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1、安徽巢北早三叠世南陵湖灰岩中的灰涌构造及安徽巢北早三叠世南陵湖灰岩中的灰涌构造及其成因意义其成因意义迟元林 钟建华 周瑶琪 陈书平 王绍兰 朱光有 孙国忠摘摘 要要 安徽巢北早三叠世南陵湖组的灰岩中发育了一种非常特 殊的构造,我们将其称为“灰涌”(lime blow),因为它们在形态、结构 及成因上非常类似于由地震喷沙形成的砂涌(sand flow)。这种灰涌形态上呈蘑菇状或伞状,由涌道、涌盘及涌口三部分组 成,但后者有时可以不发育。涌道呈直立圆柱状,高 3050cm,直径 0.22cm,但常因灰泥的流动而“愈合”;涌道之上为涌盘,大部分呈铁 饼形,直径在 540cm,高 18cm,多数在 3
2、5cm。部分中心有一凹坑(涌 口),凹坑直径在 13cm,深度一般不超过 1cm。涌盘内部具有纹层结构, 由黄褐色泥灰纹层和浅灰色泥晶灰岩纹层交互所形成的。研究表明,前 者系沉积所形成,而后者系地震喷涌所形成。结合模拟实验推测灰涌的 成因可能与地震有关。通过对 1 号灰涌层的研究发现,有的灰涌是由二 十次左右(5 个幕)地震形成的。关键词关键词 灰涌；地震；巢北中图法分类号中图法分类号 P584TheThe limelime blowblow inin thethe NanlinghuNanlinghu limestonelimestone ofof earlyearly TriassicTr
3、iassic periodperiod inin northnorth Chaohu,Anhui:ItsChaohu,Anhui:Its genesisgenesis andand significancesignificanceChi Yuanlin （Changchun Science and Technology University,Changchun,130026） Zhong Jianhua Zhou Yaoqi Chen Shuping Wang Shaolan Zhu Guangyou and Sun Guozhong （Resource and Environment Ins
4、titute,China University of Petroleum,Dongying,257062）AbstractAbstract A kind of unusual sedimentary structure developed in the Nanlinghu limestone of early Triassic period in north Chaohu,Anhui province,which is called as “lime blow”,because it resembles the sand blow in shape,structure and genesis.
5、The sand blow was formed by earthquakes.The lime blow in north Chaohu has the appearance like mushroom or umbralle and consists of three parts: blow channel(duct), blow dish and blow mouth, but the latter does not often emerge. The blow channel is like a cylinder,with 3050cm height and 0.22cm in dia
6、meter,nevertheless,the blow channel often appears to be close.Over the blow channel there is a blow dish,most of which are like discus,being 540cm in diameter and 18cm in height.Parts of blow dish have one or two to three blow mouthes in their centers or near their centers.The blow mouth is among 13
7、cm in diameters and not more than one centimeter in depth.The blow dish has laminae structures,which was formed by alternation of yellowish brown argillaceous limestone laminae and light grey micrite limestone laminae. Based on the studies, the argillaceous limestone laminae is thought to be formed
8、by normal deposition,nevertheless,the micrite limestone laminae by effusion formed by earthquakes.The study of lime-blow-layer has suggested that it had been formed by about 20 times earthquakes (5 earthquake episodes).KeyKey wordswords Lime blow,Earthquake,Chaobei地震导致沉积物流体化,同时形成异常孔隙压力,使地下松散砂喷出 地表形成
