浙江永康盆地朝川组震积岩发育特征及其地质意义

曾剑威，陈 荣，禇平利，廖圣兵

(中国地质调查局南京地质调查中心，南京 210016)

浙江永康盆地朝川组震积岩发育特征及其地质意义

曾剑威，陈 荣，禇平利，廖圣兵

(中国地质调查局南京地质调查中心，南京 210016)

浙东永康盆地北东段朝川组中上部发现多期地震活动的记录，赋存于湖相灰黑色泥灰岩、钙质泥岩与紫红色粉砂质泥岩和粉砂岩互层地层中。 识别出的地震活动标志为多种原地成因的震积岩，主要包括层内微断层、震裂角砾岩、液化砂岩脉、碟状构造、液化角砾和液化卷曲变形。 通过对震积岩及震积序列特征分析，结合浙东地区构造背景，认为朝川组中上部地震事件与早白垩世晚期盆地控盆断裂的活动有关，是区域构造-沉积由稳定补偿沉积阶段转为抬升剥蚀阶段的启动标志，并具良好等时性意义，是陆相盆地沉积地层划分对比的重要标志。

震积岩； 朝川组； 构造-沉积旋回； 早白垩世； 永康盆地

0 引言

浙江东部地区在白垩纪发育众多受断裂控制的NNE向展布的盆地，这些盆地规模较小，但数量众多。 早白垩世早期，盆地多为陆上火山喷发-沉积组合，发育厚度巨大的陆相火山岩； 早白垩世晚期至晚白垩世早期，盆地多以沉积相、喷发沉积相为主，陆相杂色和红色碎屑沉积地层广泛发育。 该区域陆相碎屑盆地的研究历史悠久，在盆地成因、盆地地层序列、地层时代划分及盆地演化序列等盆地宏观特征方面积累了较多的资料及研究成果[1-6]。 而笔者在浙东地区从事区域地质调查工作过程时，在永康盆地测区范围内的朝川组中识别出多种震积构造，结合浙东地区区域地质背景，分析总结了震积岩在陆相盆地地层划分对比及控盆构造分析中的重要意义。

1 地质背景

永康盆地处于浙江东部，位于江山—绍兴断裂以南，属浙东南地层分区。 该区早白垩世早期主要喷发形成大套的火山岩系，而早白垩世晚期至晚白垩世早期为沉积盆地的主要形成期，形成了数量众多但规模不大的断陷(断坳)盆地，其盆地沉积物充填和盆地演化主要受NE向和NW向断裂复合控制(图1)。

1.测区位置； 2.早白垩世盆地； 3.控盆构造； 4.成盆后构造； 5.早白垩世晚期区域应力； 6.泥灰岩层位置图1 浙东早白垩世盆地分布图[7]Fig.1 Distribution of Early Cretaceous basins in East Zhejiang[7]

受构造活动的控制，浙东地区盆地演化大致可划分为3个阶段： ① 沉降阶段，形成馆头组暗色、杂色沉积； ② 稳定阶段，形成朝川组中、下部红色河湖相碎屑沉积； ③ 抬升阶段，形成朝川组上部辫状河流相粗碎屑沉积和方岩组 “山麓堆积相” 砾岩。

2 震积岩发育层位及赋存地层特征

永康盆地朝川组可划分为上、下2段。 下段下部主要以冲积扇及滨湖砾岩、砂砾岩为主，上部主要为砂砾岩、含砾砂岩，粉砂岩夹层普遍发育； 上段主要为浅湖相粉砂岩、泥质粉砂岩，局部夹砂砾岩，顶部局部发育厚度不大的辫状河流粗碎屑沉积(图2)。

本次识别出的震积岩位于永康盆地北东部，集中出露于浙江省东阳市湖溪镇新屋村至横店影视城一线。该区域内盆地沉积缺少馆头组杂色沉积，主要为朝川组河湖相沉积和方岩组山麓堆积。 震积岩赋存地层为朝川组中上部湖相沉积地层，平面上均处于盆地中心位置，垂向上均位于朝川组中上部(图2)。 该段地层岩性为灰黑色—青灰色中厚层状泥灰岩、钙质泥岩与中层状紫红色泥质粉砂岩和粉砂质泥岩互层，其中泥灰岩(钙质泥岩)单层多与粉砂质泥岩呈渐变过渡关系，具典型的渐变式湖相碳酸盐岩与陆源碎屑岩混合沉积特征[8-11]。 笔者根据对该段混合沉积的成因及保存的孢粉化石和植物化石分析，认为其为早白垩世晚期断陷(坳)盆地补偿沉积阶段干热环境产物[11]。

