9 8 4 T h e l o c a t i o n s o f d i f f e r e n t s l u mp s t r u e t u r e s a r e b a s e d o n t h e f i e l d o b s e r v a t i o n s o f t h e a u t h o r s i n ma n y o u t c r o p s 继梅志超和贾振远等人之后 张抗 1
11、9 9 2 报道 了在鄂尔多斯盆地西 南缘中一上 奥陶统 中滑塌堆 积的简要特征 高振 中等 2 0 0 6 报道了在鄂尔多斯 盆地南缘铁瓦殿剖面的大规模深水重力流沉积 发 育有非原地的 滑移 崩 塌 块体 郝松立等 2 0 1 1 对鄂尔多斯南缘奥陶纪平 凉期沉积相研究时 对赵 老峪地区的大型滑塌体进行 了简要描述 牟秋环等 2 0 1 3 报道 了鄂尔多斯南缘底店剖 面平 凉组 中的 滑塌 滑移 构造 2 0 1 3年 作者对赵老峪组 中与滑塌作用相关 的 沉积构造进行 了专题调研 以贾振远等人 1 9 8 4年提 交的实测剖面资料为参照 对富平地区赵老峪组 1 4段的大部分露头进行 了逐
12、层观测 在赵老峪乡 附近的老虎沟和小峪沟以及底店乡附近的灵殿 沟和 上店公路旁观察到了典型的滑塌构造或与滑塌作用 有关的滑塌砾岩 初步查明了赵 老峪组 中滑塌构造 和滑塌砾岩的分布规律 图 2 图 3 2 主要的滑塌构造特征 图 3为赵老峪组 1 4段 的岩石柱状 图与滑塌 构造层分布图 图中的岩性段划分 岩层编号和厚 度数据 主要的岩性描述均源于贾振远等 1 9 8 4 提 交 的实测剖面资料 2 0 1 3年 笔者等对本 区赵老峪 组多个露头进行了系统的逐层观测 在近 3 0个层位 发现了典型的滑塌褶皱和滑塌砾岩 经过与梅志超 等 1 9 8 0 和贾振远等 1 9 8 4 提交的 内部实
13、测资料 的仔细比对 确认了大部分滑塌构造层的位置 并将 其标注在图 3中 限于地层实际出露情况和工作条 件 未对第 3段 中的第 3 9和第 5 4层砾岩进行详细 观察 从 图 3中已经可以明显看 出 赵老峪组 的滑 塌构造十分发育 从第 1段 至第 4段均有大量 的滑 塌构造 且 自下而上并没有减弱的趋势 以下按岩 性段分别进行描述 2 1 赵老峪第 1段的滑塌构造 赵老峪组第 1 段 厚 1 0 3 0 1 m 其 中的滑塌构造 主要发现于赵老峪 乡小峪沟 奥 陶系岩石沿一段近 南北走向的山路蜿蜒出露 中心点坐标 为东经 1 0 9 1 8 4 8 0 1 北纬 3 5 0 1 2 1 2
14、 5 图 2 图 3 该露头 可以直接观察到赵老峪组第 1 段与其下伏的马家沟 组之间正常的接触关系 接触线之上 5 3 0 m的范 围内发现 8层典型的滑塌褶皱层 图 4 所有褶皱 层均 由薄层泥晶灰岩组成 其 中第 1 2 3 6滑塌层 褶皱幅度较大且全层褶皱 4 5 7 8滑塌层褶皱变 形较弱 分布不连续 与非变形 岩石之 间呈 过渡关 系 属于原地型变形 特别需要指出的是 1 3滑塌 层之间的间距仅在 5 1 0 c m之间 在如此短暂的 间隔中发育密集的滑塌褶皱 说 明滑塌事件的周期 极 短 2 2 赵老峪组第 2段的滑塌构造 赵老峪组第 2段 在小峪 沟剖面厚 1 1 2 5 m
15、图 3 其中的滑塌褶皱和具有 明显滑塌变形的砾岩层 发育于该段地层的中上部 以滑塌角砾岩为主 图 3 的第 2 6和第 3 2层砾岩 图 5 笔者等在原赵老峪初级中学西沟见到 了与图 3 中第 2 6层相对应的块状复成分角砾岩层露头 G P S 坐标为 东经 1 0 9 1 6 8 7 8 北纬 3 5 0 1 4 8 1 6 该 层与上 下岩层 的界线 明显 角砾为各 种灰岩 泥 晶 亮晶和砂屑灰岩等 角砾 的磨圆 分选极 差 排 列杂乱 最大的角砾直径为 1 2 1 5 m 但该层中 有残余的薄层灰岩夹层 呈叠瓦状排列 指示该层砾 岩明显为滑塌成因 图 5 a 与图 3中第 3 2层砾岩对
16、应的露头发现于赵老 峪乡 山桥 供 销社 附近 的河 谷 G P S坐 标 为 东 经 1 0 9 1 6 4 0 8 北纬 3 5 2 2 9 1 6 该层砾岩最厚处 1 m左右 与上 下岩层的界线截然 岩层顶面凹凸不 平 图 5 b 砾石 主要 由薄层灰岩构成 分选 极差 层间可见杂乱堆叠一起的滑动揉皱 有些揉皱甚至 与层面垂 直 图 5 b 图 5 c 2 3 赵老峪第 3段的滑塌构造 根据贾振远等的实测资料 赵老峪组第 3段地 层厚 1 7 2 m 夹有两层厚层角砾岩 其中的第 3 5层 为灰黑色块状角砾灰岩 层厚 3 3 3 5 m 出露于 地质论评 图 9赵老峪组第 4段上部的滑塌构造 F i g 9 S l u mp s t r u c t u r e s i n t h e u p p e r p a r t o f t h e F o u r t h Me mb e r o f t h e Z h a o l a o y u F o r ma t i o n 图中的 白色虚线为滑塌褶皱的分界线 黑色虚线为滑塌层的边 界 图中的地质锤长度 为 3 0 c m 黄色标尺长
