四川叠溪古堰塞湖沉积中常见软沉积物变形与形成机制

摘 要： 本文以1933年四川叠系地震引起的滑坡区普遍出露一套古堰塞湖湖相地层沉积物为例，论述了其中观察到的主要软沉积物变形，并简要分析了其形成机制。

中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：

引言： 1933年四川叠溪地震发引起的滑坡区普遍出露一台古老的古堰塞湖湖相地层沉积物。这里就其中观察的软沉积物变形与形成机制讨论如下。

1软沉积物变形类型

（1）负荷模

负荷模是由于上下相邻沉积物存在较大的密度差，在震动和重力作用下，上覆脆性的砂、粉砂沉积局部解体后形成大小不一的砂块，向包含水的塑性泥质沉积物中沉陷而形成的。砂块大小有几毫米至几厘米，形状上成球形、椭球形、枕状、瘤状及各种变形形状。

①简单负荷模

简单负荷模（图1，A）的大小在几厘米到几十厘米之间。它们主要发育在粉砂层之中，下覆地层主要为泥质粉砂和粘土。简单负荷模在纵剖面上呈凹陷状，轻微侵入下覆地层。发育简单负荷模的地层纹层一般伴随着轻微变形，

②悬垂负荷模

悬垂负荷模（图1，B）是密度大的灰色细砂下侵到下覆密度小的灰黑色泥质地层中，呈悬挂的水滴状。悬垂负荷模以上窄下宽为形态特征。同时负荷模内部的沉积物发生了强烈变形，形成了包卷层理。

（2）火焰构造

观察到的火焰构造（图3，C）的规模大小多在5~50cm。这种构造仅仅发育在粘土和硅藻土中。它们通常和负荷构造、侵入体相伴生。

（3）假结核

假结核大小在1~4cm,主要岩性为灰黑色细砂（图3，D），细砂内部发生变形，表现为同心的圆状纹层。

图1古堰塞湖沉积中软沉积变形

2软沉积物变形的形成机制

软沉积物变形是指未固结的地层发生的破坏作用。软沉积物变形一般发生在经受过显著压实作用的沉积物中。在软沉积物发生变形的过程中，多种驱动力可以共存。当沉积物发生液化作用时，很小的剪切力都可以是沉积物产生变形。Owen于1987年提出了液化过程的四种类型：触变性摇溶、敏感性、液化、流体化。软沉积物变形序列就是源于这些液化过程。

在很多情况下，变形机制启动于外部的触发机制。这些触发机制有自流地下水的活动，地震，暴雨的水流和重力流等。结合研究区的地震构造环境和软沉积物变形在叠溪附近几时公里内都有不同规模的分布，笔者推测触发机制很有可能源于地震。

下面我们就上述软沉积物变形的变形机制进行分析：

负荷构造和重力梯度有关。这种变形的驱动力源于上覆地层一般为密度较大的细砂或者粉砂，下覆地层为密度相对较小的粉砂或者粘土。这种重力梯度是密度大的沉积物侵入到密度小的沉积物中。而变形的强烈程度则取决于沉积物自身的动力粘度。研究区中发育简单负荷模的沉积物通常为粘土质粉砂或者粘土，具有较大的动力粘度，因此当液化作用产生时很容易形成负荷模构造。

悬垂负荷模和简单负荷模有着相似的成因，但是悬垂负荷模有着更进一步的变形过程。研究区中观察到的悬垂负荷模都发育在密度差异明显的地层中，比如细砂和粘土中。正由于这种密度差异，研究区中的很多简单负荷模就有可能衍生成为悬垂负荷模。

火焰构造一般发育在动力粘土差异大的两套地层中：上覆地层的动力粘度要小于下覆地层的动力粘度。Owen（2003）指出绝对粘度对负荷构造的形态有着控制作用，同时放大速率在火焰构造的形成过程中也起着相当重要的作用。

假结核是负荷模侵入到饱和的沉积物中并内部发生变形的结果。这种解释最先由Kueneen于1958提出来。有的时候组成假结核的成分是密度小的沉积物时，那么这种假结核的形成就和不均一负荷相关。

3结论

结合研究区的地震地质构造环境和这种软沉积物变形区域范围内普遍的出现，推测观察到的负荷构造、火焰构造和假结核等软沉积物变形的触发机制很有可能源于地震作用。同时，对该地区普遍出现的软沉积物变形是否具有同时性，进而证明地震机制，需要进一步采集相关土样进行测年测试。

参考文献

[1] 王兰生,杨立铮,王小群等. 岷江叠溪古堰塞湖的发现.成都理工大学学报(自然科学版),2005,32(1):111

[2] 安卫平,赵晋泉,闫小兵等.岷江断裂羌阳桥一带古堰塞湖沉积及构造变形与古地质,2008,30(4):981~987

[3] Neuwerth R,Suter F,Guzman C A,et al.Soft-sediment deformation in a tectonically active area:The Plio-Pleistocene Zarzal Formation in the Cauca Valley(Western Colombia).Sedimentary Geology,2006,186:67~88

[4] Moretti M,Pieri P,Tropeano M.Late Pleistocene soft-sediment deformation structures interpreted as seimites in paralic deposits in the city of Bari(Apulian foreland,southern Italy). Geological Society of America Special Paper 359,2002:75~85