图2 研究区永康盆地白垩纪地层充填序列及构造-沉积旋回Fig.2 Basin filling sequences and structural-sedimentary cycles of Yongkang Basin during Cretaceous

3 朝川组震积岩的识别标志及震积序列

地震是地壳运动的一种特殊且直观的表现形式, 其表现为地壳快速而剧烈的颤动。 它主要是由于断裂构造活动、火山活动、崩塌陷落及一些诱发因素影响引起的[12]。 所谓震积作用, 是指在不同构造与沉积背景下地震作用过程中地壳颤动引起的各种作用力(地震振动力、剪切力、挤压力和拉张力等)对沉积物的改造作用，其形成的具有震积构造和震积岩序列的灾变事件沉积称为震积岩，它不是一种岩石的名称, 而是具有成因联系的一组岩石的总称。 它以自身独特的鉴别标志和震积序列有别于其他类型的沉积岩, 而且在古地震灾变的识别、灾变事件沉积的研究、灾变事件地层的划分、对比及古构造地理环境的恢复上具有重要意义[13-17]。

本次在朝川组中部发育的泥灰岩及其互层的红色细碎屑岩中识别出较强烈的同沉积变形和开裂构造，这些特殊的地质现象形成于沉积物未固结—半固结时期，多由外界振动力引发。 如前所述，泥灰岩段形成于红盆中心水体相对较深的局限洼地，其沉积基底相对较平缓，水动能较低，缺乏发生滑塌现象的地形因素，也不易受湖浪的影响。 结合这些特殊地质现象的力学成因及背景沉积相特征，分析认为该泥灰岩中的变形、开裂构造与古地震活动有关。

本次在朝川组泥灰岩、钙质泥岩及与其互层的红色细碎屑岩(图3(a),(b))中识别出的震积构造主要包括2种类型。

3.1 脆性变形构造

脆性变形构造是指沉积在已固结或弱固结状态下，受拉张应力的作用而产生的破碎开裂构造，主要包括层内微断层、震裂角砾岩及地裂缝[14]。

层内微断层： 又叫阶梯状断层，是指在上下2个平行层之间的断层或错动，是振动作用将固结—半固结地层轻微错断的产物，断距通常为几厘米，其延伸也不会太远[12,14,17]。 地震断裂与后期构造形成的断裂的主要区别在于地震断裂以张性断裂为多, 断裂面不规则且排列无序、不切层、不具共轭性, 沿断裂面充填泥质或灰泥质。 后期构造形成的断裂以张扭或压扭性断裂为多, 断裂面平直且排列有序, 断裂切层、具共轭性, 断裂缝为结晶方解石充填[12]。 在泥灰岩层下部，发育有典型的层内微断层(图3(c))，断层切割泥灰岩成分纹层(风化露头上更加直观)，断距仅1 cm。

震裂角砾岩： 受地震强烈振动，沉积层原地破碎形成的角砾岩,其特征是相邻角砾是可拼的，且这些角砾常限制于上下2个平行层之间[12-17]。 本次在泥灰岩中发现两层厚30～40 cm的震裂角砾岩层，角砾0.5～3 cm不等，多呈棱角—次棱角状，角砾间充填同沉积的灰泥质及后期方解石(图3(d))。

(a) 泥灰岩段下部宏观特征； (b) 灰绿色钙质泥岩夹粉砂岩、泥岩； (c) 泥灰岩中微断层； (d) 泥灰岩中震裂角砾岩； (e)—(h) 钙质泥岩所夹红色细碎屑岩中的软沉积物液化变形构造图3 永康盆地朝川组震积岩主要类型Fig.3 Major types of seismites in Chaochuan Formation of Yongkang Basin

地裂缝： 是鉴别古地震期沉积顶面的识别标志，也是一种视顶构造，受地震影响在固结沉积物的表层形成张性 “V” 型裂隙，多为液化角砾或液化脉充填[14,16]。 本次识别出的地裂缝多发育于泥质粉砂岩层顶部，深约2～3 cm，多为液化砂岩脉充填(图3(e))。