9、砂涌(sand blow)及一些相关的构造,人们对此已做了大量的研 究,取得了不少成果(Seed and Idriss,1967;Sins,1973,1975;Saucier,1989,1991;Obermeier,1991,19 95;Sims,1995;Lin et al.,1995a,1995b；Liu and Uda,1996;Lin,1997;Russ,1997)。在安微巢北三叠纪南陵湖灰岩中发育了一种非常特殊的沉积构造, 它非常类似于砂涌(sand blow),所以我们将其称为“灰涌”(lime blow),并认为它们的成因与砂涌相同,均是地震活动的产物,可以作为一 种地质历史时期
10、地震活动的证据。1 1 巢北三叠系的一般特征巢北三叠系的一般特征巢北位于安徽省中部的巢湖市以北。区内发育了自震旦纪至侏罗纪 的一套厚达数千米的地层。 三叠纪地层仅发育了中、下统,自下而上分 别称为殷坑组和龙山组、南陵湖组和东马鞍山组,主要为一套碳酸盐岩。中三叠世末,巢北遭受印支运动影响而隆起,海水退出,到早侏罗世再度 沉降,但接受的却是河湖相沉积,形成了以磨山组为代表的一套砂砾岩。本次研究的灰涌就发育在下三叠统的南陵湖组中。南陵湖组总厚约 180m,可分为三个岩性段,均以灰岩为主体(图 1),岩性自上而下简要描述 如下。图图 1 1 巢北简化三叠系及部分侏罗系岩性柱状图巢北简化三叠系及部分侏罗
11、系岩性柱状图 1.钙质页岩或钙质泥岩;2.碳质页岩;3.页岩;4.砂质泥岩;5.中粗砂岩; 6.砾岩;7.砾屑灰岩; 8.灰岩;9.瘤状灰岩;10.泥灰岩;11.白云岩;12.灰涌;13.燧石结核;14. 不整合面. Fig.1 Simplified column of Triassic system and part of Jurrassic system in north Chaobei1. 磨山组(侏罗纪)：灰白或黄褐色砾岩,含砾中粗砂岩,各种粒度 砂岩,夹多层灰白色粘土；不整合于东马鞍山组之上；厚 78.0m。2. 东马鞍山组：灰绿色(风化后黄褐色)砾屑灰岩夹 47 层钙质泥 岩、钙质
12、页岩及薄层泥灰岩和泥晶灰岩，灰岩砾屑直径最大可达 1m，偶 见直径 12cm 的石英砂岩砾石, 好象来自于五通组；靠底部有数米厚 的浅肉红色白云岩和薄、中层状灰岩,其中有大量变形层理；总厚约 95.8m。3. 南陵湖组上段：可分为两部分，上部为一套灰黑色薄层灰岩夹 黑色沥青质或炭质页岩,其顶部有燧石结核及火山碎屑沉积，下部为灰 黑色薄层灰岩夹黄绿色钙质页岩,产巢湖龙和安徽龙化石；厚 64m。4. 南陵湖组中段：主要为一套紫红色、灰绿色或黄褐色的中、薄 层瘤状灰岩、泥灰岩、中厚层灰岩及钙质页岩；厚约 47m。5. 南陵湖组下段上部：主要为灰、深灰色块状灰岩夹灰黄色中薄 层瘤状灰岩、钙质页岩及同生
13、角砾状灰岩；厚 32.3m。6. 南陵湖组下段中部：灰色薄、中层状灰岩夹厚层状灰岩、瘤状 灰岩和黄褐、灰绿色钙质页岩、砂质页岩；有四层灰涌,每一灰涌顶部 均有一厚 2040cm 的页岩,最底部的灰涌发育最好,为双凸形;上部两层 灰涌规模较小,部分为顶凸底平形,中心或边部多有铁质结核及淋蚀孔洞； 厚 4.2m。7. 南陵湖组下段下部：灰色、灰绿、微红色薄层瘤状灰岩夹灰色 灰岩及砾屑灰岩；中上部的瘤状灰岩中有大型波痕；厚 12.5m8. 和龙山组：灰黄色、紫红色夹灰色薄层状瘤状灰岩、钙质泥岩、 中厚层灰岩、灰岩及页岩，厚 21.0m。9. 殷坑组：可粗略地分为三段，上段灰绿色钙质泥(页)岩夹灰、
14、深灰色泥灰岩及薄层云质灰岩，中段:黄绿、灰黄色砂质泥岩夹泥质灰 岩、薄层云质灰岩，下段灰绿、黄绿色钙质泥岩、砂质泥岩与黄绿、棕 灰泥灰岩。总厚约 84m。2 2 灰涌的特征灰涌的特征灰涌仅发育于南陵湖组下段,共有 4 个层位(图 1)。最显著的特点是 每一灰涌层之上均有一层厚约 2030cm 的钙质页岩及砂质页岩,页理未 变形,无任何浊流成因证据。概括起来,南陵湖灰岩中的灰涌具有下列几 个特征。 2.12.1 形态与大小形态与大小灰涌在形态上呈蘑菇形或伞形,由涌道、涌盘及涌口(部分可以无涌 口)组成(图 2)，与地震形成的砂涌(图 2a)和泥砂火山非常相似。但有 的涌口发育。涌道呈直立圆柱状,
15、直径多在 0.22cm,高 3050cm,位于 涌盘中心或近中心以下,状如蘑菇脚,但由于灰泥喷涌后灰泥的“愈合” 常使涌道消失。但在与地震或其它成因引起的与泄水有关构造中如砂涌、 砂沸、砂疗、砂火山或沸砂泉等,涌道(通过砂管或砂柱反映出来)是非 常发育的(Dzylynski and Walton,1965;Dionne,1973; Daily,1973; Pickerill and Harris,1979; Henderson et al.,1986;Saucier,1989;Obermeier,1991,1995;Sims and Gavvin, 1995)。对少数灰涌来说,有时可以由二至三
16、个涌道共同喷涌形成一个涌 盘。从照片 1 中的三涌坑涌盘可以推测,其下可能有三个涌道。有时可 见二到三个涌盘相邻侧叠产出。图图 2 2 砂涌、灰涌的形态及内部结构砂涌、灰涌的形态及内部结构 a.砂涌的横剖面图(据 Obermeier,1995);b.灰涌的横剖面图. Fig.2 Sketch of the internal structures and forms of the sand low and lime blow涌盘呈铁饼形,中间厚,边缘薄,直径多大于 10cm,大者直径可达 3040cm,中间厚度多在 35cm,少数可达 78cm。中心或靠中心有一 圆形或近圆形凹坑,我们将其称为“涌口”(图 2 及照片 3)。涌口边缘陡 峭或平缓倾斜,深数 mm,深者可达 1cm,直径多在 13cm,少数可达 5cm。 偶然可见有的饼状构造有两个甚至三个涌口(照片 3)。有的涌口中有圈 环构造(照片 1),表