3.2 软沉积物液化变形构造

地震发生时，处于为固结状态富含水的软沉积物，在地震的作用下发生液化，当地震停止后液化的沉积物流动变形，形成液化变形构造。 现代模拟实验表明，产生沉积液化的震级Ms>5，沉积物可液化的平均粒径在0.02～1 mm之间，黏粒(粒径小于0.005 mm ) 含量小于10% 的饱含水沉积物是液化产生的物质基础, 饱和、松散、洁净、均匀的粉砂、细砂更易液化，而泥岩一般不易液化[13-14]。 因此识别出的液化变形构造主要发育于泥灰岩(钙质泥岩)所夹的泥质粉砂岩和粉砂岩中，主要有如下类别。

液化脉： 为液化的砂岩、粉砂岩挤入上下泥岩地层中形成的脉状构造，多呈蛇曲状，上下两头较窄，中部较宽[13-14]。 在泥灰岩层所夹的红色细碎屑岩中所发育的液化砂岩脉多长为3～5 cm，最大宽为1～2 cm，分别向上和向下挤入粉砂质泥岩层中(图3(e)，(g)，(h))。

碟形构造： 为液化泄水构造的一种，多发生在纹层状或薄层砂岩与泥岩互层的岩石中。 液化的砂岩向上泄水，冲断并拖拽薄层泥岩，使其形成一系列向上弯曲的碟型碎片[13](图3(f))。

液化角砾： 液化脉对其上下岩层的穿刺过程中使围岩产生破裂而形成角砾，这种角砾可以是脆性破裂呈棱角状，也可以是塑性—半塑性团块状，多伴随液化脉发育(图3(e)，(g))。

液化包卷变形构造： 也称震褶层，多见于在薄层砂泥互层的地层中，其卷曲变形仅限于层内，其上下地层均未受改造(图3(h))。

3.3 震积序列

震积作用的沉积序列是在地震及其触发的海啸、重力流事件作用过程中形成的沉积单元的规律组合。 一般认为,由震积作用形成的沉积包括震积岩(A单元,原地系统)、海啸岩(B单元, 准原地系统)、震浊积岩(C单元,异地系统),加上背景沉积(D单元)，不同构造环境和沉积环境会形成不同的震积沉积序列[12]。 本次在朝川组泥灰岩层中识别出的震积序列为震积岩-背景沉积序列(AD序列)，该序列常发育于湖盆中心等较平缓的沉积基底上[12,17]。

本次在朝川组中发现的震积序列，受背景层易液化程度的影响，泥灰岩层和粉砂岩层中的震积序列有所差异。 泥灰岩层因沉积颗粒粒度较细，孔隙度较低，多发育脆性变形； 而粉砂岩层中以液化变形为主。 另一方面，单个震积岩序列垂向分布与地震能量强度有关，大致可以分为3个阶段，对应地震能量强度较大的有同沉积角砾和网状裂缝，能量中等有阶状正断层和砂岩岩脉，而在地震能量衰减阶段，对应沉积物成岩程度不高，多发生碟状构造和同沉积塑性变形[18]。 根据沉积物岩性特征及震积岩发育特征，朝川组中震积序列可总结如图4，单个的震积序列厚度多在0.5～1 m(泥灰岩层厚可达2 m)，并经过综合分析，在厚约70 m的泥灰岩(钙质泥岩)与粉砂岩、泥岩互层的地层中集中发育多次地震活动记录，为地震活跃幕。

(a) 东阳市湖溪镇泥灰岩层中震积序列 (b) 东阳市横店影视城粉砂岩、泥岩层中震积序列图4 永康盆地朝川组震积序列Fig.4 Sedimentary sequences of seismites in Chaochuan Formation of Yongkang Basin

4 震积岩识别的地质意义

早白垩世晚期是中国东南部的重要成盆期，该时期形成了数量众多的红色碎屑沉积盆地。 陆相红盆的成生、发展主要受构造控制，盆地内的构造分区、沉降分异明显； 同时由于陆相红盆具有物源近、堆积快、水域面积小等特征，其沉积体系及沉积相带复杂多变。 基于上述原因，在陆相红盆的调查研究中，相同盆地的不同区域及不同盆地间的地层划分对比一直是工作的重点和难点。 震积岩作为一种事件沉积，具有良好的等时性，在小范围(盆地内部)可作为地层划分对比的良好标志层； 另一方面，根据地震发生的间隔时间,可划分为地震活跃期与地震活跃幕[14]，若干个地震变形相对密集的层可理解为一个地震幕，若干个幕组成一个活跃期。 而古地震活动常与火山喷发及断裂活动有关，根据地层中地震幕及地震期的识别划分，结合区域构造活动及火山活动特征，可以为相同构造背景下不同沉积盆地间地层划分对比提供重要依据。

本次发现的震积岩处于永康盆地北东段，该盆地的控盆断裂处于余姚—丽水断裂构造带中心位置，该断裂带在白垩纪时期活动强烈。 永康盆地朝川组中上部发现的震积岩记录了短时间内多次的地震活动，结合区域构造背景及朝川组岩性组合特征(以红色沉积建造为主，缺少火山岩记录)，认为其地震活动的诱因与控盆断层的活动有极大的联系。 前人研究[6]表明，浙东地区早白垩世晚期至晚白垩世早期为1个完整的构造-沉积旋回，该旋回由拉张沉降、稳定补偿沉积和抬升剥蚀3个阶段组成。 不同阶段形成了该时期浙东地区不同类型的盆地沉积，即馆头组暗色-杂色沉积、朝川组红色河湖相沉积及方岩组类磨拉石沉积。 其中朝川组处于构造稳定及抬升到始发阶段[6]，通常认为朝川组中下段滨浅湖相沉积代表了构造稳定期盆地的补偿沉积，而朝川组上部的辫状河沉积则代表了抬升初始阶段产物。 而本次在永康盆地较深水沉积的泥灰岩段中发现的震积岩作为一个典型的事件沉积层，是盆地基底的构造活动由弱变强的直接证据，表明盆地由稳定补偿沉积阶段向抬升剥蚀阶段转变的开始(图2)。 同时较深水环境形成的泥灰岩与上覆逐渐变粗的红色碎屑沉积间为典型的岩相转换面，而这种岩相转换一方面是由气候及碎屑物质供给的变化造成，另一方面，泥灰岩中震积岩的识别也表明该岩相转换与构造活动密切相关。

综上所述，事件沉积层具有良好的等时性，在地层划分对比及构造-沉积旋回的精细划分上意义重大。 特别是在浙东地区中生代陆相红盆的调查研究中，以震积岩为标志层，可以很好地进行盆地不同区域甚至同一构造背景下的不同盆地的地层划分对比及盆地沉积构造背景研究。

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DevelopmentcharacteristicsandgeologicalsignificanceoftheseismitesofChaochuanFormationinYongkangBasin,ZhejiangProvince

ZENG Jianwei，CHEN Rong，CHU Pingli，LIAO Shengbin

(NanjingCenterofChinaGeologicalSurvey,Nanjing210016,China)

Some seismic records were found in marlstone interbeds, including grey and black lake facies marlstone, calcilutite, silt mudstone and siltstone in Chaochuan Formation at the northeastern part of Yongkang Basin. The seismites of varied autochthony are the seismic motion signs in the study area. Typical structures of the seismites included micro-fault, seismic fissure bed, liquefied breccia, liquefied vein, dish structures and liquefied convolute. Through the analysis of seismite and its sequence, and combined with the tectonic background of East Zhejiang, the authors supposed that the earthquake events in the middle and upper Chaochuan Formation could be related with the basin-controlling fault activity during the late period of Early Cretaceous. These represent the regional structural-sedimentary transformation from stable compensation deposition period to uplift-erosion period, and are of isochronous and important significance for the stratigraphic division of terrestrial facies basin.

seismite; Chaochuan Formation; structural-sedimentary cycles; Early Cretaceous; Yongkang Basin

刘永权)

10.19388/j.zgdzdc.2017.06.05

曾剑威,陈荣,禇平利,等. 浙江永康盆地朝川组震积岩发育特征及其地质意义[J]. 中国地质调查,2017,4(6)：33-39.

P534.53; P315

A

2095-8706(2017)06-0033-07

2017-03-29；

2017-07-04。

中国地质调查局“浙江1∶5万崇仁镇、长乐镇、岭口、巍山镇幅区域地质调查(编号： 1212011120833)”项目资助。

曾剑威(1986—)，男，助理研究员，主要从事沉积学与地层学研究。 Email： zjwcug@163.com。